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[信息技术] C++ 比 Octave 慢好多，怎么破？

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雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    跳转到指定楼层
    楼主
     楼主| 发表于 2022-9-23 06:27:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 06:29 编辑 7 d% u$ r* B3 m0 \

    # {/ W% W3 v7 l! @9 f做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    ' B& X  [( a. k. k先用 Octave （兼容matlab 那个东东） 做了一下，感觉慢，走通后就用C++ 重写，结果比 Octave 还慢，目测能慢10倍，很不科学啊。2 w; L4 ]5 Z' y4 g0 H. G
    + a' ~+ E. y# X( c
    Octave的互相关有现成函数 xcorr,  C++ 需要自己写。互相关是一个一维矢量和一个二维数组里的矢量依次做。矢量里是复数数据，没有用 STL，自己做了个  Re/Im 的struct，其实就是两个四字节 float 。$ ^1 b- ~" Q' V; C) T: Y7 W
    互相关的最基本运算是两个复数的乘法，就是四次 float 乘法再相加，所以本质上影响速度的应该就是 float 乘法和加法。
    1 i) W$ g; B2 A7 p, Y
    , L; L& `3 u- q  W- \! fC++ 用的是VS 社区版，估计编译器不给力，但也不至于差这么多啊。
    2 j4 I& A+ Q4 z& Q7 w; O; y# J2 h; j% U/ H: b) [
    高手们给分析分析,  多谢了。
    : k  L1 x2 r3 Z: n8 R9 A% K3 Y

    评分

    参与人数 3爱元 +18 收起 理由
    helloworld + 4
    MacArthur + 4
    indy + 10 伙呆了

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    雷声

    该用户从未签到
    沙发
    发表于 2022-9-23 07:02:18 | 只看该作者
    互相关这种是最适合矢量化的，Octave应该是用SIMD 或者CUDA写了核心的计算部分。所以比没有优化的快很多。我差不多20年前做过类似的二维相关处理，优化过的比老师自己写的快了三四十倍，实验室的小崽子们怨声载道。因为本来等处理完一次数据需要差不多六七个小时，正好打游戏。优化完了之后不到二十分钟就好了。啥也干不了。
    ( B  M' c8 s) q* E  e1 U你想省事的话用Intel的IPP库，里面有现成的高度优化的互相关函数。或者用CUDA自己写一个。9 q' Z+ t' S% M: m6 I, A: J9 {# Y. }
    你做信号处理很熟的话，这个还可以用FFT来做。应该会更快一些。九十年代很多人这么处理，主要是那时候CPU实在太慢。现在基本用不着了。而且FFT前后处理比较麻烦，加窗什么的。

    点评

    给力: 5.0 油菜: 5.0
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    住在乡下
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 22:31
    陈王奋起挥黄钺
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 18:40
    马鹿
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 11:16
    colin1992
    给力: 5
      发表于 2022-9-23 09:14

    评分

    参与人数 2爱元 +18 收起 理由
    雨楼 + 8
    colin1992 + 10

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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    板凳
     楼主| 发表于 2022-9-23 08:13:54 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 08:15 编辑 9 d( Z4 z- L8 x' Y
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    1 ^" S* j3 S' b( ^. m* q互相关这种是最适合矢量化的，Octave应该是用SIMD 或者CUDA写了核心的计算部分。所以比没有优化的快很多。 ...
    & _1 i. }- {. i8 [/ i7 D
    * S  ~2 @4 n9 |1 V# v" i
    嗯， 我就是觉得 FFT 反而麻烦，互相关代码本身倒真没有几行。那看来就用 octave 就好了，没必要再用C++重写了。
    * z7 Q: D2 D, P3 g. v- r( o另外，我现在就是用指针数组，如果用 STL 的Vector 会不会更快一些？
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    可梦之
  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43

    • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体
    地板
    发表于 2022-9-23 09:18:16 | 只看该作者
    Octave/Matlab内部对数值计算做了很多并行和优化。内核甚至是用Fortran写的。你用C++重写，没有做并行优化，真未必比他们的性能好。
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    阿忙
  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-8-28 01:10

    • 签到天数: 1748 天

    [LV.Master]无

    5#
    发表于 2022-9-23 09:55:04 | 只看该作者
    Matlab不是浪得虚名的，要打败它还是要下点功夫才行
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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    6#
     楼主| 发表于 2022-9-23 11:00:38 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 11:10 编辑 ! h; k  j4 @5 c2 N* ~: ?0 T% m# T

    5 ?0 ^1 s$ l- g研究了一下，似乎可以用预处理指令对浮点运算做一些优化。这个问题比我最初想象的要复杂得多
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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前

    • 签到天数: 3548 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2022-9-23 11:18:11 | 只看该作者
    汇编快！
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    数值分析
  • TA的每日心情
    衰
    2025-7-28 23:17

    • 签到天数: 1935 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2022-9-23 11:34:49 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-23 11:48 编辑 ) H2 ^) _0 ?7 C- N
    $ y1 R0 T% F9 S4 Y
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    8 v6 l( Z* p, i% g5 S并且是单线程的？加个openmp并行试试+ y. A! ^' ?4 _: v8 G
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    . ]' h7 x7 K6 ~

    点评

    +1: 5.0 给力: 5.0
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    住在乡下
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 22:32
    colin1992
    +1: 5
      发表于 2022-9-23 11:55
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    mark
  • TA的每日心情
    衰
    2024-2-11 13:31

    • 签到天数: 141 天

    [LV.7]分神
    9#
    发表于 2022-9-23 11:43:35 | 只看该作者
    马鹿 发表于 2022-9-23 11:18/ h% X3 X: _, M5 Z. s' w; {8 T
    汇编快！
    9 v4 ^$ k5 _2 d# u
    这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.8 S- D. i. k; ], @
    6 E- G  }& y% {% |$ j) Z
    最好还是用高性能的计算库, 比如intel的ipp,或者看看gpu方面有没有类似的库.
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    走两步

    该用户从未签到
    10#
    发表于 2022-9-23 12:59:58 | 只看该作者
    涉及矩阵的用blas
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    雨楼
  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-1-3 00:51

    • 签到天数: 71 天

    [LV.6]出窍
    11#
    发表于 2022-9-23 14:05:11 | 只看该作者
    实际使用中要考虑综合成本/时间。比如用octave /Python 解决起来简单。自己另起炉灶麻烦些。
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    雷声

    该用户从未签到
    12#
    发表于 2022-9-23 15:48:12 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-23 08:13
    - j# V7 k; O1 ^& g& R( ?嗯， 我就是觉得 FFT 反而麻烦，互相关代码本身倒真没有几行。那看来就用 octave 就好了，没必要再用C++ ...
    5 f$ i9 Z, W' j1 t. }: _$ B6 n
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。( p5 v1 `1 ^, U, E' m2 r4 a* v: @
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么就凑合用octave得了。9 n. y' k) I! k! m5 T
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    , \$ t. k; W1 @5 i/ U/ m$ ]
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    17 小时前

    • 签到天数: 1654 天

    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2022-9-23 16:05:15 | 只看该作者
    矩阵最简单用eigen，然后enable  avx2以上
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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    18 小时前

    • 签到天数: 3548 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-9-23 20:24:06 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-22 22:43( [; x; D9 ?, _) p( G; @- m
    这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.
    ; b% I: f. i+ N( s; _+ J! U
    ( V3 f* ]0 K% N3 F# c3 d最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    * D6 n! a% R1 q$ c- |4 b我不是it的，说汇编是起哄呢
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    沉宝

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2022-9-23 20:53:40 | 只看该作者
    雷声 发表于 2022-9-23 15:489 i! z( A6 ^( @
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    9 j( |, E% h# m& Z下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    . T8 L+ ]4 E, W
    你觉得在用AVX自己写与用GPU加速的Octave之间，谁有可能性能上超出？（基于中等价位的硬件水平）
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    数值分析
  • TA的每日心情
    衰
    2025-7-28 23:17

    • 签到天数: 1935 天

    [LV.Master]无

    16#
    发表于 2022-9-23 21:37:24 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-23 23:50 编辑 " F9 D( E  Q  R7 r
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    8 U8 z. p  A2 e/ f6 Y你觉得在用AVX自己写与用GPU加速的Octave之间，谁有可能性能上超出？（基于中等价位的硬件水平） ...

    , N6 [; {! z' W
    6 d" F' X. T6 @% N' R必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。* l* t9 ]7 p1 E3 Y: g

    / a# a0 z  ^; p1 H0 I) ?有道是 双拳难敌四手 一虎不如群狼
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    ltpub

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2022-9-26 18:34:55 | 只看该作者
    先用性能探查器看下热点在哪里，用前面坛友们的方法针对性优化下，满足了应用需求就收手（心中牢记那句箴言：又不是不能用！）! O7 {6 J" S6 b( Z. X" g& n
    , ?( F% f. u) H! E/ Z6 |% S
    不知道vs的社区版带不带性能探查器，不行的话用pro/ent试用几天应该是不违规的，实在不行把C++编译到Linux下，那perf工具可就多了去了
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    机器猫
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-2-8 10:08

    • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气
    18#
    发表于 2022-9-26 23:30:40 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-23 11:43. j! l) n5 v- l; h3 l
    这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.# X( m/ \  N( X2 m( G1 Z

    $ R( B# o) h4 y2 F; g& Q. m最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ' x9 v6 C/ `6 U# `区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。( z% o6 C0 j; {$ Z$ O' H7 ~
    你说的那些“高性能的计算库”很多估计都是专门的人用汇编手工优化出来的。那个得对要优化的系统非常熟悉的人来干，打个比方那条指令用在哪个地方会导致cache需要加载，这些都必须考虑到
    " G3 @7 m; o" {# g8 y6 A6 l0 @& }3 D2 ]$ r
    当然对于调用这些库的代码来说，一般C和汇编区别不大
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    沉宝

    该用户从未签到
    19#
    发表于 2022-10-2 01:38:20 | 只看该作者
    现在进展怎么样了？5 i/ e6 b+ m1 ?5 T6 V7 U8 i
    1 ?" `# [- C) h$ ~) |" o
    想了解一下你问题的规模：/ }9 c, w$ n9 X/ S, m, c+ d
    1) 你说互相关是一个一维矢量和一个二维数组里的矢量依次做，那么这个二维数组有什么特殊意义吗？需要对所有维度按列操作并返回一个矩阵，还是就是简单的一对一算过去？换一句话，本质上要的是一个1-维互相关算法，还是N-维互相关算法。
    ; E- y1 J* Y9 y. g! M2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？( y8 R! O: @7 B9 b6 n6 ^
    3) Octave 大约跑了多长时间，你心里期望的速度大约是多少？
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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    20#
     楼主| 发表于 2022-10-2 03:04:55 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-10-2 03:06 编辑
    1 I* P- i2 }5 [" F
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    7 P, V$ m( O. F, T- n5 C现在进展怎么样了？$ j8 J. ?* W! y) x! P2 @2 ~2 ?

    ; z: L* n8 ^' b% U/ W9 y想了解一下你问题的规模：
    3 h: @9 u/ n8 p
    1 m/ f, D" F& B9 J3 q1 \6 L2 M
    多谢关注。2 D& S2 `0 z$ w' @
    规模还比较大，一个至少3万*3万的二维浮点复数矩阵，用一个4000点复数矢量对矩阵的每一个3万点矢量做互相关，重复3万次这种互相关。
    0 R; x  ~- x- X, h我已经试验成功了 AVX 算浮点内积和 VS 优化， 再加上多核并行，我希望能至少和 octave 打平。但现在手头有其他事，还没有时间改正式代码。
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