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爱吱声»广场 › 研究生院 › 科教学圃 › C++ 比 Octave 慢好多，怎么破？
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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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 天

    [LV.10]大乘
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    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
    * G( t! d6 }" L- I
    4 c0 W( B# t3 C8 ]  R4 x7 j做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    5 K3 K. f3 Y) G0 \0 W9 e2 t8 `3 B! u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。) I7 H% a  u* n7 V4 Q

    " W) s. E8 \" C- f9 XOctave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 。* C' _3 `- S) n9 F* j7 S
    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。/ h8 X6 H3 A7 ^' Y% l  @1 l; U
    / g6 D! E1 K. {, f6 n" i& F8 i" z
    C++ 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。) n9 X; h5 V! r9 t
    6 l4 s& w, {+ O% n* W
    高手们给分析分析,  多谢了。
    2 z4 _9 ?8 f$ P; W1 w

    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。
    # S  P& y5 q& Q% o  J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。
    3 _4 ^, n! s4 W% K2 k; Q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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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 W0 S2 a$ g# g( a, _
    雷声 发表于 2022-9-23 07:022 F8 I2 B$ n6 d! Z6 e$ a
    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。 ...
    ! f" V/ d& d3 C3 ~6 ?

    8 l! l+ M5 M# U' S2 s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。
    8 J+ h3 Q! [2 d( v9 f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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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
    8 c* U2 C$ z9 Q& ]; U: O- _/ N8 u) p( s- u
    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
    2026-9-24 00:02

    • 签到天数: 3915 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
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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 ' ~9 d* T- k5 O/ F/ ]6 P
    5 W6 W" }$ s+ w, S6 G
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？/ m0 C5 Z% Q. \' e" X, X2 M9 Q3 I
    并且是单线程的？加个openmp并行试试/ P* s- X( |* P& s0 F
    或者调用mkl 库的互相关函数试试2 S- s0 C5 |2 e' v" d+ x

    点评

    +1: 5.0 给力: 5.0
    涨姿势: 5.0
    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
    1 W) p* [" g* |6 P, r汇编快！
    3 O' P  _4 V3 k7 }0 y7 @% t
    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.
    3 ]3 I$ N2 c/ C! R  }3 V8 c% |% y' Q/ ^5 z$ v; A
    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+ v0 m/ l7 B/ q& X6 o8 n
    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++ ...
    / J9 Y$ T- j6 _% b7 q. M' Z- o4 Q+ O
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。0 _  ]$ X8 \3 U+ y" T
    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。- y8 ~5 P3 J9 N& H% u, P' U
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    1 q5 U+ j& r( G0 N
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    2026-2-25 18:51

    • 签到天数: 1670 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
    2026-9-24 00:02

    • 签到天数: 3915 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+ i) ~: K" L$ X6 E
    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.6 a  t9 p8 Q# W
    # i' z; J0 X" S# M- L1 ^* M& D
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    + m' K, g) U0 U6 U* A( y  [8 O: f6 m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 15:48
    . l1 C% Z6 p4 J! H: qSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。* Q; d1 c& [8 k. Z6 c# C* i
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    # p* P' o/ S+ k
    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
    开心
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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
    ! U8 J& l  F  y; x
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53' J' R! {5 z! }& x' s( M
    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） ...

    3 g8 N! T* S3 |1 V9 v
    " h' c0 O& e$ m& e- n, ], X3 ?必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。' d. X! S" |% ]5 D

    ; i7 r: n& H: m' ~: d. u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！）* n2 c# L: l% \  [
    # ]1 s: T) Y8 b" 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 11:435 R  N/ e: x/ E' Q9 D6 _6 S
    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.
    * z3 q4 H2 _0 D3 E7 Q
    , u6 u& e( c! J4 J最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    3 s; X: d2 b2 J5 \6 o% r0 q) Y' C
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    % \& x: H1 d4 ?* z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
      W7 p- O2 ~9 ~$ a0 y, F8 [* W' H+ w. |- @) l5 j( w" I- L
    当然对于调用这些库的代码来说，一般C和汇编区别不大
    回复 支持 反对

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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？
    8 R' W4 G. R( \6 Q" W& O
    + z* l( n! A5 c( m4 H  L想了解一下你问题的规模：4 x  u" C' a3 k+ h  Y# I$ o; V5 Q
    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。. I9 R8 C$ r2 M0 R
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
    . ~' e+ f/ s6 d2 h' N" \3 l3) 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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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 + y2 h7 O+ ]& {! D$ X; w
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38- S) e$ l& f$ |# V+ D' j8 O
    现在进展怎么样了？
    + u: f& |( X7 [; y- ?/ v5 I; J. @7 ~: o8 G5 N" n) H5 s
    想了解一下你问题的规模：
    ( q) H* r) O+ E% T

    ' j3 T1 a) }2 X3 b% B多谢关注。
    " V3 r4 Z( u; ^' n- ~* f" ?) A$ x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。 & @2 K. s8 @* [0 Q
    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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