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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
    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 9 q. C- C- u! A2 O

    9 a; f7 _( A4 ?9 G做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。4 U5 o1 A7 V- c& 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 l: m% C- u  c

      R  j1 J3 ]3 \6 MOctave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 。
    4 C! T: F+ d3 `2 T  B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。
    / t- Q0 {- |8 c' \% m2 \8 S( b4 _2 O+ v- N3 h
    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。
    - q9 W3 a0 k; ^) @, N# b# ^  q) o6 S
    高手们给分析分析,  多谢了。
    " y& L% o( u3 i& d9 U1 i

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    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。/ `# w% z% z2 `, D$ u3 K7 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。
    : p. i  Z* p8 Q  c5 i8 Z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 4 o' R3 `0 W0 [
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02$ W9 [- ^& T4 X) t" K" j# 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。 ...

    , j- i# H2 C, j- i8 a* ]" u$ x+ ^# R  u$ P
    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 r$ d1 f- U8 V6 O! R$ g5 ~' `+ r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 0 y: ^- H/ i. v( e( R% I2 I
    : B9 b" ^# ?2 d" p9 O% b
    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
    22 小时前

    • 签到天数: 3913 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 / I4 Z' h' |! W0 I- h9 b7 @; c- z
    2 Q+ b$ H3 y4 [7 N& H& E
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    , }# S, Y6 c3 l* L并且是单线程的？加个openmp并行试试
    ! Y+ d/ R- {, ^$ b3 ?, ^或者调用mkl 库的互相关函数试试
    * M$ C! P+ J0 p

    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
    5 k  J0 r5 {+ b+ g9 H汇编快！

    ) }) D( a. ~: H2 H5 s' {+ 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.
    4 t9 Y8 ~& H8 Z, o0 s" F
    - {7 i+ @1 ?6 ?* p7 Q; Y' d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
    " R8 Q) r" I. D7 Z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++ ...

    # s0 F. \- p4 C; O3 o( L: |% kSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。- _6 c: y  ~! B  c1 |/ E, t3 s
    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 O- a$ [9 c% g: }; u6 [
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    & ^( `  l3 F  P  s  c3 l) `& g6 p
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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
    22 小时前

    • 签到天数: 3913 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
    - r. p# P6 `3 {" A1 R2 |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 a4 @$ Q6 `: W$ X
    - `. c% _+ L. Y
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
      }4 b, Z  e7 j
    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 I1 e8 u1 p6 W9 X
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。( W- S, Y$ c" l3 d* Q  Z* I
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    4 B. X- J& I" R" ]# 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 1 e& `( \6 p' O* A: s6 }- ~
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    # w+ C5 A5 i: I, Z, i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） ...

    0 z' E" |$ a3 J. S0 a! s: A' g# C  M  t$ [0 K
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。8 t' o. y8 z; i! }3 b, _1 K; z7 \

    : }; r# ?. h$ z( }6 j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！）
    6 M" K  h  I$ o4 a6 \( S) Y2 `" q
    ! L5 g  B6 s: g( j  i- R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: X: R/ c6 N4 z6 [
    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.
    $ J* V$ V# C+ u
    7 {" d" X2 w  v最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ) r" m: S7 K1 U8 R+ u区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    ! X8 U: f- [% y( f# T4 ^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' V( w3 f' v' Q' h
    ; k5 V9 ?- A/ I' u8 w% E
    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？6 E' `  n3 h; c/ t
    1 I5 u0 Q; d6 G
    想了解一下你问题的规模：
    . Q2 l% x: {: i7 F9 u7 W5 N1) 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。
    ( U* ]" g9 d2 P! g$ H2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
    % j# c6 P3 o0 u! x# S3) 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 + T0 q& {6 W! T- n* P
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    % \6 x3 V% \2 ~& J9 V现在进展怎么样了？  D8 b" O/ F4 x; s0 u+ y

    8 l$ j8 D, {, A' q1 v5 a8 O( L想了解一下你问题的规模：
    0 }) U4 Q/ z# x) k" @
    7 q. z$ [! z) y7 t6 E4 G' n
    多谢关注。9 o" W) y( d( s1 U2 r7 Z) s5 h: j
    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。 ) |' X2 J2 z, b' Y6 H/ F3 m, }
    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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