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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 L0 O/ N. {0 s4 g4 [

    / s+ q5 g9 Y$ k$ K- ?做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。" r( l. v+ N# J
    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。
    5 ~+ @5 `; m6 T. `6 a; r: b* A* B8 d7 y2 O8 M* D
    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 。8 y$ `# T4 k. [1 X% Z; V7 ~# g$ |4 T
    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。) h& Y4 d! P6 F; P& ~& P% H
    . x; y, ~9 b6 t6 U
    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。
    ; @' x5 m. F. ]3 X* \8 Y8 ?: r" q6 j5 E
    高手们给分析分析,  多谢了。
      `1 c+ m4 N# [2 {  q6 P0 W% O  f

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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。
    ; T* h! n: l. ^) g0 }0 H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。0 a+ H$ f4 ~% k. I$ w& r
    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
    涨姿势: 5.0
    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
    1 n/ l" M2 B  C: C
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    & O( o* x* p. b+ |0 J0 g* T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。 ...

    ) H, c$ p# u5 Z; u
    0 N: \) J5 g3 M: q7 K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。
    2 ]8 X! w: D" G' Z" o/ E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
    ; M4 a7 ]* @3 a2 F/ f, o3 w2 Y
    ; K5 t& [& q7 k. u5 m* L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
    11 小时前

    • 签到天数: 3887 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
    4 J$ O2 D3 D+ `' v/ `1 k1 g: F9 Q! m
    ! y. M  F* y& G4 a1 \C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？& m1 O6 |) D7 M* D$ u" Q& H
    并且是单线程的？加个openmp并行试试' N: ?/ w: ]" T! U. K
    或者调用mkl 库的互相关函数试试* m/ }) l6 T5 L$ n

    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
    6 K) N8 K$ A6 h' w/ ~. R汇编快！

    , Y* `  S: V* c9 b! H9 Y: a; ]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.
    7 x" N) x8 s$ [# ^+ |$ s" B2 _6 v7 X$ [, F
    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
    % Q8 b  C5 j/ q8 w$ n* e$ h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++ ...
    % X* [- q" _+ `& s0 Y$ u1 |  s
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。5 d6 T- P: _$ C: r" E
    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。
    % q8 c6 }% ~7 D0 O1 I% ]买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？0 A9 O6 u( T4 ?/ ~1 J
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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
    11 小时前

    • 签到天数: 3887 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. e& C6 H2 G. L! L0 i
    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' j, }! r8 E* W% w. A$ R( ~* C& l7 m: C: A' y
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    ; ~& R( I( P& {, b1 h+ a
    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
    6 Z+ i- I9 |# OSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。) Y  ^5 n$ v  F
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    ' Q, X0 X8 v4 V0 Q# T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 $ V& e+ z; D+ P0 ~/ F" e
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53. E  \  Y( H* n6 S
    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） ...
    9 J5 Z  k  c# N9 ^" P# `8 t
    " S: o- M% v# h1 p7 i# ]
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    4 p! V0 Z5 z/ Y; ~2 j5 V3 K
    , T, d; L. I* \* N: }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！）
    " B$ F' J$ u( X9 U1 t- O' B4 K" f+ i$ d5 |3 k8 c
    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
    ; P* ^0 `4 l0 _4 b: V/ o# @- k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.
    $ V1 K, E0 f" [* f* f1 v3 E0 s( A0 u& I3 p$ g: R; v
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    $ e- C9 X6 _+ o9 _4 K" |区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    & D: C, {/ G" M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
    & A. Y) R8 _$ u1 q3 Y4 o4 x( P" b, h
    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？3 A$ S, }7 Y5 f

    ( M/ D3 Y6 O+ \! i想了解一下你问题的规模：
    ; j. X# @5 M9 F$ o7 Q4 o$ [, M' D1) 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。) N- |- y3 r& G* c0 }
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？; T; F( o. K8 L- Y+ ^3 e) l! w# ]
    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
    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
    ( a; _4 p( U! N  v' C! m' c
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    5 l  E* B8 S, t7 K, E' @现在进展怎么样了？
    * J! A$ h% f1 k1 b3 r# p9 P3 p9 l9 G% x" d; x5 @
    想了解一下你问题的规模：
      j" N2 l! l" A6 o0 o1 t% ^. U
    ; C9 _6 R9 q# D% N$ t
    多谢关注。
    ! {- p9 c$ d5 J5 t' u0 R; 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。 # o/ k' S8 z( t5 w: b! ?+ ~$ }
    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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