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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 2 Z2 G. }+ {4 ^

    , d9 P+ s. i+ E  J: B, z做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    2 s, I: t. a$ `. j; ?4 {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  V7 N2 _1 {, F8 E0 S
    3 E" e$ ]1 T  ~$ e8 b& B% FOctave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 。- x2 |. F6 H' q) r
    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。
    + |9 n& q9 t3 s+ `2 _/ t! W! P& J- U% l- K5 M. C' [
    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。
    # J) f4 V5 C/ d4 [7 c" T  w' |0 T2 ~
    高手们给分析分析,  多谢了。/ P+ x  i7 _* r& `0 U4 _

    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。& R- J& Q% d5 X5 `; f
    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。
    , R% I% k, r' N. F+ S) J& B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。

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    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
    - ?$ _0 ]/ E# o3 \
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    + N2 I7 U" n% c) f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。 ...

    : d, Y  u6 ^1 {9 L7 a1 }
    6 W; b  q) P( F$ _9 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++重写了。$ q. T7 I0 p, q7 U2 l, G7 P
    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 * ?* N8 H0 p# e8 x( q% ^* _

    ; }8 N$ b* I6 i" V# ]7 v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
    14 小时前

    • 签到天数: 3715 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 ! e4 P4 f! V! g3 n5 G* v& b* }

    ' S# x5 g0 Z: x. m% `; v$ vC++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    , b( e% ~: t3 N  ~并且是单线程的？加个openmp并行试试& s* Y4 |: [9 k2 e+ Z- v# }
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    & V2 V) Z. M% M( A

    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
    ; M! R) H: @9 a汇编快！
    ! G' O# j. o7 S5 R4 n) D9 O
    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.; F  l- h0 X6 D7 h+ y1 x; P

    ( l1 s8 `1 X; T# c; o' L0 n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
    ) V6 `- f8 T1 I0 {# G1 V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++ ...

    $ F) L  |; O$ T: @( p. a4 S% bSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    * g4 D7 j+ G- X+ B+ |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。5 d, a" D1 H; ~( B/ \' |, V2 s
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？/ ?% n0 @& p' b; G+ D
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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
    14 小时前

    • 签到天数: 3715 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
    ' B! C4 B9 u; x9 Z! G$ M$ U% u2 ^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.% i$ F  ?5 n6 ^( S
    - E( t) k' c( L) n
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ( `+ d! P4 D% U, M* |  V9 q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 15:488 i( s" G8 y9 [( h5 l
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    5 b% w/ j* t& ]8 v& A4 K! [下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    ( L* ~1 l& X1 H/ h' G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 p) k! n8 r  f  x
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53, y! r& d  S. I% |5 X/ 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） ...

    & t/ {3 {: `+ ?/ r5 t0 k/ Z0 u( G% z1 ~4 j# k% a
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。6 N; _- z1 T2 x3 H4 a/ C

    - d3 l" S" v' o4 {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！）
    ' `  ^/ r- [2 G& |* t: [8 [- U: h) y  y+ J+ d; R, l, O+ U" |
    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; b" L9 M; c( Y, n
    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.& w/ ^3 m+ u% Q7 b7 X
    : g2 F; Y* O7 o
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ! k4 c. b5 x- A) p6 j4 ~! |区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    6 ]' \2 p9 S: K1 w/ e9 k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) p) l2 L$ \& R6 J

    # T! W* Q( o7 l7 R8 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？  x1 V: r) n$ m8 t

    ! c/ d( Y; ^; [想了解一下你问题的规模：- \5 f- P" D1 H
    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。# W7 s$ g: B7 G" W! N9 B; P  [+ e# Z
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？8 z2 m& _7 l- o3 [
    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 1 O; B! p; e5 ~+ I8 L4 {# V5 M
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38' d% K4 J* Q9 D' L1 X6 W* t  ^
    现在进展怎么样了？6 X. s! Q, r/ |& t* j! o6 [9 e

    9 N& A: \: x! j" E* f% w想了解一下你问题的规模：

    8 _& h7 p" t* w. [2 b
    1 A7 B/ w2 a# s; t4 ?多谢关注。* B9 r+ E9 e: v4 c$ J# 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。 6 U+ r7 I& x9 I" L
    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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