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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
    奋斗
    4 天前

    • 签到天数: 1184 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 & f$ }, a# |* W7 t

    ) k. ^0 e2 E; t9 _4 h: f做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    & j9 q3 Z3 W5 d+ l) h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。' e# ]6 e6 _7 r$ f+ `7 O! ~

    4 A/ z' g  s! o5 z5 T% `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 。
    ! W( z& z+ K4 m- 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。5 i, O5 h' c% O5 N, P1 A* x/ r

    - z; k8 m( p' l( D: gC++ 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。
    : e2 ^" ^* h8 }4 ^6 I
    3 l$ l7 J( ^8 Q/ e1 k1 ]: z高手们给分析分析,  多谢了。
    9 o7 _9 Y1 D8 \

    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。4 o* Z& y! E# U- 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。
    # h& z( e8 T& O( q9 r1 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
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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
    奋斗
    4 天前

    • 签到天数: 1184 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 . B9 `. ]/ A: P7 i5 D0 `8 V) v4 c
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02" m" e( \5 l$ V% P/ _
    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。 ...
    , [, A9 w7 ]" q+ P" S: V/ `

    ( O2 v3 L7 A, J1 G% u# H5 i1 d6 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++重写了。- u) n) F, _- w  g7 L2 I6 \
    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
    奋斗
    4 天前

    • 签到天数: 1184 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
    , N4 n1 ^7 T: ^/ ^# z0 l' f: S  n  p) M5 L2 x
    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: 3921 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
    " w  [( M7 ?! w' P" |/ p, u# R8 L: l- k+ q2 _; v6 b
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    2 C5 e2 S$ S8 ^) z3 H并且是单线程的？加个openmp并行试试. T# w$ p: S3 e& l2 h7 ~# w4 i
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    8 d0 q" M( h6 P* m: G

    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
    - O5 J3 w! R$ L( ~6 P汇编快！

      n- N) _3 j: X0 \$ r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* t- y$ P' d7 o
    , [/ |4 V' l) q2 A8 x" m) L* |  U
    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& A5 a( L. F* `) D
    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++ ...
    $ i6 c# x+ }' s
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。0 I1 c' R' w# Y' ]1 N: z
    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。
    8 B' {/ H) a. F& A买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    # j) u2 b. u  G9 o( m
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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: 3921 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
    " D5 d4 h5 U1 e+ 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." \: q: o) Q8 r! O+ H! E/ X8 Q

    0 w8 ~6 Q8 Z9 l$ G& q  C2 V" m$ ?最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    6 U) i, u( n8 A3 x8 Y
    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
    0 v3 V) p% G; w, M+ h5 r( NSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ! A: s9 v- a* ^, p; Z下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ! n; o; [; x& X, d$ L$ g! _& m$ 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
    # H3 s; |2 E, z/ W  h  g, t
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53  M" l+ e  g1 ^
    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） ...

    + a9 ^$ q6 ]4 \! T7 _/ x7 X3 f5 w& t  V' H
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。+ \: g/ O( S& x0 ^8 c4 C
    * e9 u$ D  J- G* w0 K
    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！）
    , i$ U; m1 \# ?& `6 p
    : k3 P$ F8 q' C1 l9 F9 v; Y# H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 11:433 K7 J1 e# ?- _/ r5 N1 ^" y
    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 y0 R9 h* X4 E4 b' G

    2 J; j# B) ^" X) J* \% c  H0 E最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    - p8 L& }( ^( @7 M区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    $ `" H7 {) w& Z( l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
    6 ]! n$ P2 L. i5 w% _, b  a
    ) e3 v; e2 K/ k" X9 b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？# a5 d* w3 X- S. o

    ; Q! I' m9 q8 T$ ~; u" ^想了解一下你问题的规模：
    6 h/ ^3 M7 `5 b( |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。
    8 e6 [6 @& R9 y* ~9 T& g2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？' Z! ]' o- i6 `# G5 H
    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
    奋斗
    4 天前

    • 签到天数: 1184 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 # G/ T3 c9 _0 ^4 t' |  Z7 |5 Q" v
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    $ @5 k" @5 q: N3 T! q# T) s1 H现在进展怎么样了？
    / ~5 h( {/ p0 n/ y2 B1 D$ \+ u' u' ~1 J) f' d2 c  H) j5 Y
    想了解一下你问题的规模：

    ( ?- C/ l3 N# B, b' |2 p' N& o
    - J) G5 T5 d/ O+ n多谢关注。
    + q6 n0 f0 m6 H  G1 {0 b7 {7 `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。 ; P4 c  w% e/ d/ \
    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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