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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
    3 s3 v8 _& L6 O' m3 U" n: G. G. I: t5 q- f  W2 r/ ^8 M/ Y" X
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    + ~% }) I2 X# ~# Z) 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。  H/ |; q% r4 t) J+ b$ [6 A
    , V7 u% v2 H+ ^  k: ^
    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 。
    2 |3 v5 y/ u( n2 p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。
    # l4 ]' O, w% h5 ~8 y  D8 w' j! w: V) X& x; ^
    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。, L8 }4 Q4 {/ A( o* D0 y( N! [& Y

    * A; c  Z8 a! D! h高手们给分析分析,  多谢了。
    2 C# Q: e- p: [4 U! K  x

    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。
    , f5 g; K9 w  y3 J* x% W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。
    # D' B7 l4 }0 s0 ~7 N4 a- W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
    , D5 {5 o+ U- F6 d
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    0 ]% Y2 z1 ]" W& ^$ z& {1 m; v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。 ...
    5 W1 v6 L8 z, t4 p* @

    # J) u2 p; s3 v. r4 q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。
    1 o- u( j/ c, C; I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 3 M4 `! r- C4 U* [6 Z6 ^

      g7 V& _/ r5 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
    3 小时前

    • 签到天数: 3852 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 b/ n: v' k+ G  i2 N/ P$ U2 Z" Q! h8 e
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    8 p" Z( @; N4 x9 \# c并且是单线程的？加个openmp并行试试
    , }. W7 y, L% O5 o4 t  R或者调用mkl 库的互相关函数试试' U4 z" X* ^) f7 N+ 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
    9 y9 D* [) h/ c5 L" \$ l5 }" r5 P汇编快！

    & n; O& d: P! q1 U1 Q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.  j6 q) V$ W4 B# S8 H) k+ }

      k$ J) J0 Z4 p' k2 Z" H$ x7 o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
    1 K3 u4 f8 A2 k5 I: Q6 k5 t1 o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++ ...
    & h8 v3 }# @" Q5 B; n1 y) d
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    % R6 x0 B1 H# P; I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。* e  g  G# z0 _* S
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？8 B: A& f! r; S
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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
    3 小时前

    • 签到天数: 3852 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
    7 z2 g" F$ q4 `: Z' @- u5 r! x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.
    - k/ t7 M. R* b3 M6 U: d
    , l0 \/ b6 L% [$ y+ c最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    : e# b+ B8 J! s8 t' ?7 W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
    ( H1 |5 V6 N" fSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    7 I! O- I# K. Q5 w& j& R下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    + M7 |1 f' g9 _2 r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 8 F( v, S$ c: I" w* a4 z
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53' l7 J  @: M/ f1 M, O( ^" 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） ...
    . n2 P3 y  j* U

    0 z  E# F$ O% T/ p必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    3 }$ _" |# T/ r/ l1 K1 T; [) S$ l6 d1 b+ ^' Q0 S
    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( L, s8 F; o$ y

    7 _2 \( g2 M4 \* t6 Q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
    - J# W/ s8 J$ ?$ |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.
    : m0 w' e. S, b7 t/ @$ d" f- a7 f1 Q' I4 Z% A% s# W" x' G
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    8 A, ^! ]7 e9 V% h+ _, Z! Z区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    2 P) {' x! X3 y" X9 C( Q& n; l$ O3 [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
    ) d* [  Q" A) [1 m' G. D& X4 q0 V" c# C8 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？8 ^* l, ~8 q  Y0 L/ N8 z5 I3 ^

    : z2 k" g9 m( k) N- U想了解一下你问题的规模：9 [. U. i' B. X4 t
    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。- C1 R+ n9 Z  d2 U* R
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？& d% h4 i3 o0 m6 l  P
    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 . w7 ~/ M3 C. n0 V
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    - j9 h8 ]) ~% A) n1 \- L* P现在进展怎么样了？' u7 I: u5 `$ w. n

    ! O! D+ L* ^& b7 [3 G8 X" \! P想了解一下你问题的规模：
    5 V( M9 y, Z& W# J$ P2 R

    8 R: U6 w# O# ]多谢关注。
    ( o1 }+ {2 s$ q0 F8 P: E, @7 f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。
    % F9 F# d; t: T! x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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