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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
    2024-3-29 05:09

    • 签到天数: 1180 天

    [LV.10]大乘
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    #
     楼主| 发表于 2022-9-23 06:27:09 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 06:29 编辑 1 j! K! k% f7 Z& x8 a, [

    8 p- O& C( J" c0 c做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    : J) x! b6 i4 |- {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。
    # c" M' V$ V+ v
    7 u2 t% u& R- c0 v' ?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 。6 j) e9 I. M, d* x( Y; o
    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 L- W. t# p% I( |2 z4 l/ H5 i
    ( Z' Q6 Q4 ]$ {: r; S9 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。
    - I2 u+ X8 |+ K" V& M
    $ k$ }8 x2 k% l: H4 ?' Z! ?高手们给分析分析,  多谢了。
    3 e: w# ~5 D4 m# K' `0 W  Y

    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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    雷达
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-29 05:09

    • 签到天数: 1180 天

    [LV.10]大乘
    21#
     楼主| 发表于 2022-10-3 09:13:33 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-10-3 09:16 编辑
    3 Q6 O0 W% W# k& c
    沉宝 发表于 2022-10-3 01:16
    ) W+ r  L6 {; Z; h* z你在 Octave 跑出来的速度是多少？没有具体数据的话能不能说一下数量级上大致在哪里？0 h" o/ b7 v" N3 L9 S0 R6 D

    # a2 K( r* y, P) U3 l5 \另外，你在 Octav ...
    - Q- Z' A9 T3 _: Y& G

    2 J$ x# u. k" K应该没有那么大。
    ) K7 s8 G5 N- s/ |我算的：8 z, s( H+ n) x: g! }# l8 g5 D2 s: \
    3万*3万的二维浮点复数矩阵, 30k*30k = 900M个点, 复数 *2， 浮点数 *4，总共 7.2G。
    4 `1 a4 \; Q' ~& ]% u做算法的时候，一行一行从文件读取，有个16G内存应该足够了
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    沉宝

    该用户从未签到
    20#
    发表于 2022-10-3 01:16:57 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-10-2 03:04. e7 U2 n2 Y" h; |
    多谢关注。) G$ O# v1 R% ~. S6 r- }( ^2 y
    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 ...

    . D7 Q1 R% E& @! u* `/ R! F6 T+ g, l你在 Octave 跑出来的速度是多少？没有具体数据的话能不能说一下数量级上大致在哪里？
    3 _! i4 ?/ v2 k& [& a6 x' J8 ~; T! z, L! ?2 U
    另外，你在 Octave 上的测试是按实际数据量跑的吗？我大概估计了一下，如果我没有算错，你那个二维浮点复数矩阵的数据量大约240TB（1 billion elements, each element has 30000x8 bytes）。这么大的数据量不可能全都放进内存中准备好，（事实上，它们已经不是一块硬盘可以装得下的了，放在磁盘阵列上吗？）有可能计算机的I/O吞吐性能也成为影响真正计算速度的一个重要因素。
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    雷达
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-29 05:09

    • 签到天数: 1180 天

    [LV.10]大乘
    19#
     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
    / r- W2 ]$ L/ Z
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38; Z# C0 G) |" P) C# p
    现在进展怎么样了？
    ) J6 z! ^. ]) O$ z, N; h' g4 }; l% J9 j0 T
    想了解一下你问题的规模：

    + X6 ]' e5 H9 F: A& G& C/ c
    3 o  E# z! ~# i7 A0 J多谢关注。) ?9 ^7 t: _( ^; w. X# D4 V
    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。
    2 n2 p0 p1 G, b) |# G; w/ [4 [! s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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    沉宝

    该用户从未签到
    18#
    发表于 2022-10-2 01:38:20 | 只看该作者
    现在进展怎么样了？
    & ], t* {9 p; P; O7 s% S% Z! E& p! ]; x9 B2 f
    想了解一下你问题的规模：! {5 [* z  H& `# z" z+ C1 o' F
    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。
    " E" S4 J, p7 o( F, H) k: _/ Q5 n2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？# O- q* t+ u8 c0 r: D
    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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    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
    17#
    发表于 2022-9-26 23:30:40 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-23 11:43
    ' g/ u* d5 v# x) F5 b- p5 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./ K6 v+ B- I8 P' H9 N8 P; `
    2 ^  ^# r: d4 V! O2 K# `
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    % D- u9 H. b4 a9 U区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    " e9 ]7 `' r. m3 W9 I' q2 d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
    " @* N& q: l: D; Y. R6 M1 h
    + [$ C6 |- U* u. A: O1 q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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    ltpub

    该用户从未签到
    16#
    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！）1 O/ j+ q- o6 |0 V, _* r. I) m5 G
    ; v. q% R5 p, r0 j$ S
    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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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前

    • 签到天数: 1647 天

    [LV.Master]无

    15#
    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 : F  E# ~) H2 {/ f" Q3 P; j
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    # [0 K! y" H4 t1 u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） ...
    # M# D# D3 d5 T! ~% M/ H4 u/ ]- |2 H
    ( k3 v0 h1 v" q+ a
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。) _- }+ t5 Z; x+ u/ V8 g/ S" h/ {
    ( c2 }, i! \) ?
    有道是 双拳难敌四手 一虎不如群狼
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    沉宝

    该用户从未签到
    14#
    发表于 2022-9-23 20:53:40 | 只看该作者
    雷声 发表于 2022-9-23 15:48# e$ Z- f$ I- Z6 m4 g
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。6 n) ^/ ~3 {- K) H5 x' @
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ! |! ]" j: E7 H2 Q2 m( 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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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前

    • 签到天数: 3077 天

    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2022-9-23 20:24:06 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-22 22:43& f, b/ `& M2 }. U+ ^/ Z8 ?
    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 u" F8 h8 g3 a
    ; L" B5 ]( o. ]$ Y2 A7 Z6 i
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    8 l7 r& t- m0 W# L( {: o+ }. B! Q我不是it的，说汇编是起哄呢
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-4-22 17:53

    • 签到天数: 1477 天

    [LV.10]大乘
    12#
    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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    雷声

    该用户从未签到
    11#
    发表于 2022-9-23 15:48:12 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-23 08:13
    " b- o% \  ^( U: o  ^/ V/ 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++ ...
    " Q8 f8 d, B( a- n: m
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。4 K6 m7 p. B* P8 O  s- 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。, a6 i3 L: r0 I% I) ~3 h  j, e
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    ) a6 s7 m$ z( n, \, C
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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
    10#
    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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    走两步

    该用户从未签到
    9#
    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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    mark
  • TA的每日心情
    衰
    2024-2-11 13:31

    • 签到天数: 141 天

    [LV.7]分神
    8#
    发表于 2022-9-23 11:43:35 | 只看该作者
    马鹿 发表于 2022-9-23 11:18( R5 L, `5 }" ~/ K
    汇编快！

    $ V" e9 U6 g% {& u' h/ m/ |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./ R; y2 a0 O. i! u" @+ h; g4 W

    ' H% r0 I! p$ x  c* ^, b6 X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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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前

    • 签到天数: 1647 天

    [LV.Master]无

    7#
    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
    $ Q, H0 A. O! R0 c! q- p& s5 B) s* s" {
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？' E& m: J  |0 e9 u3 F
    并且是单线程的？加个openmp并行试试
    ! E4 m, O. m% P' X, ]) ^* P$ d或者调用mkl 库的互相关函数试试" X" {0 Q" |; o& ]$ w3 |

    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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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前

    • 签到天数: 3077 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2022-9-23 11:18:11 | 只看该作者
    汇编快！
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    雷达
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-29 05:09

    • 签到天数: 1180 天

    [LV.10]大乘
    5#
     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 / @; v7 G+ ]# Q1 {( ^! e" h
    . A' E- E, ?0 b  b0 k- l! o# E
    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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    阿忙
  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-8-28 01:10

    • 签到天数: 1748 天

    [LV.Master]无

    地板
    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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    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
    板凳
    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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    雷达
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-29 05:09

    • 签到天数: 1180 天

    [LV.10]大乘
    沙发
     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
    7 P. \* d  W4 |$ b
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    " C) S4 @% B0 d: D* i6 h% j- _! R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。 ...

    2 n/ L, @9 i# `
    $ e2 ]- L9 G$ W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 s, N$ D4 g* x9 X1 y
    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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