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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 % {" u/ X: @8 W" e) o3 n- ^6 D0 @
    1 F9 g$ G7 K% T9 w, J  x4 Q
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。7 V: S6 B6 R! f6 K" 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。
    3 R, I! u5 H( A1 r' s/ t) F6 r) B$ _1 O# {' ^6 H- A
    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 。4 D3 c) u4 _1 f: ]
    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。
    0 l& V+ N5 O1 N  Q" \
    6 W0 ^5 P- J# fC++ 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。
    2 O/ u5 T6 V# q9 a7 ]+ x3 j& H( o0 X% ~% q
    高手们给分析分析,  多谢了。4 h7 L( W- d6 r+ ]  H8 v

    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。9 h& w  p) d3 P4 X
    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。( b& }* ?6 A: Y  D8 _
    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
    ) Z4 i4 ^7 H" G/ f6 S1 _' C
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02) |% z: \& Q) i% L5 d9 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。 ...

    ( t! i' j7 z. c! P5 U9 }# @
      B1 S  [3 z9 w/ z2 m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。4 E$ q$ z: V, I. A+ ^
    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
    9 n5 F+ a  t4 v3 h% Y
    . n* |: E- \9 x* K$ y* o8 y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
    17 小时前

    • 签到天数: 3644 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
    2025-10-27 04:12

    • 签到天数: 1953 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 ! ]% Q1 ~/ J/ q$ B% h
    + @$ Z0 B1 T: ^: l+ N& @
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    " a" j9 t2 a- |: v并且是单线程的？加个openmp并行试试& b6 G' R. ]3 q. k9 D
    或者调用mkl 库的互相关函数试试- G* \* b+ s* R  y% y) l) v$ U

    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
    # u% x- H% J/ Y' C7 U) i汇编快！
    . G$ k; Y3 f, e/ \0 ]
    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.
    9 `/ e+ |* c" `( |
    2 {* P) k3 J" g3 y  ?- _2 [7 K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
    5 \7 e' [6 _" q+ U3 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++ ...

    # b  |/ \2 i  f6 v. n1 v, T; X. kSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    3 j1 N. i  Z+ A+ c. x' X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。
    + R/ L( F" ?4 x/ L% P1 S买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    % O/ A2 K6 d  J9 j% ?- d! t' }1 ~! @
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    四处张望
  • TA的每日心情
    难过
    昨天 14:18

    • 签到天数: 1669 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
    17 小时前

    • 签到天数: 3644 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; D! T9 Y3 R# M% V- B, B9 p
    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.
    % s) ~0 p, {7 k- u/ H1 g3 o- d! ^9 X8 Z8 q/ |
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    " d# S/ X  z+ ~% r' w% J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/ o7 u$ A! K  @! l) m2 W/ u! H
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。6 q. m" G9 j8 V' k; N# q# i$ [
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    2 ]$ |2 F' j0 g+ }1 e( X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
    2025-10-27 04:12

    • 签到天数: 1953 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 / e( N( W" t. \3 u3 }' C. |
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    7 w) B0 |! W% P% F3 |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） ...
    ; E& `" s+ u( c% |# f
    $ p) d+ L* v6 y% G/ x( c% t
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    * v, E/ A1 \0 m9 i& x& W8 M
    5 d  `9 v& A: l0 }& r4 a, o' ?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！）% ^+ A( C1 \* [; I$ a3 V- G3 v

    % r$ t* z/ \1 t6 F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
    , [* B3 }7 z8 _+ \4 x. @" X" 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.6 U& @5 S6 d/ n" @

    ; \8 X; n( n; t: `: P最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    . g! ?$ _7 M2 R4 n' |
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。' A. j1 ^. Y8 ~& m# N6 C
    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" o9 @9 [' z8 I
    + X9 Q" n. G' P9 C$ w; d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 m) ]& W1 ~) E. H, ^" \$ Q  Y  [
    ! w9 t+ S* S& \. f8 s2 N
    想了解一下你问题的规模：1 g2 V, {+ D! ~. u* c- g, _
    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。; }' A& P  v$ \6 k* S2 u+ K
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？- n" S% l; A+ j" V( o4 n
    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   F  ?, a! z+ v
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38" \8 A1 ^) S3 O0 R+ ^
    现在进展怎么样了？9 \: {( ^& d7 G, l6 r5 _9 b

    5 d7 q, j; v3 j# P, k想了解一下你问题的规模：

    ' O! @* Q2 _4 a, Z) X
    9 o! o2 A& O. S; {1 I多谢关注。! g+ _& k. r. s  q
    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。
    1 A8 V. z# g& Q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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