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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
    . o7 \0 Y! H( _" s  Z+ _0 g9 y. ]  n0 T, |3 |: S/ G/ Q) ~
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    6 F. H( ^) c/ }' g: e: e9 }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。- k) M0 {4 M0 r2 i  |( R1 G! \- {

    2 {4 @! Z: ?# W5 ~) dOctave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 。! l/ F+ W5 j! [+ u
    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。) _( F7 x8 m' s- L4 O  P
    , E# ?0 P6 n% z  B. [/ F
    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。) A! M+ r3 F& _% `* r
    ( ~6 k5 V) s1 ]  R% @
    高手们给分析分析,  多谢了。% `' Q) x4 O: o

    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。
    6 A' i7 m" N+ t; O" m2 B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。
    . k; g+ X1 b4 h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 7 v/ Z, e7 S/ G2 `" g
    雷声 发表于 2022-9-23 07:028 Q* N) w# L) U% a$ K
    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。 ...

    & X- V  g+ A6 Q" \1 r4 v+ m2 w/ U% `
    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。0 b/ I) F# k, Y8 t
    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
    & a8 \/ P" H" [1 j* v: B  Y6 x( r, u
    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: 3896 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
    2 I! p# z! E) n0 A/ N6 a, n: C, p! L, d3 i5 g4 I7 v' G  i
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    - r' K. g. g7 u并且是单线程的？加个openmp并行试试' X* k- B/ @7 p$ l, ~. I
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    7 a; Y# u: }% l$ g8 a* ?

    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" A$ B) {5 ^- o$ W6 \( A
    汇编快！
    ' ]+ E1 B3 B8 k: 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.* u. c* S( E% E$ r- {( f# q
    3 g5 K7 w/ ]) k8 f( j
    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 08:133 R! o$ _1 O( }6 |3 e
    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+ l& G- R9 e% H: B0 [4 j
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。$ Z  k! M$ K. V& p9 C
    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。6 U$ q: [. y$ [' k
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    3 m( ?# ^  t( 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
    17 小时前

    • 签到天数: 3896 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
    * \/ i' U. h) Z2 h" Y3 B( 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.8 w3 f8 u& [6 M6 I% T

    ) D& \% Q% ?9 o$ F8 a6 J最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    * s! u, ~" T  @6 T1 J1 o
    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
    ( z% l' [5 Q" |STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    2 b1 g6 R+ c) |- Y* ~. u  N下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    % A* W0 v( j0 Z6 w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
    " ^1 d/ l2 b2 H2 i8 A1 b! ?4 k
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53/ f9 e' r: _& g6 A+ m
    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） ...

    $ G% Z# r% D, s2 q3 A3 Q3 S
    " D8 q. f8 C8 M( U6 b1 q0 I必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    " U% Y+ Z( `  D( {# W0 W, C+ u% l6 g: y$ u5 f7 d, \4 M
    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！）
    5 u0 a. |0 y2 o4 t% f# Y$ H- g, u( x/ [0 d' k5 Z
    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
    6 `6 r% w$ t6 O/ g* `0 W. 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.- x0 W2 g; m' `4 W# [6 X* a

    3 |7 p9 ?  ]  h  E! e% J; |最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    + f7 O2 w" b, t4 y2 ~' W5 X
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。2 P  N/ V& r0 \
    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* N7 B0 N1 g. _. j. d# E: j- J1 R; O
    . m' |" K  }3 D$ d5 x8 {& w3 y
    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？
    0 Z# ~; M5 s; C' `* V. n
    / ?' w9 I$ _( S+ f/ g想了解一下你问题的规模：
    ) |/ h- y2 y) D# g( ^# G1) 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。- P% D3 _9 i; S
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？  X8 P2 J- k2 [* ]9 H3 v5 V
    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 + \- z$ W& V( _0 h$ ^% k8 R  c: q
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:380 W- R! ^" |# w8 c
    现在进展怎么样了？
    4 @9 ~. s& w0 C& U( V1 @
    ! ^! f4 Y  n4 {# H, ~8 @3 p2 {# m6 y7 i想了解一下你问题的规模：
    % u; [8 s7 _. t, {# u

    8 E- R: X$ k+ J8 q多谢关注。
    : P( L5 A/ V' G" ~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。
    ) g/ N8 R5 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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