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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
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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
    5 N3 _0 y- k" I7 w% U# C- y  Z. }& T3 S/ W
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。3 K/ }1 H2 v5 i& f
    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。1 o0 B# Y! ?  c$ X0 y! ?) ]
    # r' P7 s" u3 q% k+ ?7 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 。
    * M: {2 @  O: s0 w; b! U1 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。0 `8 E! l5 C+ `! X; j$ s* s% c1 U

    ' H7 E& d5 c" i: ]8 v$ T8 `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。5 x$ K- N: o0 @8 V7 d+ x
    1 F; k  m' E( [+ {$ g: K: x
    高手们给分析分析,  多谢了。
    # Z) A% M& K8 `/ g1 ^

    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。( u- _, E4 X9 i4 o# _
    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。
    / ]. J+ u* W) O( m, j9 V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
    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
    ! h0 Q, ]. j. T* A; X/ o
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02; v4 B8 V/ q) O/ O- A( l# y
    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! k- H' r  T9 b# D. w) d! ]
    & z6 Q, H0 R; G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。* V4 X8 F7 k+ W: \* Y, o
    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 + |: h4 |7 l% P; {

    9 ~) I# c8 I- `& Y0 O4 b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
    2025-10-6 22:20

    • 签到天数: 3580 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
    4 天前

    • 签到天数: 1947 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 . ?! N+ Y* ^# O6 L" j+ d9 K
    ) I: \4 \# d7 m% D- l
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    9 A3 C$ }" X4 t9 ?! @) y并且是单线程的？加个openmp并行试试
    / e1 `7 c3 M' D  h2 [! S/ P# r或者调用mkl 库的互相关函数试试
    * m) ~1 T( f. c+ [7 I0 u: 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
    6 N; V% D. G# g5 P# F7 ~5 v& d& w0 D汇编快！
    9 x4 D; k; v! s% y# i* J' H+ \
    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.
    2 \. H: `1 {- j
    , v& f9 X4 l" X/ z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
    , p) E# B& C" Q6 m. Z7 S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++ ...

    4 ?. d% Q3 H6 |" c) Q( tSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    2 X, {/ c7 S" j( l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。
    3 }7 n3 ]' ^4 W5 S买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？" G9 w$ P5 z! m0 D6 q: m
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    四处张望
  • TA的每日心情
    怒
    前天 22:24

    • 签到天数: 1666 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
    2025-10-6 22:20

    • 签到天数: 3580 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 22:436 B* v2 K# n% V  o6 ?( Q7 f
    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.& B# K0 a% T) `- I8 D- T# H2 e
    ' `4 L) i1 A+ q
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    % e8 b& t  w: k
    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
    ' M0 Z8 J* r* w' P( ISTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。# S+ v' s+ C7 `. h8 @
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ( h; [& s0 @( x, c
    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
    4 天前

    • 签到天数: 1947 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
    ! Z0 ~. K' `- B6 ~
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:530 Z, H0 T" d4 }+ B' F
    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） ...

    4 ]7 `; Z8 [! \: |6 |3 S: M. k, J, \, U" d3 b  s, [* Y
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。% l- g( I7 y" T7 `+ D# n
    2 T; G/ A8 R( h% `3 s% Y
    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！）* ]" H5 t* `4 j1 }0 ~8 m
    / ]! U4 d: s% n! H9 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
    4 F1 s2 m" H7 K" \" Q9 C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.
    . P* e+ R& h( X5 ]8 `* g. k8 ?6 i! t) J; ~
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    * ?6 l1 T5 g$ u) E, s8 m
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    1 Y% u- ]# S2 e* l9 u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. i5 r! L; \2 W

    : i  e% B( p! k, ~+ A& c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？
    9 x' P5 x% r2 ^3 `: v$ o" L- i% ]
    想了解一下你问题的规模：
    0 ~" D/ M1 v" n: K1) 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。9 H  A) F, J7 t, k& ^2 u
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
    % F9 q- G+ p3 I9 \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 5 w, Y. \. f" J
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:387 w( v+ }! U% z
    现在进展怎么样了？! p0 R+ _, h" S

    8 I! o  f6 v8 U4 U想了解一下你问题的规模：
    " I  y" l" _8 }8 Y

    6 e  J7 U7 h/ g" D( P多谢关注。1 }" V& e0 ^3 ?/ }: D  z7 ?1 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。 % j" x- F* P+ K
    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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