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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
    6 U# M7 r; }: l$ d
    2 d" D5 j+ ^: y# Y做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。+ r4 w6 N& E8 k
    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  e7 H" u: n+ L1 m
    2 i2 r8 I; m. M" a. HOctave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 。
    8 F" Q2 U$ h$ l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。4 L. N) }: N1 P0 ]0 i( \$ H4 l

    : R. \# o/ R8 b" v  wC++ 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。; L6 p) u3 f2 H1 |( f" h

    4 A2 ]& C* }% q$ [0 n高手们给分析分析,  多谢了。
    ) |' A! y4 T0 P& Z. z& }

    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。
    # R' O3 U* z( ]* ]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。8 ^; Z2 c$ X& x3 i& P
    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
    , Y# w: O6 F, M7 g8 A3 C# H+ g/ v
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    : K8 L* \3 K6 J: k8 I9 w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。 ...
    # N) k; ^8 O3 h( d
    0 j. Y2 C! e# e' W/ J3 L# f# h
    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。  @- i! X) ^, y; K- e& I- K' [
    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 r8 k! ]6 j1 o& ]

    ' o2 B8 m2 n$ r3 H: W; ]" 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
    15 小时前

    • 签到天数: 3805 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 , `  L0 F% h- n/ B* {2 \. |5 ~0 A

    1 T/ |2 {& K2 W* c+ u1 l+ LC++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    + ^. c7 F/ Y3 \2 A+ ~" u并且是单线程的？加个openmp并行试试# |# V- [2 u9 D& D! D
    或者调用mkl 库的互相关函数试试, K# D3 X/ P) N

    点评

    +1: 5.0 给力: 5.0
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    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
    8 y3 u( U1 o# K; w0 x汇编快！
    4 N+ F; h) H, b" @( 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.7 {! @" I; d0 C$ ~3 _5 b4 d

    7 N3 y6 f6 R# {" 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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    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/ V- g/ |) C% W. g9 T/ Y- \) T
    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++ ...
    ' j8 I4 l8 n; z! {! W+ m) _4 o
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。; b  r$ @; |  C1 b' j! F
    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。# d, O; V" G) @: J  @
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？, u2 S/ U5 [* h$ g! [0 |+ o
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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
    15 小时前

    • 签到天数: 3805 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 22:439 h8 r1 U0 L# _  a7 R( y
    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.
    $ i% l- l: E5 S1 A0 t$ k( Q/ _- o( [+ i. }- y% c0 R) ^! _
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    5 v. L  m3 b  b$ G
    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
      V( Q! Y/ Y- U9 b, s  m# m! cSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    " S2 {/ W; g  [# d, V. Q$ n: ?下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    / G, Q& b) X  y0 T* D! \
    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 & ?# ~$ r! x5 R) C! _) n
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    % Z0 n8 Q; x- e& X$ G' y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） ...
    ! T1 Z' h, X. h. Q' X/ a

    2 A- N' @2 ~$ T8 O8 ]' d2 C1 I, R必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。: O& \7 k. Q! ]9 P* }. P# ]) z

    - O2 J) x! b5 _8 N; z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！）
    % x6 L3 l6 ^5 ]0 H2 \, j# O$ [1 W5 _  W5 p8 ]
    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
    . ?" h1 G" N  Y( v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.
    ; p8 a, v1 d: k0 z7 ^2 b8 T; F: l) ?$ e2 r, R
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ' _5 C  N# W+ G+ N7 @" ?8 k区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    # Q) b2 S* {, R8 T) q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, E  X% \  h+ X$ y& M/ B& Y

    4 K# G( Y& M: E7 ?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？: _! ~* f: K0 y+ W) Q1 m- A
    % `7 j" S' E+ U0 _
    想了解一下你问题的规模：
    5 o* Z# O' L& L9 q1) 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。
    % Z. J' a  a* C2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？+ N; Z; \) t* v7 l
    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
    & u( E, t2 b& b% ?) P2 P9 s# T9 q
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    ' ?6 c1 e( @4 {. e3 z现在进展怎么样了？3 R6 t1 W7 Q- H+ X; S
    4 E0 A3 E) Z1 h  ?$ i1 h$ s- b
    想了解一下你问题的规模：
    9 _6 c- r. w0 e9 A' N5 l

    % f6 e7 ^# p. z6 o0 y多谢关注。
    0 u4 J! K- {) P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。
    ! T3 u; G# T- P1 S' v- z1 [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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