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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
    3 Y5 f1 F5 V& I. I) n
    6 N8 t2 l1 j% z: K做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    ) o" |4 E; {2 y/ j4 Q4 }# N5 t5 T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。
    & H- g3 q/ v9 @+ l, K7 `- U0 n- m! B2 i  \0 M1 F2 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 。
    1 G3 f4 T4 v) O5 `! ~: `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。
    " Y. c) J  Q, i  H5 W+ I8 u
    ' G# u, S2 n5 s' x3 H, k5 n) hC++ 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 ^2 U* J9 ~0 c7 b# f* F1 k( q6 A) @7 h. F- I5 g
    高手们给分析分析,  多谢了。
    9 g; z# u0 {) F& c$ b* l( N- g

    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。
    0 e  `. q: c% s! 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。
    $ {  E0 M% S4 p- e0 V1 [! O+ d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 " ?/ X( k: r2 @9 E& Y7 D) D: K
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    % s: f5 A, h6 ~6 x9 O+ F9 u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。 ...

    # b; q+ N0 ^8 W. v$ Y7 B, b+ R& r1 W9 m9 \4 Z3 W, n% x; p
    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。
    * ?% ^7 Q- F( i, c3 z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
    1 _) ^6 B- }2 j$ I
      a5 B& w6 m# L1 D  {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
    9 小时前

    • 签到天数: 3660 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
    2025-12-26 03:23

    • 签到天数: 1954 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 & O7 F0 x3 T. A( _8 o' J$ [
    8 W4 C! d) }3 ?; x. X# _
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？: o! |& e+ @2 Q) Z
    并且是单线程的？加个openmp并行试试
    7 d6 f1 m- N9 K- A: Z; f; s或者调用mkl 库的互相关函数试试% J  s; W1 D' s0 U4 B6 x4 F8 |

    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
    - m6 g7 L1 l8 [2 H5 w汇编快！

    4 \6 H; v6 |, Y8 _+ y; 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.
    - x9 @! S1 K2 T" O! F7 t5 `# T' A% g: {5 T% e) Y' \& [/ G
    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- {; ~0 |  @; _( Y) 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++ ...
    2 l; z) b, ^  Z% {/ x& b1 t5 U
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。( E# j0 `! a6 \9 q  ^3 m' S6 k- e
    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。
    * G, u/ T4 [4 U' M- p) U买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    ' _. `% w0 ^3 N- M& y
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    四处张望
  • TA的每日心情
    难过
    2025-12-23 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
    9 小时前

    • 签到天数: 3660 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# Y, l* }2 j8 u  A" O4 k2 A# \, d) 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.
    % q% x! C( M# p; _5 k+ N0 S7 O) ^0 z3 F7 l
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    7 W# n4 E" j/ `- V6 I
    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( D$ |! b; B& E
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    - F# N$ G0 `! m% ~8 U, r下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    / q# j# U: r' e# z+ {, p% 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）
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    2025-12-26 03:23

    • 签到天数: 1954 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/ z( _) X, e2 F5 s8 a4 p! p9 X+ t
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    & z# p1 v2 J# n$ p  y" r) V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） ...
    # ?2 ^5 g- j2 Y9 W! s0 i1 \
    , j) U/ E& v, `$ I& f: j; ~
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。5 F* W" O+ _) N4 I

    $ t9 X2 M1 S4 |: X5 c: 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！）
    : J- @7 o6 {( A
    2 F% V: Y7 m. [* u2 ]; V/ w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 11:439 m' a' J3 J( T7 ?) y- W& U/ L/ ~
    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.
    - Z: G. j% C5 ]+ _% K  {: U! u+ F, ], o! @) Y/ S, P
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    $ `8 K( s! k0 Q' h) I) I' h
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    : u- {/ U* f+ N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
    , d, r$ d* v8 E6 m& I
    3 I- n/ n2 W8 n8 B9 P1 f. u% {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？  z  e; W, ^7 u  q4 E  l  f" G
      B' w+ B) d% K  ?* Q4 |
    想了解一下你问题的规模：& k. y& _7 B& A8 I) }
    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。* ]' O6 W# ^; q; Z$ W
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？3 ?9 P0 W' E$ y! r2 S8 q  U
    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
    ) }* U3 u  u/ S9 q$ x
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38  w% ^3 O2 b+ x9 \
    现在进展怎么样了？
    3 d2 a7 Y# Z, Q7 y  y
    # w) r* \/ {  Z- g想了解一下你问题的规模：

    ) a3 L" a% i' S  I# x4 p0 e. V3 c( |1 _) w3 G' n
    多谢关注。
    ! l% F' p" m& r" p/ ~2 y* H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。
    ! R% P) D; V' G6 A) G6 w: }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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