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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
    8 s" V% ]5 z; Q4 y* H0 N
    1 M/ \4 ?6 a' R' W; J7 s做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。: g# p9 s0 l4 ^5 U+ F8 S
    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。5 V+ W0 Z, \9 _5 C: Y8 I

    , w4 W$ K# |$ J2 B( ]6 z7 Z4 mOctave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 。
    9 R" P( w, y" R) ?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。
    / Y6 @- ?( \& T/ j+ g7 T8 X! j# ~  H
    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。
    2 R/ R  A7 w% X2 A! W% Q9 v
    ( o* s- Y+ z: P( V4 T高手们给分析分析,  多谢了。
    + Q: H! M( h: G2 A3 F, @

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    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。
    & [* m) M' B' P, a( {* L! w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。/ U1 }2 Q2 B! r& W& Q' _0 I
    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 " r/ n: t2 {; T0 y# m+ @8 f
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02* W) G* ]/ n8 H& x, i8 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。 ...

    3 v; l$ {  O. f5 D& e+ W/ [4 X7 z$ _# S1 T' g$ y) w2 ~
    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。
    + R1 Z3 v' d4 ?9 _/ L  v5 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 2 D, T' ~; b2 X  Y

    + x: d+ w* W) C$ ]* H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
    4 小时前

    • 签到天数: 3788 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 ! R. ~! q' F- _+ b+ p" w# J( V6 N
    " }/ Y8 m2 X. m* o" ?  P. ?
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    . d  h3 z& H# F* j) s: k. Z并且是单线程的？加个openmp并行试试& }+ X: C1 [3 c: ?2 F
    或者调用mkl 库的互相关函数试试$ t  c9 q' c" 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
    , v1 s5 o. [  |: b; @% z汇编快！

    ! ~. [6 j$ G$ W7 P, n# e, 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.
    5 @" X/ J& j6 I) a/ |) N2 u
    8 G, o7 V1 Y1 `" Y: N0 V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" c8 G1 V6 i" s( K" O/ f3 {- Q- 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++ ...

    9 Y" V7 ]/ `/ ]1 M+ CSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    5 g0 m) U! i8 C/ v9 a- r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。: P) `) I+ j" @  d
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？1 d: ]+ l" ?6 f) V3 }
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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
    4 小时前

    • 签到天数: 3788 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  X7 H- D( i8 J9 i6 U) ^8 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.( g- t! H+ }6 e5 w9 C' n4 }

    & L$ E5 b) G0 @/ f! E- I最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    4 u0 \, g8 m7 C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
    0 r4 a  N1 {$ _STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ! m' ]( [& i+ o  I$ B下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ; M& D, Q3 m$ I% \( R. k0 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）
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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 3 X& v9 `' A" L7 M8 \) ]$ t( d3 ]
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53+ T( p* l0 k& 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） ...
    ) e, R; t0 B0 X. m! g

    * S; Z7 v8 o- m/ Y4 P0 A; ~必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    ) o- L# S$ [$ e( b  R  K) e
    9 S, ?1 X+ \) w5 C( e" A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！）
    - E6 K- I% N$ t* i/ J2 A
    / ^; w# I/ [9 @2 e& s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
    " m/ M9 X. }* u/ ]( N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.4 X; E3 q$ H0 H$ Z) h5 y
    : S- y0 x# N2 I2 {& J# O0 C$ e; q
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    5 x) L* Q% o) Q" @! x' k9 q区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。7 b3 F* f. o, a, C/ |8 l: z
    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
    # R( k0 A1 c1 r9 H2 Y6 P& E! s# [; }: o# L* P' T# S
    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？
    - {& }- c7 y# F# r* O+ h! x* |1 v% G" K+ J
    想了解一下你问题的规模：
    6 W" H- E- A1 G+ A' W% q7 }( t1) 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。
    . {4 x) W7 U* c* \5 v" f5 F2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？- Q! c$ U' y  x( q
    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 ; Y+ s' `) t" l! B- i7 ]' m
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    5 ~: H% U2 `) j; [5 |$ E现在进展怎么样了？
    : O5 s: X& _# ^5 q' B6 O/ f: _7 H# d7 Z* k
    想了解一下你问题的规模：

    & v( ?3 }" M  v7 P, X, P
    8 ?+ T+ H3 j  n1 \多谢关注。
    5 i" N8 z9 J7 a1 _9 ^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。
    5 G7 w9 F7 G# @' i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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