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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
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 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 ; n, y7 z5 }  y

    - o% R0 |  L. Q+ v2 H做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。! p) D+ B) H7 v- W" R* 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。( `  t2 x9 N. ?6 y6 K6 D. A

    ( `  Q/ C# r2 XOctave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 。" \0 y) y( _* n6 b% I& k
    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。6 ?- t* K& Q7 ~& }; ]$ |
    3 B* e. E# E/ k9 N9 A. A; Y
    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。
    + j% m% M# Q% i/ v! |7 u
    " n: o' k8 A  A7 @高手们给分析分析,  多谢了。: I# T9 E' O7 n" P8 q4 ], m5 w$ X( H1 C

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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。1 w9 u2 I: l/ w, m) p+ S2 i
    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 a& L+ |  c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。

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    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
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 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
    - P" j- k* [% `6 p
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    . e2 _2 L7 U! F3 i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( N& Z# i" L' f9 D4 x0 m9 `
    . M) C9 h5 ~  N' e6 n8 f3 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++重写了。
    1 z# V" s8 n2 V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
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 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
    # d3 _# }$ |- j. A
    ' z. `& O3 m# ]9 {4 Z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
    2 小时前

    • 签到天数: 3499 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
    22 分钟前

    • 签到天数: 1925 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 6 E# N! Z; E- [) [3 `8 [8 G. S7 x

    . T' X, c  A1 Y0 k5 ]C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？, q$ d  V, z, m# e  ]  [, l, r
    并且是单线程的？加个openmp并行试试
    - }) W" W/ V8 O或者调用mkl 库的互相关函数试试/ ~7 v" I: {2 k2 u  [

    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 11:187 h. @8 u" u9 m
    汇编快！

      ]7 R7 P, K, k& ~7 Q; p- w0 ^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.' l; T* I/ \; @! ]' y
    * A3 M; Y( N# V$ 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 08:130 J& P) B" e- Y1 Z1 Z" }# J
    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++ ...
    8 b# n2 E: `+ Z* b9 |4 K$ d, r
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ) |3 R5 H6 o5 C# Y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. \& W* i' A! E5 h
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    " D! V' l3 r# S( k6 ?
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    四处张望
  • TA的每日心情
    奋斗
    7 天前

    • 签到天数: 1638 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
    2 小时前

    • 签到天数: 3499 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
    & l7 H% a$ x& Z/ I9 W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 S4 c/ w+ {1 A: X* g" \
    4 D) F3 k/ ?/ L7 L9 P/ D* O
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    ' L" b, A3 G4 L) p: 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; [$ d7 g9 C3 d* U
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。/ M# B7 E. Y& P/ O
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    3 A2 ?" ~! P6 g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
    22 分钟前

    • 签到天数: 1925 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 $ t0 S$ v2 b% f! y- K% ]" E+ @' @
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:535 _$ t( r9 q" 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） ...

    . o* P% w+ p; ~) w8 f1 Y8 ~& Z$ B5 P
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    2 p" @- I; _# C: u: A8 j( e) }; @4 a  U# H& p- i
    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！）
    7 I7 p1 E8 z) H/ m& O6 `; u
    9 Z/ H  N! O5 l: s# e  i& P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
    5 k8 V: h- l% v+ b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( J$ J! m  F

    # p6 r* _1 C6 X& Z& ~+ ~最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
      t, b5 A% g5 \" K1 C. f. x
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。( B& r5 }" W( `2 Y/ e: c2 a
    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
      W8 E$ K- E2 L' s( S! {5 R  Y$ j. j) l
    & E+ I9 }2 N6 `- P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？
    ' T. d5 {9 r7 ^% N! X: h
    : w# N$ n: k; {) D$ |+ S. y% k  M2 H想了解一下你问题的规模：
    ; u; `8 t/ @- R. A; L& ^- V+ l1) 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。; e: T& B! ]% r0 f! Q# ^- \  Q
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
      N( K9 _8 M* _8 W$ I. p/ X3) 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
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 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 3 m& _/ @5 R% ?. u% h, G
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38+ G1 O- [, c% P4 m9 z# B6 E
    现在进展怎么样了？
    ( t) X/ {, `/ T& ?5 ^
    " ^, D/ r% X' ]  W2 T想了解一下你问题的规模：

    9 _  z0 O0 ^: I3 ]
    * a3 I4 n- |) ]$ M5 G5 v, E多谢关注。
      @) v9 J6 }2 D" R  P0 f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。 % T# _8 z7 w/ U
    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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