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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
    $ a( _" V% q3 q7 y3 K0 ?9 f
    ) s% f# N8 R& b9 l8 V: ?$ ^" g. L做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。) c3 y/ Z5 p- ]! m) V! a" ~4 o4 J
    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。$ j$ ^1 t' Y6 t0 E8 v3 [; h

    ' |; d0 R) r+ C! z* \1 p" O2 DOctave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 。
    * V7 M# R( V8 ]+ z! d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。
    $ S3 o. c2 K: y% o9 w2 n) S; w! F! S3 J. J. U$ k9 S. `' y6 B  W) s
    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。7 h/ @% _& a, g1 d+ n6 ]: a

    % w' r4 z6 P! h& A! C高手们给分析分析,  多谢了。4 n4 `9 J/ {6 ^

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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。
    , p3 s- Z! Q5 O  K7 w8 h, g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。
    7 _: d% @: S  E- X% W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
    涨姿势: 5.0
    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 6 g+ Z9 q# g; M! [5 T  ]2 Z
    雷声 发表于 2022-9-23 07:023 d9 }4 D( l- f0 T
    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。 ...
    5 G, I8 a, p% E$ d
    / s+ P7 f/ [, v, w2 P9 Y
    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。) M* G% o; a# X% X9 l% m& M
    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
    ( k9 l" u( s- A2 z6 H7 C% i0 k' k+ Z9 S3 Z! K
    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: 3746 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
    , q1 Z: N5 }: d% n0 h% N5 L( g1 z
    ; B- }) u+ J1 K; H; E0 I1 WC++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    - Q% v' g- c( \8 `+ l! m# z并且是单线程的？加个openmp并行试试
    * C2 P# Y( m0 T, a或者调用mkl 库的互相关函数试试& t5 P7 T7 e6 x/ Z! c

    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$ v, p2 J+ [! j& W* g0 `4 G5 V& k
    汇编快！
    ; I/ L, Z$ U2 @$ ?  d6 a
    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.# d) a7 g, `  A' a# G% {
    * Q! c# n, V/ `: Y
    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
    : E4 ~& w: y% \' A5 K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++ ...

    ) O# ~  k  ~0 nSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ) m% S' D" ^$ g5 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。
    . Q0 N! o1 }  c1 L# k+ c1 R买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？8 w4 K; u. Z4 T  {6 ^
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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
    9 小时前

    • 签到天数: 3746 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
    0 d4 I+ n6 Q5 ]/ r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.
    0 ~7 l+ e' Z: o( ~( y9 Z9 @" F& }1 k) k+ J$ q: g
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    9 g5 ?4 L  a: s2 @3 W7 H6 }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' J4 Q4 n: r% L, E0 a8 x( ^
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。# S. R8 P8 b4 R
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    2 H2 J7 T/ ~: ]/ W3 j1 I$ |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 9 X, Y; s+ P: `% t
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    3 a( d/ G! x( f* y! 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） ...
    * B& A5 l/ f2 |8 O+ g8 n. a
    * v7 \- c, H5 K8 H7 {) r/ U. q
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    / b. f9 a; U- V8 F/ F# {
    7 E# z$ r; [: \. I; Q0 p3 l) M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！）
    ! G0 \% |! L) a4 S8 ]/ C) p+ p! o+ ~; s7 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
    ; c$ x- e: y" G. h( o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.) e  j/ Y. H# u" t) L7 D9 o. e
    9 K5 g6 n+ w2 |* f( E, z
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ) V0 B" a# N7 N' i" o' l; M& t- {区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    5 R$ Q" f$ H  F- x# m# 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8 r0 K* \) P' z- @' r! H8 j4 `) P- `
    + Q8 [+ ~% }0 e' B+ F1 g: N, z
    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. ]' E- N/ I; J, [: l, [3 |* G! J1 c6 n* R) a
    想了解一下你问题的规模：
    5 v5 K/ U6 V% d1) 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。
    3 o- e. E4 c3 _) K2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？" b- @4 b" |' c0 @2 F& y: m
    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
    & H6 Z! k+ D0 G  |3 T- P: `
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38' {# e' Q5 i9 x9 w4 G+ G0 f
    现在进展怎么样了？, y! z* c$ |, z0 }/ O; ?7 X, T6 \
    " Y1 n0 ^" M* p# B4 L
    想了解一下你问题的规模：
    1 j6 U/ ?% S; s$ B8 O$ z9 A3 r+ K

    ) g# h) s( v+ g0 Y% H4 L多谢关注。, ^$ k% m7 p3 e) A  U
    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。
    7 {9 r: {, t/ b! |4 l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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