Compare blitz++, armadillo, boost::MultiArray



我比较了blitz++, armadillo, boost::MultiArray与以下代码(从旧帖子中借用)

#include <iostream>
using namespace std;
#include <windows.h>
#define _SCL_SECURE_NO_WARNINGS
#define BOOST_DISABLE_ASSERTS 
#include <boost/multi_array.hpp>
#include <blitz/array.h>
#include <armadillo>
int main(int argc, char* argv[])
{
    const int X_SIZE = 1000;
    const int Y_SIZE = 1000;
    const int ITERATIONS = 100;
    unsigned int startTime = 0;
    unsigned int endTime = 0;
    // Create the boost array

    //------------------Measure boost Loop------------------------------------------
    {
        typedef boost::multi_array<double, 2> ImageArrayType;
        ImageArrayType boostMatrix(boost::extents[X_SIZE][Y_SIZE]);
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int x = 0; x < X_SIZE; ++x)
            {
                for (int y = 0; y < Y_SIZE; ++y)
                {
                    boostMatrix[x][y] = 1.0001;
                }
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Boost Loop] Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure blitz Loop-------------------------------------------
    {
        blitz::Array<double, 2> blitzArray( X_SIZE, Y_SIZE );
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int x = 0; x < X_SIZE; ++x)
            {
                for (int y = 0; y < Y_SIZE; ++y)
                {
                    blitzArray(x,y) = 1.0001;
                }
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Blitz Loop] Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure armadillo loop----------------------------------------
    {
        arma::mat matArray( X_SIZE, Y_SIZE );
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int y = 0; y < Y_SIZE; ++y)
            {
                for (int x = 0; x < X_SIZE; ++x)
                {
                    matArray(x,y) = 1.0001;
                }
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[arma  Loop]  Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure native loop----------------------------------------
    // Create the native array
    {
        double *nativeMatrix = new double [X_SIZE * Y_SIZE];
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int y = 0; y < Y_SIZE*X_SIZE; ++y)
            {
                nativeMatrix[y] = 1.0001;
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Native Loop]Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
        delete[] nativeMatrix;
    }
    //------------------Measure boost computation-----------------------------------
    {
        typedef boost::multi_array<double, 2> ImageArrayType;
        ImageArrayType boostMatrix(boost::extents[X_SIZE][Y_SIZE]);
        for (int x = 0; x < X_SIZE; ++x)
        {
            for (int y = 0; y < Y_SIZE; ++y)
            {
                boostMatrix[x][y] = 1.0001;
            }
        }
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int x = 0; x < X_SIZE; ++x)
            {
                for (int y = 0; y < Y_SIZE; ++y)
                {
                    boostMatrix[x][y] += boostMatrix[x][y] * 0.5;
                }
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Boost computation] Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure blitz computation-----------------------------------
    {
        blitz::Array<double, 2> blitzArray( X_SIZE, Y_SIZE );
        blitzArray = 1.0001;
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            blitzArray += blitzArray*0.5;
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Blitz computation] Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure armadillo computation-------------------------------
    {
        arma::mat matArray( X_SIZE, Y_SIZE );
        matArray.fill(1.0001);
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            //matArray.fill(1.0001);
            matArray += matArray*0.5;
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[arma  computation] Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
    }
    //------------------Measure native computation------------------------------------------
    // Create the native array
    {
        double *nativeMatrix = new double [X_SIZE * Y_SIZE];
        for (int y = 0; y < Y_SIZE*X_SIZE; ++y)
        {
            nativeMatrix[y] = 1.0001;
        }
        startTime = ::GetTickCount();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; ++i)
        {
            for (int y = 0; y < Y_SIZE*X_SIZE; ++y)
            {
                nativeMatrix[y] += nativeMatrix[y] * 0.5;
            }
        }
        endTime = ::GetTickCount();
        printf("[Native computation]Elapsed time: %6.3f secondsn", (endTime - startTime) / 1000.0);
        delete[] nativeMatrix;
    }
    return 0;
}

在windows, VS2010,结果是

[Boost Loop] Elapsed time:  1.217 seconds
[Blitz Loop] Elapsed time:  0.046 seconds
[arma  Loop]  Elapsed time:  0.078 seconds
[Native Loop]Elapsed time:  0.172 seconds
[Boost computation] Elapsed time:  2.152 seconds
[Blitz computation] Elapsed time:  0.156 seconds
[arma  computation] Elapsed time:  0.078 seconds
[Native computation]Elapsed time:  0.078 seconds

在windows, intel c++,结果是

[Boost Loop] Elapsed time:  0.468 seconds
[Blitz Loop] Elapsed time:  0.125 seconds
[arma  Loop]  Elapsed time:  0.046 seconds
[Native Loop]Elapsed time:  0.047 seconds
[Boost computation] Elapsed time:  0.796 seconds
[Blitz computation] Elapsed time:  0.109 seconds
[arma  computation] Elapsed time:  0.078 seconds
[Native computation]Elapsed time:  0.062 seconds

奇怪的事情:

(1) with VS2010, native computation (including loop) is faster than native loop
(2) blitz loop behave so different under VS2010 and intel C++. 

要用intel c++编译器编译blitz++,在blitz/intel/文件夹下需要一个名为bzconfig.h的文件。但事实并非如此。我只是复制blitz/ms/bzconfig.h中的一个。这可能会给出一个非最优配置。谁能告诉我如何编译闪电战++与英特尔c++编译器?在手册中,它说运行bzconfig脚本来获得正确的bzconfig.h。但我不明白这是什么意思。

非常感谢!

加上一些我的结论:

1. Boost multi array is the slowest.
2. With intel c++ compiler, native pointers are very fast.
3. With intel c++ compiler,  armadillo can achieve the performance of native pointers.
4. Also test eigen, it is x0% slower than armadillo in my simple cases.
5. Curious about blitz++'s behavior in intel c++ compiler with proper configuration.
   Please see my question.

简短的回答:./configure CXX=icpc,通过阅读Blitz++用户指南找到的。

长答:

要用intel c++编译器编译blitz++,在blitz/intel/文件夹下需要一个名为bzconfig.h的文件。但是没有。

是的,是的。Blitz++应该自己生成文件。根据Blitz++用户指南blitz.pdf包含在blitz-0.10.tar.gz"安装"部分,

Blitz++使用GNU Autoconf,它处理为各种平台和编译器重写makefile。

更准确地说,Blitz++使用GNU autotools工具链(automake, autoconf, configure),它可以生成makefiles, configure脚本,头文件等等。bzconfig.h文件应该由configure脚本生成,该脚本随Blitz++一起提供,可以随时使用。

我只是复制blitz/ms/bzconfig.h中的一个。这可能会给出一个非最佳配置。

如果"非最佳"对你来说意味着"不工作",那么是的。:-)你需要一个能准确表示编译器的intel/bzconfig.h

谁能告诉我如何编译闪电战++与英特尔c++编译器?

阅读并遵循良好的手册,特别是上面提到的"安装"部分。

进入"blitz-VERSION"目录,然后输入:./configure CXX=[compiler]其中[compiler]是xlc++、icpc、pathCC、xlc、cxx、aCC、CC、g++、KCC、pgCC或FCC中的一个。(如果您不选择c++编译器,configure脚本将尝试为当前平台找到合适的编译器。)

你这样做了吗?对于Intel编译器,您需要使用./configure CXX=icpc .

在手册中,它说运行bzconfig脚本来获得正确的bzconfig.h。但我不明白这是什么意思。

我认为你所说的"it"是指"that"。你说的"手动"是什么意思?我的Blitz++用户指南没有提到bzconfig。您确定使用的是与Blitz++版本对应的手册吗?

PS:在Blitz -0.10的内容中寻找"bzconfig",看起来"bzconfig"不再是Blitz++的一部分,但曾经是:

find . -name bzconfig ->无结果

find . -print0 | xargs -0 grep -a -i -n -e bzconfig:

./blitz/compiler.h:44:    #error  In <blitz/config.h>: A working template implementation is required by Blitz++ (you may need to rerun the compiler/bzconfig script)

需要更新

./blitz/gnu/bzconfig.h:4:/* blitz/gnu/bzconfig.h. Generated automatically at end of configure. */
./configure.ac:159:# autoconf replacement of bzconfig

好了,这些bzconfig.h文件应该由configure生成。

./ChangeLog.1:1787: will now replace the old file that was generate with the bzconfig

这可能是切换到autoconf的更改。

./INSTALL:107:  2. Go into the compiler subdirectory and run the bzconfig

需要更新。这就是你寻找bzconfig的原因吗?

./README:27:compiler      Compiler tests (used with obsolete bzconfig script)  

需要更新,不再包含compiler目录

据我所知,您是通过测量单个矩阵乘以标量的速度来判断每个矩阵库的性能。由于其基于模板的策略,Armadillo将在这方面做得非常好,它将每个乘法分解为大多数编译器可并行化的代码。

但是我建议你需要重新考虑你的测试范围和方法。例如,您忽略了每个BLAS实现。您需要的BLAS函数将是dscalal。供应商为您的特定CPU提供的实现可能会做得很好。

更相关的是,任何合理的向量库都需要能够做更多的事情:矩阵乘法、点积、向量长度、转置等等,这些都没有在您的测试中解决。您的测试精确地解决了两件事:元素赋值,这实际上从来都不是向量库的瓶颈,以及标量/向量乘法,这是每个CPU制造商提供的BLAS 1级功能。

这里讨论了BLAS级别1与编译器发出的代码。

tl:博士;使用Armadillo与BLAS和LAPACK本地库链接到您的平台。

我的测试显示boost数组具有与本机/硬编码c++代码相同的性能。

您需要使用激活的编译器优化来比较它们。那就是:-O3-DNDEBUG-DBOOST_UBLAS_NDEBUG-DBOOST_DISABLE_ASSERTS-DARMA_NO_DEBUG…当我测试(em++)时,当您停用其断言,使用-O3启用3级优化等时,Boost执行速度至少快10倍。任何公平的比较都应该使用这些标志。

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