2014-09-14 10 views
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हम अपने अधिकांश सीपीयू चक्रों को छोटे मैट्रिस से जुड़े संचालन पर खर्च करते हैं, इसलिए मुझे आश्चर्य हुआ कि क्या उस मामले के लिए अनुकूलित करना संभव था।छोटे मैट्रिक्स के लिए एचमैट्रिक्स से शुद्ध हास्केल 10x-100x तेज?

module Main where 

import Numeric.LinearAlgebra.HMatrix 
import Criterion.Main 


data Matrix2x2 = Matrix2x2 {-# UNPACK #-} !Double !Double !Double !Double 

mul2x2p :: Matrix2x2 -> Matrix2x2 -> Matrix2x2 
mul2x2p (Matrix2x2 a1 b1 c1 d1) (Matrix2x2 a2 b2 c2 d2) = 
    Matrix2x2 (a1*a2 + b1*c2) (a1*b2 + b1*d2) (c1*a2 + d1*c2) (c1*b2 + d1*d2) 

inv2x2 :: Matrix2x2 -> Matrix2x2 
inv2x2 (Matrix2x2 a b c d) = 
    let detInv = a * d - b * c 
    in Matrix2x2 (d/detInv) (-b/detInv) (-c/detInv) (a/detInv) 

add2x2 (Matrix2x2 a1 b1 c1 d1) (Matrix2x2 a2 b2 c2 d2) = 
    Matrix2x2 (a1+a2) (b1+b2) (c1+c2) (d1+d2) 

hm1 = matrix 2 [1, 2, 3, 4] 
hm2 = matrix 2 [5, 6, 7, 8] 

pm1 = Matrix2x2 1 2 3 4 
pm2 = Matrix2x2 5 6 7 8 

main = defaultMain [ 
    bgroup "matrix tests" [ bench "pure mult"  $ whnf (mul2x2p pm1) pm2 
         , bench "hmatrix mult" $ whnf (hm1 <>) hm2 
         , bench "pure add"  $ whnf (add2x2 pm1) pm2 
         , bench "hmatrix add" $ whnf (hm1 +) hm2 
         , bench "pure inv"  $ whnf inv2x2 pm1 
         , bench "hmatrix inv" $ whnf inv hm1 
         ]] 

परिणाम::

benchmarking matrix tests/pure mult 
time     6.461 ns (6.368 ns .. 6.553 ns) 
        0.999 R² (0.998 R² .. 0.999 R²) 
mean     6.482 ns (6.394 ns .. 6.594 ns) 
std dev    345.1 ps (271.4 ps .. 477.3 ps) 
variance introduced by outliers: 77% (severely inflated) 

benchmarking matrix tests/hmatrix mult 
time     180.6 ns (178.2 ns .. 183.1 ns) 
        0.999 R² (0.998 R² .. 0.999 R²) 
mean     183.0 ns (180.6 ns .. 186.3 ns) 
std dev    9.363 ns (7.405 ns .. 12.73 ns) 
variance introduced by outliers: 71% (severely inflated) 

benchmarking matrix tests/pure add 
time     6.262 ns (6.223 ns .. 6.297 ns) 
        0.999 R² (0.999 R² .. 1.000 R²) 
mean     6.281 ns (6.220 ns .. 6.355 ns) 
std dev    235.0 ps (183.3 ps .. 321.0 ps) 
variance introduced by outliers: 62% (severely inflated) 

benchmarking matrix tests/hmatrix add 
time     116.4 ns (115.0 ns .. 117.9 ns) 
        0.999 R² (0.998 R² .. 0.999 R²) 
mean     116.3 ns (115.2 ns .. 117.7 ns) 
std dev    4.176 ns (3.447 ns .. 5.150 ns) 
variance introduced by outliers: 55% (severely inflated) 

benchmarking matrix tests/pure inv 
time     7.811 ns (7.718 ns .. 7.931 ns) 
        0.999 R² (0.998 R² .. 0.999 R²) 
mean     7.895 ns (7.808 ns .. 7.988 ns) 
std dev    296.4 ps (247.2 ps .. 358.3 ps) 
variance introduced by outliers: 62% (severely inflated) 

benchmarking matrix tests/hmatrix inv 
time     908.5 ns (901.3 ns .. 916.6 ns) 
        0.999 R² (0.998 R² .. 0.999 R²) 
mean     934.0 ns (917.6 ns .. 961.3 ns) 
std dev    73.92 ns (50.53 ns .. 108.6 ns) 
variance introduced by outliers: 84% (severely inflated) 

मेरे प्रश्न हैं:

1) गति को असली है या बेंच मार्किंग प्रक्रिया के साथ एक विरूपण साक्ष्य की वजह से है निम्नलिखित कोड पर विचार करें?

2) यदि गति वास्तविक है, तो क्या मौजूदा पुस्तकालय है जो 1x1, 2x2, 3x3, 4x4 matrices को विशेष मामलों के रूप में संभालेगा?

3) यदि नहीं, तो एचमैट्रिक्स को लपेटने का सबसे अच्छा तरीका क्या है ताकि मैट्रिक्स छोटा होने पर हम तेज़ पथ ले सकें? ghc केवल एक कन्स्ट्रक्टर के साथ रिकॉर्ड अनपैक कर सकते हैं। वहाँ एक रास्ता अपने आप हमारे कोड के विभिन्न संस्करणों उत्पन्न करने के लिए, आदि है

उदाहरण-test.cabal:

name:    example-test 
version:    0.1.0.0 
build-type:   Simple 
cabal-version:  >=1.10 
executable example-test 
    main-is: 
    Main.hs 
    build-depends: 
    base >=4.7 && <4.8, 
    criterion, 
    hmatrix 
    default-language: 
    Haskell2010 
    ghc-options: 
    -H12G -O3 -optc-O3 -fllvm -rtsopts -threaded -fexcess-precision -j6 +RTS -N6 -RTS -fno-ignore-asserts -fcontext-stack=150 
    -- -fforce-recomp 
+2

तुम समझ रहे हो क्या "गंभीर रूप से फुलाया" का अर्थ है? –

+0

@ बार्टेकबानाकाइज: यह एक उत्कृष्ट बिंदु है, और मैं आमतौर पर इसे स्वयं कहता हूं, लेकिन मुझे संदेह है कि इन परिणामों पर इसका असर पड़ता है।प्रदर्शन अंतर बहुत बड़ा है; हैमट्रिक्स 200 से अधिक std विचलन दूर है –

+1

हालांकि, "गंभीर रूप से फुलाया" कभी-कभी मानदंड बेंचमार्क के साथ कुछ गलत संकेतक हो सकता है, इसलिए यह एक वैध चिंता है। –

उत्तर

3

HMatrix मानक घने रेखीय बीजगणित (SVD, eigenvalues, रैखिक प्रणालियों के लिए एक कार्यात्मक इंटरफेस प्रदान करता है , आदि) उत्कृष्ट और अत्यधिक अनुकूलित ब्लैस/लैपैक पुस्तकालयों के आधार पर।

, FFI की वजह से कॉल, स्मृति आवंटन, त्रुटि जाँच, कोड कुछ मैट्रिक्स transposes, आदि यह समय मध्यम और बड़े आयाम की विशिष्ट मैट्रिक्स संगणना के लिए आवश्यक की तुलना में नगण्य है से बचने के लिए एक ओवरहेड नहीं है लेकिन बहुत छोटे सरणी और सरल संचालन के लिए ओवरहेड बड़ा हो सकता है।

छोटे सरणी के लिए गणना को पुन: कार्यान्वित करने की कोई तत्काल योजना नहीं है। यह बीएलएएस/लैपैक से बेहतर चीजों को आसान नहीं है, और मुझे यकीन नहीं है कि किसी विशेष एप्लिकेशन के लिए कुछ गति लाभ कोड सादगी और सामान्यता से अधिक महत्वपूर्ण है।

यदि आपके एप्लिकेशन को 2x2, या 3x3 matrices पर एक साधारण संचालन की बड़ी संख्या की आवश्यकता है, तो अन्य 0 पुस्तकालय शायद इस कार्य के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

लेकिन मैं अनुशंसा करता हूं कि सही बाधाओं को जानने के लिए आप अपने प्रोग्राम को प्रोफाइलिंग मोड में चलाएं। निरंतर डेटा का उपयोग करके एक बेंचमार्क "सामान्य" कार्यक्रम में बिताए गए समय के पूरी तरह प्रतिनिधि नहीं हो सकता है।

आप पाते हैं यहां तक ​​कि अगर यह है कि ज्यादातर समय छोटे मैट्रिक्स के साथ उन लोगों संगणना में खर्च किया जाता है, शायद आप बड़ा आयाम के एक बराबर मैट्रिक्स गणना का उपयोग कर अपने एल्गोरिथ्म पुनर्लेखन कर सकते हैं।

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