Any*_*orn 71 c++ parallel-processing performance f# scientific-computing
我很好奇F#性能与C++性能的对比情况如何？我问了一个关于Java的类似问题,我得到的印象是Java不适合重编码.
我已经读过F#应该具有更高的可扩展性和更高的性能,但这种真实性能与C++相比如何呢？关于当前实施的具体问题是:
谢谢
Jon*_*rop 62
我很好奇F#性能与C++性能的对比情况如何？
根据应用的不同而变化很大.如果您在多线程程序中广泛使用复杂的数据结构,那么F#可能是一个巨大的胜利.如果你的大部分时间花在紧密的数字循环变异数组上,那么C++可能会快2-3倍.
案例分析:射线追踪我的标杆这里使用树状分层扑杀和数字射线球路口代码来生成输出图像.这个基准测试已有几年的历史了,多年来C++代码已经被改进了几十次,并被成千上万的人阅读.Microsoft的Don Syme设法编写了一个F#实现,当使用MSVC编译并使用OpenMP进行并行化时,该实现比最快的C++代码略快.
我已经读过F#应该具有更高的可扩展性和更高的性能,但这种真实性能与C++相比如何呢？
使用F#比使用C++更容易,更快地开发代码,这适用于优化和维护.因此,当您开始优化程序时,如果使用F#而不是C++,相同的工作量将产生更大的性能提升.但是,F#是一种更高级别的语言,因此对性能的上限较低.因此,如果您有无限的时间来进行优化,理论上,您应该始终能够在C++中生成更快的代码.
当然,这与C++对Fortran和Fortran在手写汇编程序上的优势完全相同.
案例研究:QR分解这是LAPACK等图书馆提供的线性代数的基本数值方法.参考LAPACK实现是2,077行Fortran.我在80行代码中编写了一个F#实现,可以达到相同的性能水平.但参考实现并不快:像英特尔数学核心库(MKL)这样的供应商调优实现通常要快10倍.值得注意的是,我设法优化了我的F#代码,远远超出了在英特尔硬件上运行的英特尔实现的性能,同时保持我的代码在150行代码和完全通用(它可以处理单精度和双精度,以及复杂甚至符号矩阵!):对于高薄矩阵,我的F#代码比英特尔MKL快3倍.
请注意,本案例研究的道德并不是您应该期望您的F#比供应商调整的库更快,而是即使像英特尔这样的专家如果只使用较低级别的语言也会错过高效的高级优化.我怀疑英特尔的数值优化专家未能充分利用并行性,因为他们的工具使得它非常麻烦,而F#使它毫不费力.
浮点数有多好？
性能类似于ANSI C,但.NET不提供某些功能(例如舍入模式).
它是否允许矢量指令
没有.
对优化编译器有多友好？
这个问题没有意义:F#是Microsoft的专有.NET语言,只有一个编译器.
它有多大的记忆足迹？
一个空的应用程序在这里使用1.3Mb.
它是否允许对内存位置进行细粒度控制？
比大多数内存安全语言更好,但不如C语言好.例如,您可以通过将它们表示为"结构"来取消F#中的任意数据结构.
它是否具有分布式内存处理器的容量,例如Cray？
取决于"容量"的含义.如果您可以在Cray上运行.NET,那么您可以使用F#中的消息传递(就像下一种语言一样),但F#主要用于桌面多核x86计算机.
在涉及大量处理的计算科学中,它可能具有哪些特征？
内存安全意味着您不会遇到分段错误和访问冲突..NET 4中对并行性的支持很好.通过Visual Studio 2010中的F#交互式会话即时执行代码的能力对于交互式技术计算非常有用.
是否有使用它的实际科学计算实现？
我们在F#中用于科学计算的商业产品已经有数百个用户.
但是,您的质疑线表明您将科学计算视为高性能计算(例如Cray)而非交互式技术计算(例如MATLAB,Mathematica).F#适用于后者.
Tom*_*cek 43
除了其他人所说的,还有一个关于F#的重要观点,那就是并行性.普通F#代码的性能由CLR决定,尽管您可以使用F#中的LAPACK,或者您可以使用C++/CLI作为项目的一部分进行本机调用.
但是,精心设计的功能程序往往更容易并行化,这意味着您可以通过使用多核CPU轻松获得性能,如果您正在进行一些科学计算,这些CPU绝对可用.以下是几个相关链接:
关于分布式计算,您可以使用可用于.NET平台的任何分布式计算框架.有一个MPI.NET项目,它适用于F#,但您也可以使用DryadLINQ,这是一个MSR项目.
Joh*_*Joh 40
Rob*_*vey 16
与所有语言/性能比较一样,您的里程在很大程度上取决于您的编码能力.
F#是OCaml的衍生物.我很惊讶地发现OCaml在金融世界中被广泛使用,其中数字运算性能非常重要.我更惊讶地发现OCaml是速度更快的语言之一,其性能与最快的C和C++编译器相当.
F#建立在CLR之上.在CLR中,代码以字节码的形式表示,称为公共中间语言.因此,如果代码写得很好,它可以从JIT的优化功能中受益,并且具有与C#(但不一定是C++)相当的性能.
通过使用本机映像生成器(NGEN),可以在运行时之前的单独步骤中将CIL代码编译为本机代码.由于不再需要CIL到本机编译,这加速了软件的所有后续运行.
需要考虑的一件事是像F#这样的函数式语言受益于更具说明性的编程风格.从某种意义上说,您过度使用C++等命令式语言来指定解决方案,这限制了编译器的优化能力.从理论上讲,更具说明性的编程风格可为编译器提供额外的算法优化机会.
这取决于你正在做什么样的科学计算.
如果您正在进行traditional heavy computing,例如线性代数,各种优化,那么您不应该将您的代码放在.Net框架中,至少不适合F#.因为这是在算法级别,所以大多数算法必须以命令式语言编码,以便在运行时和内存使用方面具有良好的性能.其他人提到并行,我必须说当你做一些像SVD实现并行的低级别的东西时它可能是无用的.因为当你知道如何并行SVD时,你根本就不会使用高级语言,Fortran,C或者修改过的C(例如cilk)都是你的朋友.
然而,今天的许多科学计算都不属于这种类型,这是某种高级应用,例如统计计算和数据挖掘.在这些任务中,除了一些线性代数或优化之外,还有很多数据流,IO,预处理,做图形等.对于这些任务,F#非常强大,因为它简洁,功能,安全,易于平行等
正如其他人所提到的,.Net很好地支持平台调用,实际上MS内部的很多项目都使用.Net和P/Invoke来提高瓶颈性能.
不幸的是,我认为你不会找到很多可靠的信息.F#仍然是一种非常新的语言,所以即使它非常适合性能繁重的工作负载,仍然不会有那么多具有丰富经验的人报告.此外,性能很难准确测量,微基准测试难以概括.即使在C++中,您也可以看到编译器之间的巨大差异 - 您是否想知道F#是否与任何 C++编译器或假设的"最佳"C++可执行文件竞争？
至于针对C++的具体基准,这里有一些可能相关的链接:O'Caml vs. F#:QR分解 ; F#vs非托管C++用于并行数字.请注意,作为F#相关材料的作者和作为F#工具的供应商,作者对F#的成功有着既定的兴趣,因此请谨慎对待这些说法.
我认为可以说有一些应用程序,其中F#在执行时间具有竞争力,而其他一些应用程序则不具备竞争力.在大多数情况下,F#可能需要更多内存.当然,最终的表现也将高度依赖于程序员的技能 - 我认为F#几乎可以肯定是一个更有效率的语言,可以为一个适度称职的程序员编程.此外,我认为目前,对于大多数任务而言,Windows上的CLR在大多数操作系统上的性能优于Mono,这可能也会影响您的决策.当然,由于F#可能比C++更容易并行化,因此它还取决于您计划运行的硬件类型.
最后,我认为真正回答这个问题的唯一方法是编写F#和C++代码,代表您要执行的计算类型并进行比较.
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