Почему Eigen в 5 раз медленнее, чем ublas на следующем примере?

В Eigen версии я использую "истинные" матрицы и векторы фиксированного размера, лучший алгоритм (LDLT против LU в uBlas), он использует внутренние инструкции SIMD. Итак, почему это медленнее, чем uBlas на следующем примере?

Я уверен, что я делаю что-то неправильно - Eigen ДОЛЖЕН быть быстрее или, по крайней мере, сопоставимым.

#include <boost/numeric/ublas/matrix.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/lu.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/symmetric.hpp>
#include <boost/progress.hpp>
#include <Eigen/Dense>
#include <iostream>

using namespace boost;
using namespace std;
const int n=9;
const int total=100000;

void test_ublas()
{
    using namespace boost::numeric::ublas;
    cout << "Boost.ublas ";
    double r=1.0;
    {
        boost::progress_timer t;
        for(int j=0;j!=total;++j)
        {
            //symmetric_matrix< double,lower,row_major,bounded_array<double,(1+n)*n/2> > A(n,n);
            matrix<double,row_major,bounded_array<double,n*n> > A(n,n);
            permutation_matrix< unsigned char,bounded_array<unsigned char,n> > P(n);
            bounded_vector<double,n> v;
            for(int i=0;i!=n;++i)
                for(int k=0;k!=n;++k)
                    A(i,k)=0.0;
            for(int i=0;i!=n;++i)
            {
                A(i,i)=1.0+i;
                v[i]=i;
            }
            lu_factorize(A,P);
            lu_substitute(A,P,v);
            r+=inner_prod(v,v);
        }
    }
    cout << r << endl;
}

void test_eigen()
{
    using namespace Eigen;
    cout << "Eigen ";
    double r=1.0;
    {
        boost::progress_timer t;
        for(int j=0;j!=total;++j)
        {
            Matrix<double,n,n> A;
            Matrix<double,n,1> b;
            for(int i=0;i!=n;++i)
            {
                A(i,i)=1.0+i;
                b[i]=i;
            }
            Matrix<double,n,1> x=A.ldlt().solve(b);
            r+=x.dot(x);
        }
    }
    cout << r << endl;
}

int main()
{
    test_ublas();
    test_eigen();
}

Выход:

Boost.ublas 0.50 s

488184
Eigen 2.66 s

488184

(выпуск Visual Studio 2010 x64)


ИЗМЕНИТЬ:

Для

const int n=4;
const int total=1000000;

Выход:

Boost.ublas 0.67 s

1.25695e+006
Eigen 0.40 s

5.4e+007

Я предполагаю, что такое поведение связано с тем, что версия uBlas вычисляет факторизацию на месте, а версия Eigen создает COPY матрицы (LDLT) - так что она хуже подходит для кэша.

Есть ли способ сделать вычисление inplace в Eigen? Или, может быть, есть другие способы улучшить его?


EDIT:

Следуя совету Fezvez и используй LLT вместо LDLT, я получаю:

Eigen 0.16 s

488184

Это хорошо, но он по-прежнему выполняет ненужное распределение стека матрицы:

sizeof(A.llt()) == 656

Я предпочитаю избегать этого - он должен быть еще быстрее.


EDIT:

Я удалил выделение, путем подкласса из LDLT (внутренняя матрица защищена) и заполняя его напрямую. Теперь результатом для LDLT является:

Eigen 0.26 s
488209

Это работает, но это обходное решение - не настоящее решение...

Подкласс из LLT также работает, но не обеспечивает такого большого эффекта.

Ответ 1

Вы ориентируетесь нечестно, потому что версия ublas решается на месте, в то время как версия Eigen можно легко настроить для этого:

b=A.ldlt().solve(b);
r+=b.dot(b);

Компиляция с g++ - 4.6 -O2 -DNDEBUG, я получаю (на 2.3 ГГц процессоре):

Boost.ublas 0.15 s
488184

Eigen 0.08 s
488184

Также убедитесь, что вы скомпилированы с включенной оптимизацией, и SSE2 включен, если вы используете 32-битную систему или (цепочку компиляции 32 бит).

EDIT: Я также попытался избежать копирования матрицы, но это приводит к нулевому коэффициенту.

Кроме того, увеличивая n, увеличьте разность скоростей (здесь n = 90):

Boost.ublas 0.47 s
Eigen 0.13 s

Ответ 2

Я следил за вашим намеком о вычислении на месте:

Используя тот же самый код и используя функции A.llt().solveInPlace(b); и A.ldlt().solveInPlace(b); (который заменяет b на x), я понял, что

There were  100000  Eigen standard LDLT linear solvers applied in  12.658  seconds 
There were  100000  Eigen standard LLT linear solvers applied in  4.652  seconds 

There were  100000  Eigen in place LDLT linear solvers applied in  12.7  seconds 
There were  100000  Eigen in place LLT linear solvers applied in  4.396  seconds 

Возможно, решатель LLT является более подходящим, чем решатель LDLT для такого рода проблем? (Я вижу, что вы имеете дело со своими матрицами размером 9)

(Кстати, я немного ответил на предыдущий вопрос о вашем линейном решателе в размерности 9, и мне очень грустно видеть, что реализация Eigen из LDLT имеет много накладных расходов...)