Question

我尝试循环通过大型3D结构阵列，它的工作速度非常慢。然后我使用1D阵列而不是3D，但没有成功。

我使用下面的结构来描述3D网格的一个单元格的参数：

struct cellStruct
{
    double v1;
    // more variables here
    double v15;
    double v16;
    double v17;
    double v18;
};

请查看两种使用的方法。

3D数组

#define Nx 500
#define Ny 500
#define Nz 500

cellStruct ***cell;
cell = new cellStruct **[Nx];
for(int i=0;i<Nx;i++)
{
    cell[i]=new cellStruct *[Ny];
    for(int j=0;j<Ny;j++)
        cell[i][j]=new cellStruct [Nz];
}

for (i = 0; i< Nx; ++i)
    for (j = 0; j< Ny; ++j)
        for (k = 0; k< Nz; ++k)
        {
            // big algorithm that uses array like in string below
            cell[i][j][k+1].v1 = cell[i][j+1][k-1].v2 *
                                 cell[i+1][Ny-1][k+1].v5;
        }

1D数组

#define cell(i,j,k) (cells[(i)*Ny*Nz + (j)*Ny + (k)])
cellStruct *cells = new cellStruct [Nx*Ny*Nz];
for (i = 1; i< Nx-1; ++i)
    for (j = 1; j< Ny-1; ++j)
        for (k = 1; k< Nz-1; ++k)
        {
            cell(i,j,k+1).v1 = cell(i,j+1,k-1).v2 * cell(i+1,Ny-1,k+1).v5;
        }

在案例2中，程序运行得更慢。我怎样才能改进使用大型3D阵列的方法？使用浮点变量可以将计算速度提高两倍，但我想要更准确。也许最好使用带有变量指针的结构，如下所示？

struct cells
{
    double ***v1;
    // ...
    double ***v15;
    double ***v16;
    double ***v17;
    double ***v18;
};

Answer 1

好500 ^ 3是相当大的 - ＆gt; 125M细胞

所以静态分配是不可能的
每个双数是8Byte所以对于每个双内部8B x 125M = 1G字节（在这种情况下G是1000 ^ 3而不是1024 ^ 3 !!!）
对于单元格内的每个双变量，大约为1GB
所以定义什么意味着n [GB]数据处理的运行缓慢？

你只能这样做：

1.rewrite计算更有效

因此计算出的数据至少符合L1缓存
这意味着以块的形式计算所有内容
当然，如果你没有重复使用细胞，那么你就没有什么可以改进了

2.使用多线程

尝试并行化您的计算
但是你的数据非常庞大，所以这种方法甚至可以减慢速度，所以要小心!!!
当你的数据不适合Caches内部时，那么你的计算能力就像是更强大的386机器!!!

3.打包输入数据

最适合您的选择是一些单元格打包算法
他们是否是Voxel？
所以相邻的细胞应该相似（区域内）
我强烈推荐RLE（行程编码）
对于这种数据来说速度非常快且非常有效（至少对于我假设您使用的数据类型而言）
如果您的数据不适合RLE，则将细胞分成区域并使用DCT / iDCT（如jpg压缩）
打包/解包数据应大大增加您的计算时间
因为打包后你的数据集可能会非常小，现在

Answer 2

由于您希望提高缓存效率，将结构数组转换为数组结构将对您有所帮助。

我几乎肯定你必须将三重间接指针转换为一维数组，以使数组结构的思想有效。

struct cellStruct
{
    double* v1; // you can use std::vector<double> instead of double*
    // more variables here
    double* v15;
    double* v16;
    double* v17;
    double* v18;
};

由于您的计算仅使用v1，v2和v5，因此最好禁用缓存所有其他变量。使用struct-of-arrays布局为v1，v2，v3等分配不同的内存区域 - 所以你不要强制缓存加载这些无用的{{1 }}，v3，v4，...

一些语法调整：

v6

提高3d阵列的性能

2 个答案: