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Ruby中的快速/快速整数乘法?

mandelbrot multiplication ruby

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nathanvda · 技术社区 · 15 年前

我正在尝试在Ruby中快速/高效地实现Mandelbrot。很久以前,加快速度的一种方法是使用固定点整数而不是浮点数。

所以我做了下面的基准,用乘法或平方**操作数将浮点数和整数升序比较为平方。

require 'benchmark'

Benchmark.bmbm(10) do |x|  
  x.report("float-multip") do
    for z in 0..100000 
      zf = z.to_f
      y = zf*zf
    end
  end  

  x.report("float-square") do
    for z in 0..100000 
      zf = z.to_f
      y = zf**2
    end
  end  

  x.report("int-multip") do
    zo = 0
    for zi in 0..100000 
      y2 = zo*zo
      zo += 1
    end
  end   

  x.report("int-multip") do
    for zi in 0..100000 
      y2 = zi**2
    end
  end  
end

并产生以下输出:

Rehearsal ------------------------------------------------
float-multip   0.125000   0.000000   0.125000 (  0.125000)
float-square   0.125000   0.000000   0.125000 (  0.125000)
int-multip     0.250000   0.000000   0.250000 (  0.250000)
int-multip     0.282000   0.000000   0.282000 (  0.282000)
--------------------------------------- total: 0.782000sec

                   user     system      total        real
float-multip   0.110000   0.000000   0.110000 (  0.110000)
float-square   0.125000   0.000000   0.125000 (  0.125000)
int-multip     0.219000   0.016000   0.235000 (  0.235000)
int-multip     0.265000   0.015000   0.280000 (  0.282000)

这清楚地表明fixnum乘法的速度几乎是浮点的两倍。

我有两个问题:

有人能解释一下吗?我能想象的一个原因是fixnum乘法由于内部检查是否需要将其转换为bignum而变慢。
第二,Ruby有没有比快速整数乘法更好的方法?

4 回复 | 直到 13 年前

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Chuck Vose 15 年前

1.8.6在该区域的速度较慢。1.8.7做得更好,1.9.1做得更好。我不知道为什么,但RVM同意你的观点,并且说1.8.6的速度非常慢。

1.8.6: 
Rehearsal ------------------------------------------------
float-multip   0.140000   0.000000   0.140000 (  0.141560)
float-square   0.150000   0.000000   0.150000 (  0.146286)
int-multip     0.220000   0.000000   0.220000 (  0.223255)
int-multip     0.180000   0.000000   0.180000 (  0.183850)
--------------------------------------- total: 0.690000sec

1.8.7:
Rehearsal ------------------------------------------------
float-multip   0.090000   0.000000   0.090000 (  0.092346)
float-square   0.080000   0.000000   0.080000 (  0.080335)
int-multip     0.070000   0.000000   0.070000 (  0.068012)
int-multip     0.080000   0.000000   0.080000 (  0.081713)
--------------------------------------- total: 0.320000sec

1.9.1:
Rehearsal ------------------------------------------------
float-multip   0.070000   0.000000   0.070000 (  0.065532)
float-square   0.080000   0.000000   0.080000 (  0.081620)
int-multip     0.060000   0.000000   0.060000 (  0.065371)
int-multip     0.070000   0.000000   0.070000 (  0.065761)
--------------------------------------- total: 0.280000sec

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Jörg W Mittag 15 年前

我想到了一些事情。您没有指定正在使用的Ruby实现。因为您在Windows上运行Ruby1.8.6,所以我假设您使用的是通过Windows一键安装程序安装的MRI。

这是一种最坏的情况:

mri是所有Ruby实现中速度最慢的
Windows上的MRI是更慢而不是Linux或OSX上的MRI
一次点击安装程序使用来自RouyLang.Org的预编译二进制文件,它由微软Visual C++ 6从1996编译,因此 甚至更慢 用微软Visual C++ 10或GCC 4 .x或GCC 3×x编译的Windows上的MRI。

以下是一些您可以尝试提高性能的提示:

使用 RubyInstaller 项目,使用用GCC 3.x而不是MSVC6编译的解释程序,
可能自己重新编译解释器(使用由 RubyInstaller 项目)使用GCC4.x和/或不同的优化选项(RubyInstaller使用中等优化选项编译,用于通用386 CPU)。
使用比1.8.6新版本的MRI,
使用不同的Ruby实现:
- yarv明显快于mri(不幸的是,它只实现Ruby1.9,因此您可能需要更改代码)。
- JRuby 在很多情况下,它都比yarv快得多,而且它实现了Ruby1.8和Ruby1.9(它还具有 -fast 命令行选项,它与Ruby稍微不兼容,但提高了性能,包括算术性能)和
- IronRuby 也可能比yarv更快,这取决于工作负载。

在后两种情况下,您可能需要稍微修改基准。两者最终都可以将Ruby代码编译为本机代码,但这可能需要一段时间。例如,jruby在方法执行20次之后编译为jvm字节码,hotspot服务器在执行20000次之后将jvm字节码编译为本机代码。此外,编译本身需要时间,因此程序需要运行一段时间,通过改进性能来收回成本。

特别是,JRuby的主要开发人员之一CharlesOliverNutter说,根据工作负载的不同,JRuby可能需要5-15秒才能达到全速。你的基准测试太快了100倍(这是一个你每天都听不到的句子…)。

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P Shved 15 年前

我不能解释你的桌子。但我可以解释我的(Ruby1.8.7):

                   user     system      total        real
float-multip   0.600000   0.000000   0.600000 (  0.612311)
float-square   0.650000   0.000000   0.650000 (  0.649399)
int-multip     0.450000   0.010000   0.460000 (  0.457004)
int-multip     0.690000   0.000000   0.690000 (  0.692879)

哎哟。整数乘法胜过浮点乘法。

因为您的处理器比我的慢5倍(我在基准测试中增加了10倍的重复次数),所以一定有一些与Ruby无关的东西。

** 操作可能使用浮点运算(exp(x*ln(2)),因此它和其他浮点运算一样慢。

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rogerdpack 13 年前

JRuby可能有更快的算法(或1.9.x),也可以在C语言中执行(例如: http://segment7.net/projects/ruby/inline_optimization.html )显然有助于加速