python - 优化 numpy 数组乘法 : * faster than numpy. 点？

Question

问题:

1) 当使用 BLAS 时，numpy.dot() 为什么比下面示例代码中的 * 慢？

2) 在这种情况下，有没有一种方法可以实现 numpy.dot() 而不是 * 以实现更快的数组乘法？我认为我遗漏了一条可以回答问题 1 的关键信息，这意味着 numpy.dot() 至少与 * 一样快，如果不是更快的话。

详情如下。在此先感谢您的回答和帮助。

详细信息:

我正在编写一个程序，在 Windows 7 上使用 python 2.7(64 位)、numpy 1.11.2、Anaconda2 求解耦合偏微分方程。为了提高程序输出的准确性，我需要使用大数组(形状 (2, 2^14) 和更大)和小的集成步骤，导致每次模拟需要进行大量的数组乘法运算，我需要对其进行优化以提高速度。

拥有looked around ，似乎 numpy.dot() 应该用于相对于 * 更快的数组乘法，只要安装了 BLAS 并使用 numpy。这是经常推荐的。但是，当我使用下面的计时器脚本时，* 比 numpy.dot() 快至少 7 倍。在某些情况下，这会增加到 >1000 倍:

from __future__ import division
import numpy as np
import timeit

def dotter(a, b):
    return np.dot(a, b)

def timeser(a, b):
    return a*b

def wrapper(func, a, b):
    def wrapped():
        return func(a, b)
    return wrapped

size = 100
num = int(3e5)

a = np.random.random_sample((size, size))
b = np.random.random_sample((size, size))

wrapped = wrapper(dotter, a, b)
dotTime = timeit.timeit(wrapped, number=num)/num
print "\nTime for np.dot: ", dotTime

wrapped = wrapper(timeser, a, b)
starTime = timeit.timeit(wrapped, number=num)/num
print "\nTime for *: ", starTime

print "dotTime / starTime: ", dotTime/starTime

这个输出:

Time for np.dot:  8.58201189949e-05
Time for *:  1.07564737429e-05
dotTime / starTime:  7.97846218436

numpy.dot() 和 * 都分布在多个内核中，我认为这表明 BLAS 至少在某种程度上起作用:

查看 numpy.__config__.show() 似乎我正在使用 BLAS 和 lapack(虽然不是 openblas_lapack？):

lapack_opt_info:
    libraries = ['mkl_lapack95_lp64', 'mkl_blas95_lp64', 'mkl_intel_lp64', 'mkl_intel_thread', 'mkl_core', 'libiomp5md', 'libifportmd']
    library_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/lib/intel64']
    define_macros = [('SCIPY_MKL_H', None), ('HAVE_CBLAS', None)]
    include_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/include']
blas_opt_info:
    libraries = ['mkl_lapack95_lp64', 'mkl_blas95_lp64', 'mkl_intel_lp64', 'mkl_intel_thread', 'mkl_core', 'libiomp5md', 'libifportmd']
    library_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/lib/intel64']
    define_macros = [('SCIPY_MKL_H', None), ('HAVE_CBLAS', None)]
    include_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/include']
openblas_lapack_info:
  NOT AVAILABLE
lapack_mkl_info:
    libraries = ['mkl_lapack95_lp64', 'mkl_blas95_lp64', 'mkl_intel_lp64', 'mkl_intel_thread', 'mkl_core', 'libiomp5md', 'libifportmd']
    library_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/lib/intel64']
    define_macros = [('SCIPY_MKL_H', None), ('HAVE_CBLAS', None)]
    include_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/include']
blas_mkl_info:
    libraries = ['mkl_lapack95_lp64', 'mkl_blas95_lp64', 'mkl_intel_lp64', 'mkl_intel_thread', 'mkl_core', 'libiomp5md', 'libifportmd']
    library_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/lib/intel64']
    define_macros = [('SCIPY_MKL_H', None), ('HAVE_CBLAS', None)]
    include_dirs = ['C:/Program Files (x86)/Intel/Composer XE/mkl/include']

Answer 1

np.dot 调用矩阵-矩阵乘法，而 * 是逐元素乘法。对于 Python 3.5+，矩阵-矩阵乘法的符号是 @。