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C++中的矩阵、张量计算库

已有 4646 次阅读 2011-5-7 17:08 |个人分类:开源库|系统分类:科研笔记| style, 线性代数

Boost::uBLAs库 
这个库的开发由一系列的类似的库来指导: 

由Jack Dongarra等人开发的BLAS 库。 
由Todd Veldhuizen开发的Blitz++ 库。 
由Scott Haney 等人开发的POOMA 库。 
由Jeremy Siek等人开发的MTL 库。 

BLAS 似乎是基本的线性代数使用最广泛的库,所以它可以被称作de-facto standard。它的接口是面向过程的(procedural),单独的函数是对一些基本的线性代数运算的抽象。由于它是使用Fortran语言实现以 及它所进行的优化,BLAS似乎也是现在最快的库之一。因为我无决定以面向对象的方式来设计和实现我们的类库,所以技术方式上有显著的不同。然而,每个人 都可以使用我们的库中的运算符表达所有的BLAS抽象并对效率进行比较。 

Blitz++ 是一个使用C++实现的让人映象深刻的(impressive)库。它的主要设计似乎是面向多维数组以及包括张量(tensor)的相关的运算符。 Blitz++库的作者声称由于它的实现技术使用表达式模板(expression template)和模板元编程技术(template metaprogram),他的库的性能与对应的Fortan代码的性能相当或更好一些。然而我们有一些理由来开发一个我们自己设计和实现的方法。我们不 知道是否有人使用Blitz++库来实现传统的线性代数运算。我们同样也假定由于Blitz++库所使用的实现风格(idioms),即使在今天也需要最 高级的C++编译器技术。另一方面,Blitz++库也使用我们相信,使用表达式模板技术(expression templates)是将抽象惩罚降低到一个可接受限度的必需的技术方法。 

POOMA 的设计目标似乎是在许多部分对Blitz++库的大量部分进行并行计算。它从偏微分方程和理论物理领域中提取类来扩展Blitz++的概念。这种实现支持并行体系结构(parallel architectures)。 

MTL 是另一个使用C++来支持基本的线性代数运算的类库。我们共同的观点是线性代数库应当提供与BLAS库相应的功能。另一方面,我们认为C++标准库的概念 并没有支持所需要的数值计算的概念要求。另一个区别是MTL库当前并没有使用表达式模板技术(expression templates)。这可能导致两个问题中的一个:可能存在表现能力缺失或可能的性能损失。


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