Fast square of absolute value of complex numbers with cupy or otherwise

When one is comparing the magnitudes of complex numbers (essentially sqrt(real² + imag²)) to find the largest absolute values, it would suffice to compare the square of the absolute values, thereby saving the slow sqrt() operation and making it faster.

How to do this efficiently with CuPy or otherwise? Furthermore, I did some benchmarking with the code below. (Side note: I don’t know what to make of the supposed CPU times with benchmark(), since they don’t seem realistic while the numpy version outside the benchmark gives believable timings.)

Comparing the abs_only() version (4381.648 us) with the abs_sq_temp() version that calculates the absolute value, stores it into temp, and then squares it (4744.022 us), the squaring with GPU adds a mere 362 us. So it would seem plausible that an efficient way of calculating the absolute square could take about twice that, or even closer 362 us total if the real and imag parts of the complex number could be squared concurrently in place, and then added. Yet how to do it cupy?

It is regrettable that such “square of the absolute value of complex number” is not already included in cupy or numpy…. The implementation would (likely) be identical to np.absolute() and cp.absolute, except that there would not be the final square root taken. It would be faster than the .abs().

Below the benchmark code

import cupy as cp
from cupyx.profiler import benchmark
import time
import numpy as np

# Generate a large complex array
arr = cp.random.random(10000000) + 1j * cp.random.random(10000000)

def abs_only():
    return cp.absolute(arr)

def abs_sq():
    return cp.absolute(arr)**2

def abs_sq_temp():
    temp = cp.absolute(arr)
    return temp*temp

def conj():
    return arr*cp.conj(arr)

def real_imag():
    return cp.real(arr)**2 + cp.imag(arr)**2

# making benchmarks
bench0 = benchmark(abs_only, n_repeat=20)
bench1 = benchmark(abs_sq, n_repeat=20)
bench2 = benchmark(abs_sq_temp, n_repeat=20)
bench3 = benchmark(conj, n_repeat=20)
bench4 = benchmark(real_imag, n_repeat=20)

print(bench0)
print(bench1)
print(bench2)
print(bench3)
print(bench4)

# sanity check with numpy gives much longer, more realistic time for CPU
arr2 = np.random.random(10000000) + 1j * np.random.random(10000000)
start_time = time.time()
plain_abs_numpy = np.abs(arr2)
time_plain_abs = time.time() - start_time
print(f"nOutside the benchmark() function, CPU takes {time_plain_abs*1e6:.3f} us with np.abs()")


'''  The results:
abs_only            :    CPU:    19.378 us   +/-  3.636 (min:    15.710 / max:    30.327) us     GPU-0:  4381.648 us   +/- 292.389 (min:  4261.536 / max:  5529.536) us
abs_sq              :    CPU:    59.606 us   +/- 15.576 (min:    51.167 / max:   126.600) us     GPU-0: 21369.104 us   +/- 180.435 (min: 21300.129 / max: 22085.632) us
abs_sq_temp         :    CPU:    30.086 us   +/-  2.906 (min:    27.081 / max:    36.389) us     GPU-0:  4744.022 us   +/- 38.082 (min:  4694.080 / max:  4829.056) us
conj                :    CPU:    32.216 us   +/-  3.663 (min:    27.743 / max:    40.467) us     GPU-0:  7396.042 us   +/- 60.760 (min:  7289.728 / max:  7508.256) us
real_imag           :    CPU:   110.060 us   +/- 20.521 (min:    99.348 / max:   195.420) us     GPU-0: 38408.486 us   +/- 211.628 (min: 38300.770 / max: 39266.209) us

Outside the benchmark() function, CPU takes 32956.123 us with np.abs()'''

New contributor

Mikael is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật