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【CANN训练营0基础赢满分秘籍】了解3/2/0级接口API的概念
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【CANN训练营0基础赢满分秘籍】了解3/2/0级接口API的概念
发表于2023-05-17 17:17:48
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1 常用数据结构 GlobalTensor

GlobalTensor 用来存放Global Memory (外部存储）的全局数据定义原型 定义原型

void Init( __gm__ uint8_t *_restrict__ src_&, __gm__ uint8_t *__restrict__ dst_gm)
{
uint32_t dataSize = 256; //设置input_global的大小为256
GlobalTensorcint32_t inputGlobal;//类型为int32_t
//设置源操作数在Global Memmory上的起始地址为src_gn，所占外部存储的大小为256个int32_t
inputGlobal.SetGlobalBuffer(reinterpret_cast<__gm__ int32_t *>(src_gm)，dataSize);
LocalTensor<int32_t> inputLocal - inQueuex.AllocTensor<int32_t>():
DataCopy(inoutLocal，inputGlobal, dataSize);//将Global Nemmory上的inputGlobal拷贝到Local Momory的inputLocal上
...
}

2 常用数据定义 LocalTensor

LocalTensor 用于存放核上Local Memory(内部存储）的数据 定义原型

template <typename T> class LocalTensor {
T Getvalue(const uint32_t offset) const;//获取LocalTensor中的某个值，返回T类型的立即数
template ctypename T1> void  Setvalue(const uint32_t offset,const T1 value)const;//设置tLcallensor中的某个值,ofset单位为element
//获取距原LocalTensor起始地址偏移量为offset的新LocalTensor， 注意ofiset不能超过原有localTensor的sie大小ofiset单位为elementLocalTensor operator[](const uint32_t offset) const;
uint32_t GetSize() const; l/获取当前LocalTensor size大小
}

3 矢量计算指令接口

矢量计算指令接口，能够启动Al Core中的Vector单元执行计算

  • 单目指令操作:Exp、Ln、Abs、Reciprocal、Sqrt、Rsqrt、Not、Relu、Sigmoid、Tanh、...
  • 双目指令操作:Add、Sub、Mul、Div、Max、Min、And、Or、...
  • 标量双目指令操作:Adds、Muls、Maxs、Mins、ShiftLeft、ShiftRight、LeakyRelu、...
  • 标量三目指令操作:Axpy..
  • 比较指令操作:Compare、…
  • 选择指令操作: Select、ReduceV2、..
  • 精度转换指令操作:Cast、...
  • 规约指令操作: ReduceMax、ReduceMin、ReduceSum、…
  • 特殊规约指令操作: WholeReduce.BlockReduce、PairReduce、…
  • 数据转换操作:Transpose、TransDataTo5HD、--.
  • 数据填充操作:Duplicate、Brcb....
  • 数据搬移操作:DataCopy.Copy...

4 指令API的3级接口

以下指令API拥有3级接口∶ Add : dstLocal = srceLocal + src1Local; Sub : dstLocal = srceLocal - src1Local; Mul : dstLocal = srceLocal * src1Local; Div ; dstLocal = srceLocal / src1Local; And : dstLocal = srceLocal &amp; src1Local; or : dstLocal = srceLocal | src1Local; Compare dstLocal = src0Local &lt; src1Local; dstLocal = srceLocal &gt; src1Local; dstLocal = srceLocal &lt;= src1Local; dstLocal = srceLocal &gt;= src1Local; dstLocal = srceLocal == src1Local; dstLocal = srceLocal != src1Local;

注意∶ 三级接口会进行连续矢量运算，运算量为目的LocalTensor的总长度

5 指令API的2级接口

2级连续计算接口，针对源操作数srcLocal的连续cOUNT个数据进行计算，并连续写入目的操作数dstLocal，提供了一维Tensor的连续cONT个数据的计算支持

允许用户使用形如∶

void Operator(const LocalTensor<T>& dstLocal，const localTensor<T>& srcLocal,const int32_t& calCount)

大多数指令API拥有2级接口，2级接口相对于3级接口，可以自定义运算量

  • Exp(dstLocal, srcLocal,512);
  • Adds(dstLocal, srcLocal,scalarvalue,512);
  • Select(dstLocal，maskLocal，srceLocal，src1Local，SELMODE::VSEL_CNPMASK_SPR,256);
  • ReduceMin(dstLocal, srcLocal,workLocal,8328,true);
  • Duplicate(dstLocal，inputval,256);

注意: 二级接口会进行连续矢量运算，开发者指定的运算量不能超过参与运算Tensor本身的大小

6 指令API的0级接口

0级功能灵活计算接口，是最底层的开发接口，可以完整发挥硬件优势的计算API，可以进行非连续的计算 该功能可以充分发挥CANN系列芯片的强大功能指令，支持对每个操作数的Block stride ，Repeat stride，MASk的操作，允许用户使用诸多的通用参数来定制化所需要的操作

通用参数包括:

  • Repeat times (迭代的次数)
  • Block stride (单次迭代内不同block间地址步长)
  • Repeat stride （相邻迭代间相同block的地址步长)
  • Mask（用于控制参与运算的计算单元)
struct UnaryRepeatParams {
uint32_t blockNumber = kDefau1tB1kNum;
uint16_t dstBlkStride = kDefaultBlkStride;uint16_t   srcBlkStride = kDefaultBlkstride;
uint8_t dstRepStride = kDefaultRepStride;
uint8_t srcRepStride = kDefaultRepstride;
bool repeatstrideMode = false;
bool strideSizeMode = false;
bool half_block = false;
};

允许用户使用形如∶

6.1 Mask逐比特模式

template <ctypename T> __aicore__ inline void Exp(const LocalTensor<T>& dstLocal， const LocalTensor<T>&srcLocal，uint64_t mask[2], const uint8_t repeatTimes，const UnaryRepeatPardms& repeatParams);

6.2 Mask连续模式

template <typename T> __aicore_ inline void Exp(const LocalTensor<T>& dstLocal， const LocalTensor<T>&srcLocal，uint64_t mask，const uint8_t repeatTimes，const UnaryRepeatParams& repeatParams);

7 指令API的O级接口——重复迭代次数-Repeat times

Repeat times表示迭代的次数 矢量计算单元，一次最多可以计算256Bytes的数据，每次读取连续的8个block (每个block 32Bytes，共256Bytes )数据进行计算，为完成对输入数据的处理，必须通过多次迭代( repeat )才能完成所有数据的读取与计算。 待处理数据大小为16个block ( 512Bytes )，每次迭代处理8个block ( 256Bytes )，需要两次迭代完成计算，Repeat times应设置为2 struct UnaryRepeatParams i uint32_t blockNumber = kDefau1tB1kNum; uint16_t dstBlkStride = kDefaultBlkStride;uint16_t srcBlkStride = kDefaultBlkstride; uint8_t dstRepStride = kDefaultRepStride; uint8_t srcRepStride = kDefaultRepstride;bool repeatstrideMode = false; bool strideSizeMode = false;bool half_block = false; ); true

8 指令API的O级接口——相邻迭代间相同block的地址步长

Repeat stride表示相邻迭代间相同block的地址步长 当Repeat times大于1，需要多次迭代完成矢量计算时，可以根据不同的使用场景合理设置相邻迭代间相同black的地址步长Repeat stride的值

8.1 连续计算场景

假设定义一个Tensor供目的操作数和源操作数同时使用(即地址重叠），Repeat stride取值为8。此时，矢量计算单元第一次迭代读取连续8个block，第二轮迭代读取下一个连续的8个block，通过多次迭代即可完成所有输入数据的计算 true

8.2 非连续计算场景

Repeat stride取值大于8(如取10 )时，则相邻迭代间矢量计算单元读取的数据在地址上不连续，出现2个block的间隔 true

8.3 反复计算场景

Repeat stride取值为o时，矢量计算单元会对首个连续的8个block进行反复读取和计算 true

8.4 部分重复计算

Repeat stride取值大于0且小于8时，相邻迭代间部分数据会被矢量计算单元重复读取和计算，此种情形一般场景不涉及 true

9 指令API的O级接口——同一迭代内不同block的地址步长

Block stride表示同意迭代内不同block的地址步长 如果需要控制单次迭代内，数据处理的步长，可以通过设置同一迭代内不同block的地址步长Block stride来实现。连续计算，Block stride设置为1，对同一迭代内的8个block数据连续进行处理

非连续计算，Block stride值大于1，同一迭代内不同block之间在读取数据时出现一个block的间隔 true

10 指令api的0级接口--Mask参数

Mask用于控制每次迭代内参与计算的元素。可通过连续模式和逐比特模式两种方式进行设置

10.1 连续模式

表示前面连续的多少个元素参与计算.数据类型为uint 64_t.取值范围和操作数的数据类型有关，数据类型不同，每次迭代内能够处理的元素个数最大值不同(当前数据类型单次迭代时能处理的元素个数最大值为：256/size of(数据类型))。当操作数的数据类型占比特位16位时(如Half，uint 16_t)，Maske[1,128]；当操作数为3z位时(如Float，int 32_t)，Maske[1，64]。

//int16_t数据类型单次迭代能处理的元素个数最大值为256/sizeof(int16_t) m 128, mask m64, maske[1， 128]，所以是合法输入
//repeatTimes = 1，共128个元素，单次迭代能处理128个元素，故repeatTimes = 1
//dstBlkStride，srceBlkStnide,snc1BlkStride = 1，单次迭代内连续读取和写入数据
//dstRepStride，srceRepStnide,snc1RepStride = 8，迭代间的数据连续读取和写入
uint64_t mask = 64;
Add(dstLocal, srcBLocal, src1Local, mask,1,{ 1,1,1，8,8,8 ));
结果示例如下:
输入数据(src0Local): [1 2 3...64...128]
输入数据(src1Local): [1 2 3...64...128]
输出数据(dstLoca1):[2 4 6 ...128 undefined. . .undefined]
// int32_t数据类型单次迭代能处理的元素个数最大值为256/sizeof(int32_t) =64， mask =64, mask∈[1，64]，所以是合法输入
// repeatTimes= 1，共64个元素，单次迭代能处理64个元素，故repeatTimes= 1
//dstBlkStride， srceBlkStride，snc1BlkStride = 1，单次迭代内连续读取和写入数据
//dstRepStride，srcORepStride,src1RepStride = 8，迭代间的数据连续读取和写入
uint64_t mask =64;
Add(dstLocal, srceLocal, src1Local, mask,1,{ 1，1，1，8, 8, 8 ));
结果示例如下:
输入数据(srceLacal):[1 2 3 ...64]
输入数据(src1Local):[1 2 3 ...64]
输出数据(dstLocal):[2 4 6... 128j

10.2 逐比特模式

可以按位控制哪些元素参与计算，比特位的值为1表示参与计算，0表示不参与。

参数类型为长度为2的uint64_t类型数组 参数取值范围和操作数的数据类型有关，数据类型不同，每次迭代内能够处理的元素个数最大值不同。当操作数为16位时，mask[0]、mask[1]∈[0,$2^{64}$ -1];当dst/src为32位时，mask[1]为o ，mask[0]∈[0,$2^{64}$ -1]

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