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DropOut

函数功能

提供根据MaskTensor对SrcTensor(源操作数,输入Tensor)进行过滤的功能,得到DstTensor(目的操作数、输出Tensor)。仅支持输入shape为ND格式。

该过滤功能包括两种模式,字节模式比特模式

  • 字节模式

    MaskTensor中存储的数值为布尔类型,每个布尔数值代表是否取用SrcTensor对应位置的数值:如果是,则选取SrcTensor中的数值存入DstTensor;否则,对DstTensor中的对应位置赋值为零。DstTensor,SrcTensor和MaskTensor的shape相同。示例如下:

    SrcTensor=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

    MaskTensor=[1,0,1,0,1,0,0,1,1,0](每个数的数据类型为uint8_t)

    DstTensor=[1,0,3,0,5,0,0,8,9,0]

  • 比特模式

    MaskTensor的每个bit数值,代表是否取用SrcTensor对应位置的数值:如果是,则选取SrcTensor中的数值存入DstTensor;否则,对DstTensor中的对应位置赋值为零。SrcTensor和DstTensor的shape相同,假设均为[height , width],MaskTensor的shape为[height , (width / 8)]。示例如下:

    SrcTensor=[1,2,3,4,5,6,7,8]

    MaskTensor=[169](转换为二进制表示为1010 1001)

    DstTensor=[1,0,3,0,5,0,0,8]

    • 特殊情况1:当MaskTensor有效数据非连续存放时,MaskTensor的width轴,为了满足32B对齐,需要填充无效数值,SrcTensor的width轴,需满足32Byte对齐。示例如下:

      SrcTensor=[1,2,3,4,5,6,7,8,11,12,13,14,15,16,17,18]

      MaskTensor=[1,0,1,0,1,0,0,1,X,X,1,0,1,0,1,0,0,1,X,X](X为无效数值,假设数据已满足对齐要求,示例数值为二进制形式表示)

      DstTensor=[1,0,3,0,5,0,0,8,11,0, 13, 0, 15, 0, 0,18]

    • 特殊情况2:当MaskTensor有效数据连续存放,maskTensor_size不满足32B对齐时,需要在MaskTensor的尾部补齐32B对齐时,对应SrcTensor的尾部也需要补充无效数据,使得srcTensor_size满足32B对齐。示例如下:

      SrcTensor=[1,2,3,4,5,6,7,8,11,12,13,14,15,16,17,18]

      MaskTensor=[1,0,1,0,1,0,0,1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1,X,X,X,X](X为无效数值,假设数据已满足对齐要求,示例数值为二进制形式表示)

      DstTensor= [1,0,3,0,5,0,0,8, 11, 0, 13, 0, 15, 0, 0, 18]

实现原理

以float类型,ND格式,shape为[srcM, srcN]的SrcTensor,shape为[maskM, maskN]的MaskTensor,比特模式场景为例,描述Dropout高阶API内部算法框图,如下图所示。

图1 Dropout算法框图

计算过程分为如下几步,均在Vector上进行:

  1. GatherMask步骤:对输入的MaskTensor做脏数据清理,使得MaskTensor中只保留有效数据;
  2. Select步骤:根据输入的MaskTensor对SrcTensor做数据选择,被选中的数据位置,保留原始数据,对舍弃的数据位置,设置为0;
  3. Muls步骤:将输出数据每个元素除以keepProb。

函数原型

1
2
template <typename T, bool isInitBitMode = false, uint32_t dropOutMode = 0>
__aicore__ inline void DropOut(const LocalTensor<T>& dstLocal, const LocalTensor<T>& srcLocal, const LocalTensor<uint8_t>& maskLocal, const float keepProb, const DropOutShapeInfo& info)
1
2
template <typename T, bool isInitBitMode = false, uint32_t dropOutMode = 0>
__aicore__ inline void DropOut(const LocalTensor<T>& dstLocal, const LocalTensor<T>& srcLocal, const LocalTensor<uint8_t>& maskLocal, const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const float keepProb, const DropOutShapeInfo& info)

参数说明

表1 模板参数说明

参数名

描述

T

操作数的数据类型。

isInitBitMode

在比特模式下,是否需要在接口内部初始化(默认false)。

dropOutMode

选择执行何种输入场景:

0:默认值,由接口根据输入shape推断运行模式,注意,推断不符合预期的场景,需设置对应模式

1:执行字节模式,且maskLocal含有脏数据

2:执行字节模式,且maskLocal不含有脏数据

3:执行比特模式,且maskLocal不含有脏数据

4:执行比特模式,且maskLocal含有脏数据

表2 接口参数说明

参数名称

输入/输出

含义

dstLocal

输出

目的操作数。

类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品,支持的数据类型为:half/float

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core,支持的数据类型为:half/float

srcLocal

输入

源操作数。

类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。

srcLocal的数据类型需要与目的操作数保持一致。

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品,支持的数据类型为:half/float

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core,支持的数据类型为:half/float

maskLocal

输入

存放mask的Tensor。

类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品,支持的数据类型为:uint8_t

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core,支持的数据类型为:uint8_t

sharedTmpBuffer

输入

共享缓冲区,用于存放API内部计算产生的临时数据。该方式开发者可以自行管理sharedTmpBuffer内存空间,并在接口调用完成后,复用该部分内存。Tensor的大小应符合对应tiling的要求,配合tiling一起使用。

类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品,支持的数据类型为:uint8_t

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core,支持的数据类型为:uint8_t

keepProb

输入

权重系数,srcLocal中数据被保留的概率,过滤后的结果会除以权重系数,存放至dstLocal中。

keepProb∈(0,1)

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品,支持的数据类型为:float

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core,支持的数据类型为:float

info

输入

DropOutShapeInfo类型,DropOutShapeInfo结构定义如下:

struct DropOutShapeInfo {
__aicore__ DropOutShapeInfo(){};
uint32_t firstAxis = 0;   // srcLocal/maskTensor的height轴元素个数
uint32_t srcLastAxis = 0; // srcLocal的width轴元素个数
uint32_t maskLastAxis = 0;// maskTensor的width轴元素个数(如有数据补齐场景,则为带有脏数据的长度,注意,所有模式的元素个数均为对应Tensor类型下的个数,如uint8类型Tensor对应Uint8类型元素个数)
};

返回值

支持的型号

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品

Atlas推理系列产品(Ascend 310P处理器)AI Core

约束说明

  • srcTensor和dstTensor的Tensor空间可以复用。
  • srcLocal和dstLocal地址对齐要求请见 :通用约束
  • 仅支持输入shape为ND格式。
  • maskLocal含有脏数据的场景,要求info.maskLastAxis中有效数值的个数,应为2的整数倍。
  • maskLocal含有脏数据的场景,maskLocal中的数据可能会被修改,脏数据可能会被舍弃。

调用示例

#include "kernel_operator.h"

template <typename srcType>
class KernelDropout {
public:
    __aicore__ inline KernelDropout()
    {}
    __aicore__ inline void Init(GM_ADDR srcGm, GM_ADDR maskGm, GM_ADDR dstGm, uint32_t firstAxis, uint32_t srcLastAxis,
        uint32_t maskLastAxis, uint32_t tmpBufferSize)
    {
        srcSize = firstAxis * srcLastAxis;
        maskSize = firstAxis * maskLastAxis;
        info.firstAxis = firstAxis;
        info.srcLastAxis = srcLastAxis;
        info.maskLastAxis = maskLastAxis;

        srcGlobal.SetGlobalBuffer(reinterpret_cast<__gm__ srcType *>(srcGm), srcSize);
        maskGlobal.SetGlobalBuffer(reinterpret_cast<__gm__ uint8_t *>(maskGm), maskSize);
        dstGlobal.SetGlobalBuffer(reinterpret_cast<__gm__ srcType *>(dstGm), srcSize);

        pipe.InitBuffer(inQueueX, 1, srcSize * sizeof(srcType));
        pipe.InitBuffer(inQueueY, 1, maskSize * sizeof(uint8_t));
        pipe.InitBuffer(outQueue, 1, srcSize * sizeof(srcType));
        pipe.InitBuffer(tmpQueue, 1, tmpBufferSize);
    }
    __aicore__ inline void Process()
    {
        CopyIn();
        Compute();
        CopyOut();
    }

private:
    __aicore__ inline void CopyIn()
    {
        AscendC::LocalTensor<srcType> srcLocal = inQueueX.AllocTensor<srcType>();
        AscendC::LocalTensor<uint8_t> maskLocal = inQueueY.AllocTensor<uint8_t>();
        AscendC::DataCopy(srcLocal, srcGlobal, srcSize);
        AscendC::DataCopy(maskLocal, maskGlobal, maskSize);
        inQueueX.EnQue(srcLocal);
        inQueueY.EnQue(maskLocal);
    }
    __aicore__ inline void Compute()
    {
        AscendC::LocalTensor<srcType> dstLocal = outQueue.AllocTensor<srcType>();
        AscendC::LocalTensor<uint8_t> sharedTmpBuffer = tmpQueue.AllocTensor<uint8_t>();

        AscendC::LocalTensor<srcType> srcLocal = inQueueX.DeQue<srcType>();
        AscendC::LocalTensor<uint8_t> maskLocal = inQueueY.DeQue<uint8_t>();

        AscendC::DropOut(dstLocal, srcLocal, maskLocal, sharedTmpBuffer, probValue, info);

        outQueue.EnQue<srcType>(dstLocal);

        inQueueX.FreeTensor(srcLocal);
        inQueueY.FreeTensor(maskLocal);
        tmpQueue.FreeTensor(sharedTmpBuffer);
    }
    __aicore__ inline void CopyOut()
    {
        AscendC::LocalTensor<srcType> dstLocal = outQueue.DeQue<srcType>();
        AscendC::DataCopy(dstGlobal, dstLocal, srcSize);
        outQueue.FreeTensor(dstLocal);
    }

private:
    AscendC::GlobalTensor<srcType> srcGlobal;
    AscendC::GlobalTensor<uint8_t> maskGlobal;
    AscendC::GlobalTensor<srcType> dstGlobal;

    AscendC::TPipe pipe;
    AscendC::TQue<AscendC::QuePosition::VECIN, 1> inQueueX;
    AscendC::TQue<AscendC::QuePosition::VECIN, 1> inQueueY;
    AscendC::TQue<AscendC::QuePosition::VECOUT, 1> outQueue;
    AscendC::TQue<AscendC::QuePosition::VECCALC, 1> tmpQueue;

    uint32_t srcSize = 0;
    uint32_t maskSize = 0;
    float probValue = 0.8;
    AscendC::DropOutShapeInfo info;
};

extern "C" __global__ __aicore__ void kernel_dropout_operator(
    GM_ADDR srcGm, GM_ADDR maskGm, GM_ADDR dstGm, GM_ADDR tiling)
{
    GET_TILING_DATA(tilingData, tiling);
    KernelDropout<half> op;
    op.Init(srcGm,
        maskGm,
        dstGm,
        tilingData.firstAxis,
        tilingData.srcLastAxis,
        tilingData.maskLastAxis,
        tilingData.tmpBufferSize);
    op.Process();
}
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