aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward

支持的产品型号

• Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件。

函数原型

每个算子分为两段式接口，必须先调用“aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkspaceSize”接口获取计算所需workspace大小以及包含了算子计算流程的执行器，再调用“aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward”接口执行计算。

• aclnnStatus aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkspaceSize(const aclTensor *gradOutput, const aclTensor *self, const aclTensor *indices, const aclIntArray *kernelSize, const aclIntArray *stride, const aclIntArray *padding, const aclIntArray *dilation, bool ceilMode, aclTensor *gradInput, uint64_t *workspaceSize, aclOpExecutor **executor)
• aclnnStatus aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward(void *workspace, uint64_t workspaceSize, aclOpExecutor *executor, aclrtStream stream)

功能说明

• 算子功能： 正向最大池化aclnnMaxPool2dWithIndices的反向传播。
• 输入tensor的推导公式：
  • 当ceilMode=False时，indices tensor的shape中H和W维度推导公式：$$[H_{out}, W_{out}]=[\lfloor{\frac{H_{in}+ padding\_size_{Htop} + padding\_size_{Hbottom} - {dilation\_size \times(k_h - 1) - 1}}{s_h}}\rfloor + 1,\lfloor{\frac{W_{in}+ padding\_size_{Wleft} + padding\_size_{Wright} - {dilation\_size \times(k_w - 1) - 1}}{s_w}}\rfloor + 1]$$
  • 当ceilMode=True时，out tensor的shape中H和W维度推导公式：$$[H_{out}, W_{out}]=[\lceil{\frac{H_{in}+ padding\_size_{Htop} + padding\_size_{Hbottom} - {dilation\_size \times(k_h - 1) - 1}}{s_h}}\rceil + 1,\lceil{\frac{W_{in}+ padding\_size_{Wleft} + padding\_size_{Wright} - {dilation\_size \times(k_w - 1) - 1}}{s_w}}\rceil + 1]$$
  • 滑窗左上角起始位处在下或右侧pad填充位上或者界外（无法取到有效值）时，舍弃该滑窗结果，在上述推导公式基础上对应空间轴shape需减去1：$$\begin{cases} H_{out}=H_{out} - 1& \text{if } (H_{out}-1)*s_h>=H_{in}+padding\_size_{Htop} \\ W_{out}=W_{out} - 1& \text{if } (W_{out}-1)*s_w>=W_{in}+padding\_size_{Wleft} \\ \end{cases}\\$$

aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkSpaceSize

• 参数说明：

  • gradOutput(const aclTensor *, 计算输入): 梯度Tensor，Device侧aclTensor。和正向的输出shape一致。支持非连续的Tensor。数据格式与self保持一致。
    • Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件：数据类型支持FLOAT。数据格式支持NCHW和CHW。
  • self(const aclTensor *, 计算输入): 正向的输入Tensor，Device侧aclTensor。支持非连续的Tensor。
    • Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件：数据类型支持FLOAT。数据格式支持NCHW和CHW。
  • indices(aclTensor *, 计算输入): 输入Tensor，是Device侧aclTensor，shape和输入gradOutput一致。正向输出中最大元素的索引位置，数据格式与self保持一致。
    • Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件：数据类型仅支持INT32。数据格式支持NCHW和CHW。
  • kernelSize(const aclIntArray *, 计算输入): 池化操作中使用的滑动窗口大小，Host侧的aclIntArray。
    • 当kernelSize中元素个数为1时，窗口大小为（kernelSize[0], kernelSize[0]）。
    • 当kernelSize中元素个数为2时，窗口大小为（kernelSize[0], kernelSize[1]）。
  • stride(aclIntArray*, 计算输入): 窗口移动的步长，默认值是kernelSize。stride的长度为0时，stride的数值等于kernelSize的值。
    • 当stride中元素个数为0时，步幅长度与kernelSize一致。
    • 当stride中元素个数为1时，步幅长度为（stride[0], stride[0]）。
    • 当stride中元素个数为2时，步幅长度为（stride[0], stride[1]）。
  • padding(const aclIntArray *, 计算输入): 输入数据的填充，表述输入每个维度上的填充量，影响池化窗口覆盖整个输入张量的行为，Host侧的aclIntArray。
    • 当padding中元素个数为1时，对H与W轴的头部与尾部分别填充长度为padding[0]的-inf。
    • 当padding中元素个数为2时，对H轴的头部与尾部填充长度为padding[0]的-inf,对W轴的头部与尾部填充长度为padding[1]的-inf。
  • dilation(const aclIntArray *, 计算输入): 池化操作的扩张因子，扩张操作增加了池化窗口中元素间的距离，Host侧的aclIntArray。
    • Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件：仅支持dilation为（1，1）。
  • ceilMode(const bool *, 计算输入): 控制是否开启池化操作的输出大小为向上取整模式，Host侧的bool。为True时表示计算输出形状时，采用向上取整的方法；默认为false，即向下取整。
  • gradInput(aclTensor *, 计算输出): 反向输出Tensor，是Device侧aclTensor。shape与self保持一致。数据格式与self保持一致。
    • Atlas A2 训练系列产品/Atlas 800I A2 推理产品/A200I A2 Box 异构组件：数据类型仅支持FLOAT。数据格式支持NCHW和CHW。
  • workspaceSize(uint64_t *, 出参): 返回需要在Device侧申请的workspace大小。
  • executor(aclOpExecutor **, 出参): 返回op执行器，包含了算子计算流程。

• 返回值：

  aclnnStatus: 返回状态码，具体参见aclnn返回码。

  第一段接口完成入参校验，出现以下场景时报错：
  161001(ACLNN_ERR_PARAM_NULLPTR)：1. 传入的self、indices是空指针。
  161002(ACLNN_ERR_PARAM_INVALID)：1. gradOutput、self、indices、gradInput的数据类型不在支持的范围内。
                                   2. gradOutput、self、indices、gradInput的数据格式不在支持的范围内。
                                   3. gradOutput与indices的shape不一致，self和gradInput的shape不一致。
                                   4. kernelSize的长度不等于1或者2。
                                   5. kernelSize中的数值中存在小于等于0的数值。
                                   6. stride的长度不等于0，1或2。
                                   8. stride的数值中存在小于等于0的值。
                                   9. padding的元素个数不等于1或2.
                                   10. padding的数值中存在小于0或者大于kernelSize/2的值。
                                   11. dilation的元素数值不符合入参要求。

aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward

• 参数说明：

  • workspace(void *, 入参): 在Device侧申请的workspace内存地址。
  • workspaceSize(uint64_t, 入参): 在Device侧申请的workspace大小，由第一段接口aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkSpaceSize获取。
  • executor(aclOpExecutor *, 入参): op执行器，包含了算子计算流程。
  • stream(aclrtStream, 入参): 指定执行任务的AscendCL Stream流。

• 返回值：

  aclnnStatus: 返回状态码，具体参见aclnn返回码。

约束说明

• 输入数据暂不支持nan、-inf。
• 输入数据暂不支持nan、-inf。indices值不能超过H*W,且需要大于等于0。

调用示例

示例代码如下，仅供参考，具体编译和执行过程请参考编译与运行样例。

#include <iostream>
#include <vector>
#include "acl/acl.h"
#include "aclnnop/aclnn_max_pool2d_with_indices_backward.h"

#define CHECK_RET(cond, return_expr) \
  do {                               \
    if (!(cond)) {                   \
      return_expr;                   \
    }                                \
  } while (0)

#define LOG_PRINT(message, ...)     \
  do {                              \
    printf(message, ##__VA_ARGS__); \
  } while (0)

int64_t GetShapeSize(const std::vector<int64_t>& shape) {
  int64_t shapeSize = 1;
  for (auto i : shape) {
    shapeSize *= i;
  }
  return shapeSize;
}

int Init(int32_t deviceId, aclrtStream* stream) {
  // 固定写法，AscendCL初始化
  auto ret = aclInit(nullptr);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclInit failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  ret = aclrtSetDevice(deviceId);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSetDevice failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  ret = aclrtCreateStream(stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtCreateStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  return 0;
}

template <typename T>
int CreateAclTensor(const std::vector<T>& hostData, const std::vector<int64_t>& shape, void** deviceAddr,
                    aclDataType dataType, aclTensor** tensor) {
  auto size = GetShapeSize(shape) * sizeof(T);
  // 调用aclrtMalloc申请Device侧内存
  auto ret = aclrtMalloc(deviceAddr, size, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMalloc failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 调用aclrtMemcpy将Host侧数据拷贝到Device侧内存上
  ret = aclrtMemcpy(*deviceAddr, size, hostData.data(), size, ACL_MEMCPY_HOST_TO_DEVICE);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMemcpy failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 计算连续tensor的strides
  std::vector<int64_t> strides(shape.size(), 1);
  for (int64_t i = shape.size() - 2; i >= 0; i--) {
    strides[i] = shape[i + 1] * strides[i + 1];
  }

  // 调用aclCreateTensor接口创建aclTensor
  *tensor = aclCreateTensor(shape.data(), shape.size(), dataType, strides.data(), 0, aclFormat::ACL_FORMAT_NCHW,
                            shape.data(), shape.size(), *deviceAddr);
  return 0;
}

int main() {
  // 1. （固定写法）device/stream初始化，参考AscendCL对外接口列表
  // 根据自己的实际device填写deviceId
  int32_t deviceId = 0;
  aclrtStream stream;
  auto ret = Init(deviceId, &stream);
  // check根据自己的需要处理
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("Init acl failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 2. 构造输入与输出，需要根据API的接口自定义构造
  std::vector<int64_t> gradOutShape = {1, 1, 2, 1};
  std::vector<int64_t> selfShape = {1, 1, 4, 3};
  std::vector<int64_t> indicesShape = {1, 1, 2, 1};
  std::vector<int64_t> gradInShape = {1, 1, 4, 3};
  std::vector<int64_t> kernelSizeData = {2, 2};
  std::vector<int64_t> strideData = {2, 2};
  std::vector<int64_t> paddingData = {0, 0};
  std::vector<int64_t> dilationData = {1, 1};
  void* gradOutDeviceAddr = nullptr;
  void* selfDeviceAddr = nullptr;
  void* indicesDeviceAddr = nullptr;
  void* gradInDeviceAddr = nullptr;
  aclTensor* gradOut = nullptr;
  aclTensor* self = nullptr;
  aclTensor* indices = nullptr;
  aclTensor* gradIn = nullptr;
  std::vector<float> gradOutHostData = {0.4757, 0.1726};
  std::vector<float> selfHostData = {0.0850, -0.5147, -0.0212, -0.5654, -0.3222, 0.5847, 1.7510, 0.9954, 0.1842, 0.8392, 0.4835, 0.9213};
  std::vector<int32_t> indicesHostData = {0, 6};
  std::vector<float> gradInHostData = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};

  // 创建gradOut aclTensor
  ret = CreateAclTensor(gradOutHostData, gradOutShape, &gradOutDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &gradOut);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建self aclTensor
  ret = CreateAclTensor(selfHostData, selfShape, &selfDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &self);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建indices aclTensor
  ret = CreateAclTensor(indicesHostData, indicesShape, &indicesDeviceAddr, aclDataType::ACL_INT32, &indices);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建gradIn aclTensor
  ret = CreateAclTensor(gradInHostData, gradInShape, &gradInDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &gradIn);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);

  // 创建输入数组
  aclIntArray* kernelSize = aclCreateIntArray(kernelSizeData.data(), 2);
  aclIntArray* stride = aclCreateIntArray(strideData.data(), 2);
  aclIntArray* padding = aclCreateIntArray(paddingData.data(), 2);
  aclIntArray* dilation = aclCreateIntArray(dilationData.data(), 2);
  const bool ceilMode = false;

  uint64_t workspaceSize = 0;
  aclOpExecutor* executor;

  // aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward接口调用示例
  // 3. 调用CANN算子库API，需要修改为具体的API名称
  // 调用aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward第一段接口
  ret = aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkspaceSize(gradOut, self, indices, kernelSize, stride, padding, dilation, ceilMode, gradIn, &workspaceSize, &executor);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnMaxPool2dWithIndicesBackwardGetWorkspaceSize failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  // 根据第一段接口计算出的workspaceSize申请device内存
  void* workspaceAddr = nullptr;
  if (workspaceSize > 0) {
    ret = aclrtMalloc(&workspaceAddr, workspaceSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("allocate workspace failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  }
  // 调用aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward第二段接口
  ret = aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward(workspaceAddr, workspaceSize, executor, stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnMaxPool2dWithIndicesBackward failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 4. （固定写法）同步等待任务执行结束
  ret = aclrtSynchronizeStream(stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSynchronizeStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 5. 获取输出的值，将Device侧内存上的结果拷贝至Host侧，需要根据具体API的接口定义修改
  auto size = GetShapeSize(gradInShape);
  std::vector<float> resultData(size, 0);
  ret = aclrtMemcpy(resultData.data(), resultData.size() * sizeof(resultData[0]), gradInDeviceAddr,
                    size * sizeof(resultData[0]), ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("copy gradIn result from device to host failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  for (int64_t i = 0; i < size; i++) {
    LOG_PRINT("result[%ld] is: %f\n", i, resultData[i]);
  }

  // 6. 释放aclTensor和aclScalar，需要根据具体API的接口定义修改
  aclDestroyTensor(gradOut);
  aclDestroyTensor(self);
  aclDestroyTensor(indices);
  aclDestroyTensor(gradIn);

  // 7. 释放device资源，需要根据具体API的接口定义修改
  aclrtFree(gradOutDeviceAddr);
  aclrtFree(selfDeviceAddr);
  aclrtFree(indicesDeviceAddr);
  aclrtFree(gradInDeviceAddr);
  if (workspaceSize > 0) {
    aclrtFree(workspaceAddr);
  }
  aclrtDestroyStream(stream);
  aclrtResetDevice(deviceId);
  aclFinalize();
  return 0;
}