内置数据类型

数据类型列表

Ascend C提供b8~b64（8bit~64bit）四种不同位宽的数据类型，不同位宽对应的数据类型如下表所示。

表1 不同位宽对应的数据类型
位宽	数据类型
b8	bool、int8_t、uint8_t、fp4x2_e2m1_t、fp4x2_e1m2_t、hifloat8_t、fp8_e5m2_t、fp8_e4m3fn_t、fp8_e8m0_t、int4x2_t。
b16	int16_t、uint16_t、half、bfloat16_t。
b32	int32_t、uint32_t、float、complex32。
b64	int64_t、uint64_t、double、complex64。

为了方便描述这些数据类型，提供如下的数据类型简写：

数据类型简写（位宽从低到高）	对应数据类型
S4	int4b_t
U8	uint8_t
S8	int8_t
U16	uint16_t
S16	int16_t
U32	uint32_t
S32	int32_t
U64	uint64_t
S64	int64_t
FP8_E4M3	fp8_e4m3fn_t
HiF8	hifloat8_t
FP16	half
BF16	bfloat16_t
FP32	float

其中，只有bool、int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、half、int32_t、uint32_t、float、int64_t、uint64_t这些数据类型支持使用立即数进行赋值和初始化。

示例：

int8_t scalar = 1;
int32_t valueOut = AscendC::Cast<float, int32_t, AscendC::RoundMode::CAST_ROUND>((float)1);

数据类型的产品支持情况

产品	支持的数据类型
Atlas 350 加速卡	bool、int8_t、uint8_t、fp4x2_e2m1_t、fp4x2_e1m2_t、hifloat8_t、fp8_e5m2_t、fp8_e4m3fn_t、fp8_e8m0_t、int4x2_t、int16_t、uint16_t、half、bfloat16_t、int32_t、uint32_t、float、complex32、int64_t、uint64_t、double、complex64。
Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、bfloat16_t、float、double。
Atlas A2 训练系列产品/Atlas A2 推理系列产品	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、bfloat16_t、float、double。
Atlas 200I/500 A2 推理产品	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、float、double。
Atlas 推理系列产品AI Core	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、float、double。
Atlas 推理系列产品Vector Core	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、float、double。
Atlas 训练系列产品	int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、int64_t、uint64_t、half、float、double。

布尔型

bool类型占8比特，全0时代表false，否则代表true。

整数

整数由符号位（S）和数值部分（M）组成，不同类型的整数在符号位和数值部分的比特分配上有所不同。无符号整数没有符号位，所有比特均用于表示数值。

下图是一个int8_t类型的示例，其符号位占用1位，数值部分占用7位。S_v=1，M_v = 2⁵ + 2⁶，表示的结果为96。下标v表示符号位和数值部分的具体数值。

整数数据类型取值范围见下表。

表2 整数数据类型取值范围
类型	取值范围
int4x2_t（int4b_t）	[-8, 7]
int8_t	[-128, 127]
uint8_t	[0, 255]
int16_t	[-32768, 32767]
uint16_t	[0, 65535]
int32_t	[-2147483648, 2147483647]
uint32_t	[0, 4294967295]
int64_t	[-9223372036854775808, 9223372036854775807]
uint64_t	[0,18446744073709551615]

int4x2_t数据类型会将两个独立的四位整形数打包为一个8比特存储单元。

浮点数

浮点数数据类型的取值范围如下表所示。

表3 浮点数据类型
类型	符号位宽	指数位宽	尾数位宽	取值范围
fp4x2_e2m1_t	1	2	1	[-6, 6]
fp4x2_e1m2_t	1	1	2	[-7 * 2^-2, 7 * 2^-2]
fp8_e8m0_t	1	8	0	[2^-127, 2^-127]
fp8_e5m2_t	1	5	2	[2¹³ - 2¹⁶, 2¹⁶ - 2¹³]
fp8_e4m3fn_t	1	4	3	[2⁶ - 2⁹, 2⁹ - 2⁶]
half	1	5	10	[2⁵ - 2¹⁶, 2¹⁶ - 2⁵]
bfloat16_t	1	8	7	[2¹²⁰ - 2¹²⁸, 2¹²⁸ - 2¹²⁰]
float	1	8	23	[2¹⁰⁴ - 2¹²⁸, 2¹²⁸ - 2¹⁰⁴]
double	1	11	52	[2⁹⁷¹ - 2¹⁰²⁴, 2¹⁰²⁴ - 2⁹⁷¹]

fp4x2_e2m1_t和fp4x2_e1m2_t数据类型会将两个独立的四位浮点数打包为一个8比特存储单元。

浮点数由符号位（S）、指数（E）、尾数（M）三个部分组成，不同类型的浮点数，三个部分所占的比特数可能不同。

fp4x2_e2m1_t
下图是一个fp4x2_e2m1_t类型的示例，其符号位占用1位，指数位占用2位，尾数位占用1位。
fp4x2_e1m2_t
下图是一个fp4x2_e1m2_t类型的示例，其符号位占用1位，指数位占用1位，尾数位占用2位。
fp8_e8m0_t（fp8_e8m0_t二进制由bfloat16类型舍弃符号位，小数位得到）
下图是一个fp8_e8m0_t类型的示例，其符号位占用1位，指数位占用8位，尾数位占用0位。
fp8_e5m2_t
下图是一个fp8_e5m2_t类型的示例，其符号位占用1位，指数占用5位，尾数占用2位，表示的结果为 (-1)^0 × (2 - 0.25) × 2^(30 -15)=1.75 × 2^15。

fp8_e5m2_t的特殊值bit位表示如下：
fp8_e4m3fn_t
下图是一个fp8_e4m3fn_t类型的示例，其符号位占用1位，指数占用4位，尾数占用3位，表示的结果为 (-1)^1 × 2^-3 × 2^-6。

fp8_e4m3fn_t的特殊值bit位表示如下：

hifloat8_t

hifloat8_t类型相对其他类型增加了指数位宽控制字段D，用于指示指数位和尾数位的编码方式。

hifloat8_t类型根据点域的不同，有不同的编码方式，下面一一列出。符号、指数和尾数分别缩写成‘S’，‘E’和‘M’。

图1 S、E、M在不同点域D值下的bit位分布

下图示例中，其符号位占用1位，指数占用2位，尾数占用3位，D字段为2比特b01，S_v=1，E_v=3，M_v = 2^-1 + 2^-2，表示的结果为14。下标v表示各部分的具体数值。

hifloat8_t类型的取值范围如下表所示：

表4 hifloat8_t类型取值范围
符号位宽	指数位宽控制字段位宽	指数位宽	尾数位宽	指数位宽控制字段取值	符号取值范围（S_v）	指数取值范围（E_v）	尾数取值范围（M_v）	取值范围计算公式
1	4	0	3	4'b0000	±1	-	[0, 7]	S_v * 2^Mv^{- 23}
1	4	0	3	4'b0001	±1	0	[0, 7 * 2^-3]	S_v * 2^E^v * (1 + M_v)
1	3	1	3	4'b001	±1	±1	[0, 7 * 2^-3]
1	2	2	3	2'b01	±1	±[2, 3]	[0, 7 * 2^-3]
1	2	3	2	2'b10	±1	±[4, 7]	[0, 3 * 2^-2]
1	2	4	1	2'b11	±1	±[8, 15]	[0, 2^-1]

hifloat8_t特殊值bit位表示如下：

hifloat8_t数据类型计算公式如下：

符号位Sv
s_bit_val为1表示负数，s_bit_val为0表示非负数。

$\text{[math]}$
指数位Ev
由Es、Em组成。

表5 不同D域值，Es，Em bit大小不同
D 值

Es 值范围

Em 值范围

3b001

0-1

-

2b01

0-1

10~11

2b10

0-1

100~111

2b11

0-1

1000~1111

es_bit_val值表示E的最高位，用于计算Ev的符号值，例如E为0b1100，则es_bit_val值为最高位1，例如E为0b011，则es_bit_val为最高位0。

Es计算公式：

$\text{[math]}$

Em计算公式如下，Emi表示Em每个bit位的值（0或1），D表示点域值，参考表5。

$\text{[math]}$

Ev计算公式：

$\text{[math]}$

Mv计算公式，M表示位数值，bitwidth of M表示M的bit宽度大小，参考表5。

$\text{[math]}$
在Normal和Subnormal模式下，浮点数的取值计算公式不同：
Normal模式：由Sv、Ev、Mv组成。

$\text{[math]}$

Subnormal模式，由Sv、Mv组成。

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

half
下图是一个half类型的示例，其符号位占用1位，指数占用5位，尾数占用10位。S_v=1，E_v=15，M_v = 2^-1 + 2^-2，表示的结果为1.75。下标v表示各部分的具体数值。

half特殊值bit位表示如下：
bfloat16_t
下图是一个bfloat16_t数据类型的示例，其符号位占用1位，指数占用8位，尾数占用7位。

bfloat16_t特殊值bit位表示如下：
float
下图是一个float类型的示例，其符号位占用1位，指数占用8位，尾数占用23位。

float特殊值bit位表示如下：

表5 不同D域值，Es，Em bit大小不同
D 值	Es 值范围	Em 值范围
3b001	0-1	-
2b01	0-1	10~11
2b10	0-1	100~111
2b11	0-1	1000~1111

复数

Ascend C提供了复数数据类型，complex32和complex64。

定义是：

using complex32 = AscendC::Complex<half>;
using complex64 = AscendC::Complex<float>;

其中Complex定义结构见complex32/complex64。

complex32即实部和虚部都是half类型的复数，

complex64即实部和虚部都是float类型的复数。

示例：

complex32 value0(1, 2);
value0将代表实部为1，虚部为2的复数，即1+2j
complex32 value1(3);
value1将代表实部为3，虚部为0的复数，即3+0j
complex64 value2 = 4;
value2将代表实部为4，虚部为0的复数，即4+0j

当前仅昇腾910_95 AI处理器支持。

父主题： 基础数据结构