Sum

功能说明

获取最后一个维度的元素总和。

如果输入是向量，则在向量中对各元素相加；如果输入是矩阵，则沿最后一个维度对每行中元素求和。本接口最多支持输入为二维数据，不支持更高维度的输入。

如下图所示，对shape为(2, 3)的二维矩阵进行运算，输出结果为[[ 6] [15]]。

为计算如上过程，引入一些必备概念：行数称之为外轴长度（outter），每行实际的元素个数称之为内轴的实际元素个数（n），存储n个元素所需的字节长度向上补齐到32整数倍后转换的元素个数称之为补齐后的内轴元素个数(inner)。本接口要求输入的内轴长度为32字节的整数倍，所以当n占据的字节长度不是32的整数倍时，需要开发者将其向上补齐到32的整数倍。比如，如下的样例中，元素类型为half，每行的实际元素个数n为3，占据字节长度为6字节，不是32字节的整数倍，向上补齐后得到32字节，转换为元素个数为16。故outter = 2，n =3，inner=16。图中的padding代表补齐操作。n和inner的关系如下：inner = (n *sizeof(T) + 32 - 1) / 32 * 32 / sizeof(T)。

函数原型

• 通过sharedTmpBuffer入参传入临时空间

  template <typename T, int32_t reduceDim = -1, bool isReuseSource = false, bool isBasicBlock = false>
  __aicore__ inline void Sum(const LocalTensor<T> &dstTensor, const LocalTensor<T> &srcTensor,
  const LocalTensor<uint8_t> &sharedTmpBuffer, const SumParams &sumParams)

• 接口框架申请临时空间

  template <typename T, int32_t reduceDim = -1, bool isReuseSource = false, bool isBasicBlock = false>
  __aicore__ inline void Sum(const LocalTensor<T> &dstTensor, const LocalTensor<T> &srcTensor, const SumParams &sumParams)

由于该接口的内部实现中涉及复杂的数学计算，需要额外的临时空间来存储计算过程中的中间变量。临时空间支持开发者通过sharedTmpBuffer入参传入和接口框架申请两种方式。

• 通过sharedTmpBuffer入参传入，使用该tensor作为临时空间进行处理，接口框架不再申请。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，内存不会反复申请释放，灵活性较高，内存利用率也较高。
• 接口框架申请临时空间，开发者无需申请，但是需要预留临时空间的大小。

通过sharedTmpBuffer传入的情况，开发者需要为tensor申请空间；接口框架申请的方式，开发者需要预留临时空间。临时空间大小BufferSize的获取方式如下：通过Sum Tiling中提供的接口获取需要预留空间范围的大小。

参数说明

struct SumParams{
    uint32_t outter = 1;    // 表示输入数据的外轴长度
    uint32_t inner;         // 表示输入数据内轴的补齐后元素个数，inner*sizeof(T)必须是32字节的整数倍
    uint32_t n;             // 表示输入数据内轴的实际元素个数
};

返回值

无

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AI Core

约束说明

• 操作数地址偏移对齐要求请参见通用约束。
• 不支持源操作数与目的操作数地址重叠，不支持sharedTmpBuffer与源操作数和目的操作数地址重叠。
• 当前仅支持ND格式的输入，不支持其他格式。
• 一维输入的outter值填为1；二维输入按实际情况填写outter和n，inner计算请按如上公式计算，否则功能不正确。
• srcTensor需要能够容纳内轴对齐后的数据占用空间大小，dstTensor需要能够容纳outter个结果对齐后的数据占用空间大小。
• 对于Sum，其内部使用的底层相加方式和ReducceSum以及WholeReducceSum的内部的相加方式一致，采用二叉树方式，两两相加：

  假设源操作数为128个float16的数据[data0,data1,data2...data127]，一个repeat可以计算完，计算过程如下。

  1. data0和data1相加得到data00，data2和data3相加得到data01...data124和data125相加得到data62，data126和data127相加得到data63；
  2. data00和data01相加得到data000，data02和data03相加得到data001...data62和data63相加得到data031；
  3. 以此类推，得到目的操作数为1个float16的数据[data]。

调用示例

kernel侧实现：sum_custom.cpp:

#ifdef ASCENDC_CPU_DEBUG
#include "tikicpulib.h"
#endif

#include "kernel_operator.h"
using namespace AscendC;

namespace AscendC {

template <typename T> class KernelSumCustom {
public:
    __aicore__ inline KernelSumCustom() {}
    __aicore__ inline void Init(__gm__ uint8_t* src1Gm, __gm__ uint8_t* dstGm, uint32_t tmpSize, uint32_t outter, uint32_t inner, uint32_t n)
    {
        elementNumPerBlk = ONE_BLK_SIZE / sizeof(T);         // half=16 float=8
        elementNumPerRep = ONE_REPEAT_BYTE_SIZE / sizeof(T);
        width = inner;
        height = outter;
        nNum = n;
        src1Global.SetGlobalBuffer((__gm__ T*)src1Gm);
        dstGlobal.SetGlobalBuffer((__gm__ T*)dstGm);
        pipe.InitBuffer(inQueueSrc1, 1, height * width * sizeof(T));
        pipe.InitBuffer(outQueueDst, 1, (height * sizeof(T) + ONE_BLK_SIZE - 1) / ONE_BLK_SIZE * ONE_BLK_SIZE);
        pipe.InitBuffer(workQueue, 1, tmpSize);
    }

    __aicore__ inline void Process()
    {
        CopyIn();
        Compute();
        CopyOut();
    }

private:

    __aicore__ inline void CopyIn()
    {
        LocalTensor<T> srcLocal1 = inQueueSrc1.AllocTensor<T>();
        DataCopy(srcLocal1, src1Global, height*width);
        inQueueSrc1.EnQue(srcLocal1);
    }

    __aicore__ inline void Compute()
    {
        LocalTensor<T> srcLocal1 = inQueueSrc1.DeQue<T>();

        LocalTensor<uint8_t> workLocal = workQueue.AllocTensor<uint8_t>();
        LocalTensor<T> dstLocal = outQueueDst.AllocTensor<T>();

        SumParams params {height, width, nNum};
        T scalar(0);
        Duplicate<T>(dstLocal, scalar, (height * sizeof(T) + ONE_BLK_SIZE -1) / ONE_BLK_SIZE * ONE_BLK_SIZE / sizeof(T));
        Sum(dstLocal, srcLocal1, params);
        // 或Sum(dstLocal, srcLocal1, workLocal, params);

        outQueueDst.EnQue<T>(dstLocal);
        workQueue.FreeTensor(workLocal);
        inQueueSrc1.FreeTensor(srcLocal1);
    }
    __aicore__ inline void CopyOut()
    {
        LocalTensor<T> dstLocal = outQueueDst.DeQue<T>();
        DataCopy(dstGlobal, dstLocal, (height * sizeof(T) + ONE_BLK_SIZE -1) / ONE_BLK_SIZE * ONE_BLK_SIZE / sizeof(T));
        outQueueDst.FreeTensor(dstLocal);
    }

private:
    TPipe pipe;
    TQue<QuePosition::VECIN, 1> inQueueSrc1;
    TQue<QuePosition::VECIN, 1> workQueue;
    TQue<QuePosition::VECOUT, 1> outQueueDst;
    GlobalTensor<T> src1Global, dstGlobal;
    uint32_t elementNumPerBlk = 0;
    uint32_t elementNumPerRep = 0;
    uint32_t width = 0;
    uint32_t height = 0;
    uint32_t nNum = 0;
};

}  // namespace AscendC

extern "C" __global__ __aicore__ void sum_custom(GM_ADDR x, GM_ADDR y, GM_ADDR workspace, GM_ADDR tiling) {
    GET_TILING_DATA(tiling_data, tiling);
    KernelSumCustom<DTYPE_X> op;
    op.Init(x, y, tiling_data.size, tiling_data.outter, tiling_data.inner, tiling_data.n);
    op.Process();
}

host侧实现：sum_custom_tiling.h:

#include "register/tilingdata_base.h"

namespace optiling {
BEGIN_TILING_DATA_DEF(SumCustomTilingData)
  TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, size);
  TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, outter);
  TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, inner);
  TILING_DATA_FIELD_DEF(uint32_t, n);
END_TILING_DATA_DEF;

REGISTER_TILING_DATA_CLASS(SumCustom, SumCustomTilingData)
}

sum_custom.cpp:

#include "sum_custom_tiling.h"
#include "register/op_def_registry.h"
#include "tiling/tiling_api.h"


namespace optiling {
static ge::graphStatus TilingFunc(gert::TilingContext* context)
{

  SumCustomTilingData tiling;
  const gert::RuntimeAttrs* sumattrs = context->GetAttrs();
  const uint32_t tmp = *(sumattrs->GetAttrPointer<uint32_t>(0));
  const uint32_t outter = *(sumattrs->GetAttrPointer<uint32_t>(1));
  const uint32_t inner = *(sumattrs->GetAttrPointer<uint32_t>(2));
  const uint32_t n = *(sumattrs->GetAttrPointer<uint32_t>(3));
  auto dt = context->GetInputTensor(0)->GetDataType();

  tiling.set_outter(outter); // 往结构体设置
  tiling.set_inner(inner);
  tiling.set_n(n);
  uint32_t maxValue = 0;
  uint32_t minValue = 0;
  uint32_t dtypesize;
  if(dt == ge::DT_FLOAT16){
      dtypesize = 2;
  }else {
      dtypesize = 4;
  }
  AscendC::GetSumMaxMinTmpSize(n, dtypesize, false, maxValue, minValue);
  tiling.set_size(minValue);

  context->SetBlockDim(8);
  tiling.SaveToBuffer(context->GetRawTilingData()->GetData(), context->GetRawTilingData()->GetCapacity());
  context->GetRawTilingData()->SetDataSize(tiling.GetDataSize());
  size_t *currentWorkspace = context->GetWorkspaceSizes(1);
  currentWorkspace[0] = 0;
  return ge::GRAPH_SUCCESS;
}
}

namespace ge {
static ge::graphStatus InferShape(gert::InferShapeContext* context)
{
    const gert::Shape* x1_shape = context->GetInputShape(0);
    gert::Shape* y_shape = context->GetOutputShape(0);
    *y_shape = *x1_shape;
    return GRAPH_SUCCESS;
}
}


namespace ops {
class SumCustom : public OpDef {
public:
    explicit SumCustom(const char* name) : OpDef(name)
    {
        this->Input("x")
            .ParamType(REQUIRED)
            .DataType({ge::DT_FLOAT16})
            .Format({ge::FORMAT_ND})
            .UnknownShapeFormat({ge::FORMAT_ND});
        this->Output("y")
            .ParamType(REQUIRED)
            .DataType({ge::DT_FLOAT16})
            .Format({ge::FORMAT_ND})
            .UnknownShapeFormat({ge::FORMAT_ND});

        this->Attr("size")
            .AttrType(REQUIRED)            
            .Int(0);
        this->Attr("outter")
            .AttrType(REQUIRED)            
            .Int(0);
        this->Attr("inner")
            .AttrType(REQUIRED)            
            .Int(0);
        this->Attr("n")
            .AttrType(REQUIRED)            
            .Int(0);

        this->SetInferShape(ge::InferShape);

        this->AICore()
            .SetTiling(optiling::TilingFunc);
        this->AICore().AddConfig("ascendxxx");

    }
};

OP_ADD(SumCustom);
}

结果示例如下：

输入数据(srcLocal): [[1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0],
                     [4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]]
输出数据(dstLocal): [6 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]