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title: TBE简介
description: "TBE（Tensor Boost Engine）负责执行AI处理器中运行在AI Core上的算子，TBE提供了基于TVM（Tensor Virtual Machine）框架的自定义算子开发能力，通过TBE提供的API可以完成相应神经网络算子的开发。"
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# TBE简介

#### TBE简介

TBE（Tensor Boost Engine）负责执行AI处理器中运行在AI Core上的算子，TBE提供了基于TVM（Tensor Virtual Machine）框架的自定义算子开发能力，通过TBE提供的API可以完成相应神经网络算子的开发。

首先需要了解什么是TVM。随着深度学习的广泛应用，大量的深度学习框架及深度学习硬件平台应运而生，但不同平台的神经网络模型难以在其他硬件平台便捷的运行，无法充分利用新平台的运算性能。TVM（Tensor Virtual Machine）的诞生解决了以上问题。它是一个开源深度学习编译栈，通过统一的中间表达（Intermediate Representation）堆栈连接深度学习模型和后端硬件平台，通过统一的结构优化Schedule，可以支持CPU、GPU和特定的加速器平台和语言。TVM的架构详细介绍请参考https://tvm.apache.org/(https://tvm.apache.org/)。

TBE的逻辑架构如图1所示。

TBE工具给用户提供了多层灵活的算子开发方式。用户可以根据对硬件的理解程度自由选择，利用工具的优化和代码生成能力，生成AI处理器的高性能可执行算子。

图1 TBE在软件栈中的逻辑架构图

- 前端框架：包含MindSpore以及第三方开源框架TensorFlow（TF：Google机器学习开源框架）、Caffe（快速特征嵌入的卷积结构）等。
- 图编译器（Graph Compiler）：Graph Compiler是基于昇腾AI软件栈对不同的机器学习框架提供统一的IR（Intermediate Representation）接口，对接上层网络模型框架，例如TensorFlow、Caffe、PyTorch。Graph Compiler主要功能包括图准备、图拆分、图优化、图编译、图加载、图执行和图管理等（此处图指网络模型拓扑图），最终将用户输入的中间表达的计算图编译成可以在AI处理器运行的模型。
- 张量加速引擎（TBE）：提供用户开发自定义算子所需工具。TBE通过IR定义为Graph Compiler的图推导提供必要的算子信息，通过算子信息库提供算子调用等信息，TBE生成的二进制程序可在AI处理器上执行。


#### TBE功能框架

TBE内部包含了算子逻辑描述模块、调度（Schedule）模块、中间表示（Intermediate Representation，IR）模块、编译优化（Pass）模块以及代码生成（CodeGen）模块如图2所示。

图2 TBE功能框架

- 算子逻辑描述：面向开发者，提供算子逻辑的编写的接口（Compute接口），使用接口来编写算子。
- 调度模块：用于描述指定shape下算子如何在AI处理器上进行切分，仍然使用的是TVM提供的调度原语进行描述。
- 中间表示模块：使用TVM的IR（Intermediate Representation）中间表示，包括IR变形、AST（Abstract Syntax Tree）的维护等功能。
- 编译优化（Pass）：对生成的IR进行编译优化，优化的方式有双缓冲（Double Buffer）、流水线（Pipeline）同步、内存分配管理、指令映射、分块适配矩阵计算单元等。
- 代码生成模块（CodeGen）：CodeGen生成类C代码的临时文件，这个临时代码文件可以通过编译器生成算子的实现文件，可被网络模型直接加载调用。