算子计算搬运规格分析

文档中的Ascendxxxyy需替换为实际使用的芯片类型。

以matmul算子为例，该用例表示准备处理[160, 240]和[240, 80]的矩阵乘，切割为25个[32, 48], [48, 16]的小矩阵做矩阵乘。通过调用msKPP提供的接口实现的main.py脚本样例如下：

from mskpp import mmad, Tensor, Chip
def my_mmad(gm_x, gm_y, gm_z):
    # 矩阵乘的基本数据通路：
    # 左矩阵A：GM-L1-L0A
    # 右矩阵B：GM-L1-L0B
    # 结果矩阵C： L0C(初始化)-GM
    l1_x = Tensor("L1")
    l1_y = Tensor("L1")
    l1_x.load(gm_x)
    l1_y.load(gm_y)
    x = Tensor("L0A")
    y = Tensor("L0B")
    x.load(l1_x)
    y.load(l1_y)
    z = Tensor("L0C", "FP32", [32, 16], format="NC1HWC0")
    out = mmad(x, y, z, True)() # 对于输出需要返回传出
    z = out[0]
    return z

if __name__ == '__main__':
    with Chip("Ascendxxxyy") as chip:
        chip.enable_trace()    # 使能算子模拟流水图的功能，生成trace.json文件
        chip.enable_metrics()   # 使能单指令及分PIPE的流水信息，生成Instruction_statistic.csv和Pipe_statistic.csv文件
        # 这里进入了对数据切分逻辑的处理，对一大块GM的数据，如何经过拆分成小数据分批次搬入，如何对
        # 内存进行分片多buffer搬运，都是属于tiling策略的范畴，这里模拟了单buffer情况，
        # 将[160, 240]和[240, 80]的矩阵乘，切割为25个[32, 48], [48, 16]的小矩阵分批次进行运算的一个tiling策略
        for _ in range(125):
            in_x = Tensor("GM", "FP16", [32, 48], format="ND")
            in_y = Tensor("GM", "FP16", [48, 16], format="ND")
            in_z = Tensor("GM", "FP32", [32, 16], format="NC1HWC0")
            out_z = my_mmad(in_x, in_y, in_z)
            in_z.load(out_z)

使用Python执行以上main.py脚本后，会在当前目录下生成搬运流水统计文件（Pipe_statistic.csv）和指令信息统计文件（Instruction_statistic.csv），可查看msKPP建模结果。

若当前目录下有相同名称的.csv文件，msKPP工具新生成的.csv文件会直接进行覆盖。

搬运流水统计

搬运流水统计文件Pipe_statistic.csv，该文件统计了不同PIPE的总搬运数据量大小、操作数个数以及耗时信息。

图1 Pipe_statistic.csv

关键字段说明如下。

表1 字段说明
字段名	字段解释
Pipe	表示昇腾芯片中不同PIPE单元的名称。
Duration(us)	PIPE耗时，单位us。
Cycle	各个指令每次执行时消耗的cycle数。
Size(B)	表示搬运类PIPE的搬运量大小，单位B。
Ops	表示计算类PIPE的计算元素大小。

对于流水线耗时最长，明显是搬运性能瓶颈的PIPE，通常有如下优化思路：

若搬运数据量较大时，尽可能一次搬运较多的数据，充分利用搬运带宽。
尽可能保证性能瓶颈的PIPE在流水上一直在工作。

指令信息统计

指令信息统计文件Instruction_statistic.csv，该文件统计了不同指令维度的总搬运数据量大小、操作数个数以及耗时信息，能够发现指令层面上的瓶颈主要在MOV-GM_TO_L1（属于PIPE-MTE2），从指令层面找到了性能瓶颈处。

图2 Instruction_statistic.csv

关键字段说明如下。

表2 字段说明
字段名	字段解释
Instruction	指令名称。
Duration(us)	PIPE耗时，单位us。
Cycle	各个指令每次执行时消耗的cycle数。
Size(B)	表示搬运类PIPE的搬运量大小。
Ops	表示计算类PIPE的计算元素大小。

父主题： 算子设计（msKPP）