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昇腾小AI

针对不同场景合理使用归约指令

【优先级】中

【描述】对于需要将一段连续buffer上的元素全部累加到一个元素上的场景。使用WholeReduceSum的累加效率较高,但是单条指令的执行速度不如BlockReduceSum,因此,为了兼顾累加的效率以及尽量使用执行较快的指令,需要根据不同的shape,通过不同的指令组合达到最佳的性能。

例如在float类型输入,shape大小为256时,使用两次WholeReduceSum或者三次BlockReduceSum都可以得到256个float的累加结果。考虑规约指令之间的组合,一次BlockReduceSum加一次WholeReduceSum也可以完成上述累加效果。由于单条指令,BlockReduceSum执行速度更快,所以性能更优于两次WholeReduceSum,并且由于只使用了两次规约指令,所以性能同样优于三次BlockReduceSum的方案。

【反例】

反例1:
...
static constexpr uint32_t REP_LEN = 256;
TBuf<QuePosition::VECCALC> calcBuf;
pipe.InitBuffer(calcBuf, totalLength * sizeof(float));
AscendC::LocalTensor<float> tempTensor1 = calcBuf.Get<float>();
constexpr uint32_t repCount = REP_LEN / sizeof(float);
const uint32_t repNum0 = (totalLength + repCount - 1) / repCount;
AscendC::SetMaskCount();
AscendC::SetVectorMask<float>(0, totalLength);
AscendC::WholeReduceSum<float, false>(tempTensor1, xLocal, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetVectorMask<float>(0, repNum0);
AscendC::WholeReduceSum<float, false>(zLocal, tempTensor1, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetMaskNorm();
...
反例2
...
constexpr uint32_t c0Count = BLK_LEN / sizeof(DTYPE_X);
const uint32_t blockNum0 = (totalLength + c0Count - 1) / c0Count;
const uint32_t blockNum1 = (blockNum0 + c0Count - 1) / c0Count;
AscendC::SetMaskCount();
AscendC::SetVectorMask<DTYPE_X>(0, totalLength);
AscendC::BlockReduceSum<DTYPE_X, false>(tempTensor1, xLocal, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetVectorMask<DTYPE_X>(0, blockNum0);
AscendC::BlockReduceSum<DTYPE_X, false>(tempTensor1, tempTensor1, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetVectorMask<DTYPE_X>(0, blockNum1);
AscendC::BlockReduceSum<DTYPE_X, false>(zLocal, tempTensor1, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetMaskNorm();
...

【正例】

当输入shape为256,输入类型为float时。采用一次BlockReduceSum加一次WholeReduceSum的组合方式实现将256个float元素求和。完整样例链接请参考ReduceCustom

...
static constexpr uint32_t BLK_LEN = 32;
TBuf<QuePosition::VECCALC> calcBuf;
pipe.InitBuffer(calcBuf, totalLength * sizeof(float));
AscendC::LocalTensor<float> tempTensor1 = calcBuf.Get<float>();
constexpr uint32_t c0Count = BLK_LEN / sizeof(float);
const uint32_t blockNum0 = (totalLength + c0Count - 1) / c0Count;
AscendC::SetMaskCount();
AscendC::SetVectorMask<float>(0, totalLength);
AscendC::BlockReduceSum<float, false>(tempTensor1, xLocal, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetVectorMask<float>(0, blockNum0);
AscendC::WholeReduceSum<float, false>(zLocal, tempTensor1, AscendC::MASK_PLACEHOLDER, 1,
    DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_BLK_STRIDE, DEFAULT_REP_STRIDE);
AscendC::PipeBarrier<PIPE_V>();
AscendC::SetMaskNorm();
...

【性能数据】

输入shape为256,数据类型为float。上述示例的性能数据如下:

表1 两次WholeReduceSum(反例1)、三次BlockReduceSum(反例2)、一次WholeReduceSum加一次BlockReduceSum(正例),三种累加方式的性能数据(循环100次的时间总和)

反例1

反例2

正例

13us

13.94us

8.44us

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