CAModel性能仿真

功能介绍

算子调测支持在仿真器上进行，目前主要使用CAModel仿真器进行性能仿真。CAModel性能调测时，根据输入的kernel.o文件，在仿真器上运行并生成运行log日志，通过解析过程日志生成算子仿真流水图（trace图）。

如果用户需要深入分析算子性能瓶颈，可使用CAModel调测生成算子指令流水图。
由于model本身存在准确性问题，CAModel建议只跑单核，仿真性能会比较准，多核一块跑比较慢，误差也大很多。
开启CAModel后，调测工具不会再进行精度比对。

使用方法（命令行）

完成环境搭建，并准备好输入/标杆数据文件。
执行如下命令进行CAModel性能仿真，仅提供关键参数项，其余参数请参考Simulator仿真参数按需设置。
```
ascendebug kernel --backend simulator --json-file ${op_config_json_file} --repo-type ${repo_type} --chip-version ${chip_version} --core-type ${core_type} --install-path ${cann_install_path} --work-dir ${work_dir} --block-num 1 --timeout 1200 ... {其他参数}
```
一般情况下，CAModel仿真时运行比较慢，--timeout一般设置为1200秒，--block-num一般设置为1，用户需按实际情况设置。
查看性能仿真结果。CAModel仿真结果文件存放在--work-dir目录下，详细说明参见调测产物。

使用方法（API）

完成环境搭建，并准备好输入/标杆数据文件。

核函数直调工程场景下，需提前配置好核函数源码信息OpKernelInfo。
构建算子信息。调用DebugOp类里input系列接口（如tensor_input、custom_input等），设置算子的输入、输出、属性值等信息。
创建调试对象并初始化工作空间。调用create_op_executor接口，创建调试对象op_executor，用户可传入${work_dir}参数手动设置工作空间。
（可选）参考Tiling调测功能 > 使用方法（API）章节，调用Tiling调测接口生成Tiling Info文件。

本步骤仅适用于没有Tiling Info文件的场景，需调用Tiling调测API生成Tiling Info。
调用NPU编译接口，进行算子源码编译，生成kernel.o文件。
- 标准自定义算子场景：调用compile_custom_npu接口。
- 核函数直调场景：调用compile_call_kernel_npu接口。
- ops_adv算子场景：调用compile_ops_adv_npu接口。
调用CAModel运行接口run_camodel，在仿真器上运行核函数，生成算子流水图。
查看调测产物。CAModel仿真结果文件存放在${work_dir}目录下，详细说明参见调测产物。

调测产物

无论是命令行方式或API方式，CAModel仿真结果均存放在${work_dir}/${op_type}/simulator路径下，包含src、build、output、dump四个文件子目录。目录结构示例如下：

${work_dir}是调测工作空间，缺省时为当前路径下的debug_workspace文件夹（若无会自动新建）。
${op_type}是调测算子名，本章以AddCustom为例。

├ AddCustom（算子名）
├── simulator
│   ├── build （存放NPU编译生成的中间文件）
│       ├── launch_args.so
│   ├── output （存放NPU编译运行的输出文件)
│       ├── y.bin   （运行输出原始数据）
│   ├── src（存放NPU编译生成的临时代码文件）
│       ├── _gen_args_foreach_sigmoid.cpp
│   ├── dump（存放仿真运行的文件）
│       ├── camodel 
│           ├──log（若为Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品，其dump数据和波形数据文件如下）
│               ├──core0.cubecore0.ifu.icache_log.dump
│               ├──core0.cubecore0.instr_log.dump
│               ├──core0.cubecore0.instr_popped_log.dump
│               ├──core0.veccore0.ifu.icache_log.dump
│               ├──core0.veccore0.instr_log.dump
│               ├──core0.veccore0.instr_popped_log.dump
│               ├──core0.veccore1.ifu.icache_log.dump
│               ├──core0.veccore1.instr_log.dump
│               ├──core0.veccore1.instr_popped_log.dump
│               ├──core0.mte_log.dump
│               ├──core0_wave.vcd
│               ├──......
│           ├──log（若为Atlas 推理系列产品，其dump数据和波形数据文件如下）
│               ├──core0_icache_log.dump
│               ├──core0_instr_log.dump
│               ├──core0_instr_popped_log.dump
│               ├──core0_mte_biu_req_log.dump
│               ├──core0_wave.vcd
│               ├──......
│           ├── output（存放最终解析数据）
│               ├── core_0.0.json 
│               ├── core_0.1.json
│               ├── core_0.2.json

检查dump数据和波形数据：在log目录下，查看是否生成指令集运行的dump数据(.dump)和波形数据（.vcd）文件。

本工具会根据icache_log.dump、instr_popped_log.dump、instr_log.dump、mte_log.dump文件解析生成性能仿真流水图json文件。

表1 性能仿真dump数据文件说明
Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品对应的dump文件	Atlas 推理系列产品对应的dump文件	dump文件说明
core${core_id}.${core_type}${sub_core_id}.ifu.icache_log.dump	core${core_id}_icache_log.dump	记录cache指令执行时序情况，可用于分析cache性能。
core${core_id}.${core_type}${sub_core_id}.instr_popped_log.dump	core${core_id}_instr_popped_log.dump	记录指令发射后的日志，包含指令名、指令域段等参数信息
core${core_id}.${core_type}${sub_core_id}.instr_log.dump	core${core_id}_instr_log.dump	记录指令执行完成后的日志，包含指令名、指令域段等参数信息，需与instr_popped_log.dump配套使用。
core${core_id}.mte_log.dump	core${core_id}_mte_biu_req_log.dump	记录pipeline为MTE类（数据搬运）指令执行日志，日志中包含MTE指令的细节，可用于检查MTE类指令执行结果是否正确。
参数说明： ${core_id}：计算核id。 ${core_type}：指令计算单元类型，如cubecore、veccore。 ${sub_core_id}：计算单元对应的子核id。

检查仿真结果文件：在output目录下，查看是否生成仿真结果文件（.json）。

可视化界面呈现仿真结果：

在Chrome浏览器中输入chrome://tracing，将生成的core_${core_id}.json文件拖到空白处打开，界面会呈现trace图。

通过键盘上的快捷键（w：放大，s：缩小，a：左移，d：右移）查看，如图1所示。

图1 仿真流水图

表2 常用流水图字段说明
字段名	字段含义
SCALAR	标量运算单元。
VECTOR	向量运算单元。
CUBE	矩阵乘运算单元。
MTE1	数据搬运流水，数据搬运方向为：L1 ->{L0A/L0B, UBUF}。
MTE2	数据搬运流水，数据搬运方向为：{GM, L2} ->{L1, L0A/B, UBUF}。
MTE3	数据搬运流水，数据搬运方向为：UBUF -> {GM, L2, L1}。
FIXP	数据搬运流水，数据搬运方向为：FIXPIPE L0C -> OUT/L1。（仅Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品支持展示）
FLOWCTRL	控制流指令。
ICmiss	未命中icache。

单击各个timeline，可查看各算子指令的详细信息，包含耗时以及对应代码行等信息。
图2 指令详细信息

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