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昇腾小AI

简介

概述

算子融合是整网性能提升的一种关键手段,包括图融合和UB融合。

系统内置了一些图融合和UB融合规则,均为默认开启(如有默认关闭的,会特殊说明)。当前文档仅对部分融合规则进行介绍。

图融合

客户在使用图方式描述网络时,采用跟硬件无关的融合优化,实现算子性能提升。

图融合是FE根据融合规则进行改图的过程。图融合用融合后算子替换图中融合前算子,提升计算效率。图融合的场景如下:

  • 在某一些算子的数学计算量可以进行优化的情况下,可以进行图融合,融合后可以节省计算时间。例如:conv+biasAdd,可以融合成一个算子,直接在l0c中完成累加,从而省去add的计算过程。
  • 在融合后的计算过程中可以通过硬件指令加速的情况下,可以进行图融合,融合后能够加速。例如:conv+biasAdd的累加过程,就是通过l0c中的累加功能进行加速的,可以通过图融合完成。

图融合包括:图融合、图拆分融合。

  • 图融合:对图上算子进行数学相关的融合,将多个算子融合成一个或者几个算子,该融合跟硬件无关。

    图1所示,conv2D和BatchNorm算子做融合,经过数学公式的推导,将batchNorm作用到conv2D上,融合成了conv2D算子。

    图1 原图融合示例
  • 拆分融合:将一个算子拆分成多个算子的融合。

    图2所示,算子X被拆分成X1和X2两个算子。

    图2 拆分融合

UB融合

客户在使用图方式描述网络时,经过图编译对图进行UB融合优化,实现硬件相关的融合优化,提升算子执行性能。

UB即昇腾AI处理器上的Unified Buffer,UB融合是对图上算子进行硬件UB相关的融合。例如两个算子单独运行时,算子1的计算结果在UB上,需要搬移到DDR。算子2再执行时,需要将算子1的输出由DDR再搬移到UB,进行算子2的计算逻辑,计算完之后,又从UB搬移回DDR。

从这个过程会发现1的结果从UB->DDR->UB->DDR。这个经过DDR进行数据搬移的过程是浪费的,因此将1和2算子合并成一个算子,融合后算子1的数据直接保留在UB,算子2从UB直接获取数据进行算子2的计算,节省了一次输出DDR和一次输入DDR,省去了数据搬移的时间,提高运算效率,有效降低带宽。

如何关闭/开启融合规则

用户可以在模型编译时,提前识别是否需要关闭/开启某些融合规则,便于提升编译性能,但并不会提升计算性能。方法如下:

  • ATC模型转换时,通过--fusion_switch_file配置融合开关配置文件路径以及文件名。示例:
    --fusion_switch_file=/home/fusion_switch.cfg
  • IR模型构建时,通过FUSION_SWITCH_FILE配置融合开关配置文件路径以及文件名。示例:
    std::map<Ascendstring, Ascendstring> global_options = {
            {ge::ir_option::FUSION_SWITCH_FILE, "/home/fusion_switch.cfg"},
        };
    auto status = aclgrphBuildInitialize(global_options);
  • 模型训练和在线推理时,通过fusion_switch_file配置融合开关配置文件路径以及文件名。示例:
    custom_op.parameter_map["fusion_switch_file"].s = tf.compat.as_bytes("/home/fusion_switch.cfg")

其中,传入的fusion_switch.cfg文件需要用户自己创建,文件名自定义,文件内容示例如下,on表示开启,off表示关闭。

{
    "Switch":{
        "GraphFusion":{
            "ConvToFullyConnectionFusionPass":"on",
            "SoftmaxFusionPass":"on",
            "ConvConcatFusionPass":"on",
            "MatMulBiasAddFusionPass":"on",
            "PoolingFusionPass":"on",
            "ZConcatv2dFusionPass":"on",
            "ZConcatExt2FusionPass":"on",
            "TfMergeSubFusionPass":"on"
        },
        "UBFusion":{
            "FusionVirtualOpSetSwitch":"on"
        }
    }
}

同时支持用户一键关闭/开启融合规则,如下以关闭为例。

{
    "Switch":{
        "GraphFusion":{
            "ALL":"off"
        },
        "UBFusion":{
            "ALL":"off"
         }
    }
}

需要注意的是:

  1. 以上一键式关闭融合规则仅是关闭系统部分融合规则,而不是全部融合规则,原因是关闭某些融合规则可能会导致功能问题。
  2. 一键式关闭融合规则的同时,可以开启部分融合规则:
    {
        "Switch":{
            "GraphFusion":{
                "ALL":"off",
                "SoftmaxFusionPass":"on"
            },
            "UBFusion":{
                "ALL":"off",
                "FusionVirtualOpSetSwitch":"on"
            }
        }
    }
  3. 一键式开启融合规则的同时,可以关闭部分融合规则:
    {
        "Switch":{
            "GraphFusion":{
                "ALL":"on",
                "SoftmaxFusionPass":"off"
            },
            "UBFusion":{
                "ALL":"on",
                "FusionVirtualOpSetSwitch":"off"
            }
        }
    }
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