aclnnQuantMatmulDequant

支持的产品型号

Atlas 推理系列产品。

接口原型

每个算子分为两段式接口，必须先调用“aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize”接口获取入参并根据流程计算所需workspace大小，再调用“aclnnQuantMatmulDequant”接口执行计算。

aclnnStatus aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize(const aclTensor *x, const aclTensor *weight, const aclTensor *weightScale, const aclTensor *biasOptional, const aclTensor *xScaleOptional, const aclTensor *xOffsetOptional, const aclTensor *smoothScaleOptional, char *xQuantMode, bool transposeWeight, aclTensor *out, uint64_t *workspaceSize, aclOpExecutor **executor)
aclnnStatus aclnnQuantMatmulDequant(void *workspace, uint64_t workspaceSize, aclOpExecutor *executor, aclrtStream stream)

功能描述

算子功能：对输入 x 进行量化，矩阵乘以及反量化。
计算公式：
1.若输入smoothScaleOptional，则 $x = x\cdot scale_{smooth}$ 2.若不输入xScaleOptional，则为动态量化，需要计算x量化系数。 $scale_{x}=row\_max(abs(x))/max_{quantDataType}$ 3.量化 $x_{quantized}=round(x/scale_{x})$ 4.矩阵乘+反量化 $out = (x_{quantized}@weight_{quantized} + bias) * scale_{weight} * scale_{x}$

aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize

参数说明：
- x（aclTensor*，计算输入）：必选参数，Device侧的aclTensor，公式中的输入 $x$ ，数据类型支持FLOAT16，数据格式支持ND。支持非连续的Tensor，shape支持2维，各个维度表示：（m，k）。
- weight（aclTensor*，计算输入）：必选参数，Device侧的aclTensor，公式中的 $weight_{quantized}$ $w e i g h t_{q u an t i ze d}$ ，数据类型支持INT8，数据格式当前只支持昇腾亲和数据排布格式。
  - ND格式下，shape支持2维。
    - 在transposeWeight为true情况下各个维度表示：（n，k）。
    - 在transposeWeight为false情况下各个维度表示：（k，n）。
  - 昇腾亲和数据排布格式下，shape支持4维。
    - 在transposeWeight为true情况下各个维度表示：（k1，n1，n0，k0），其中k0 = 32，n0 = 16，k1和x的k需要满足以下关系：ceilDiv（k，32）= k1。
    - 在transposeWeight为false情况下各个维度表示：（n1，k1，k0，n0），其中k0 = 16，n0 = 32，k1和x的k需要满足以下关系：ceilDiv（k，16）= k1。
    - 可使用aclnnCalculateMatmulWeightSizeV2接口以及aclnnTransMatmulWeight接口完成输入Format从ND到昇腾亲和数据排布格式的转换。
- weightScale（aclTensor*，计算输入）：必选参数，Device侧的aclTensor，weight的量化系数，公式中的 $scale_{weight}$ ，数据类型支持FLOAT32，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor，shape是1维（n，），其中n与weight的n一致。
- biasOptional（aclTensor*，计算输入）：可选参数，Device侧的aclTensor，公式中的 $bias$ ，当前仅支持传入空指针。
- xScaleOptional（aclTensor*，计算输入）：可选参数，Device侧的aclTensor，x的量化系数，公式中的 $scale_{x}$ ，数据类型支持FLOAT32，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor，shape是1维（t，），t = 1或m，其中m与x的m一致。若为空则为动态量化。
- xOffsetOptional（aclTensor*，计算输入）：可选参数，Device侧的aclTensor，当前仅支持传入空指针。
- smoothScaleOptional（aclTensor*，计算输入）：可选参数，Device侧的aclTensor，x的平滑系数，公式中的 $scale_{smooth}$ ，数据类型支持FLOAT16，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor，shape是1维（k，），其中k与x的k一致。
- xQuantMode（string，计算输入）：host侧的string，指定输入x的量化模式，支持取值pertoken/pertensor，动态量化时只支持pertoken。
- transposeWeight（bool，计算输入）：Host侧的bool，表示输入weight是否转置，类型支持bool。当前只支持true。
- out（aclTensor*，计算输出）：必选参数，Device侧的aclTensor，计算结果，公式中的 $out$ ，数据类型支持FLOAT16，数据格式支持ND，只支持连续Tensor, shape支持2维，各个维度表示：（m，n）。其中m与x的m一致，n与weight的n一致。
- workspaceSize（uint64_t *，出参）：返回需要在Device侧申请的workspace大小。
- executor（aclOpExecutor *，出参）：返回op执行器，包含了算子计算流程。
返回值：

aclnnStatus: 返回状态码，具体参见aclnn返回码。

第一段接口完成入参校验，出现以下场景时报错：
返回161001 (ACLNN_ERR_PARAM_NULLPTR): 如果传入参数是必选输入，输出或者必选属性，且是空指针。
返回161002（ACLNN_ERR_PARAM_INVALID）：如果传入参数类型为aclTensor且其数据类型不在支持的范围之内。
返回561002（ACLNN_ERR_INNER_TILING_ERROR）：如果传入参数类型为aclTensor且其shape与上述参数说明不符。

aclnnQuantMatmulDequant

参数说明：
- workspace（void *，入参）：在Device侧申请的workspace内存地址。
- workspaceSize（uint64_t，入参）：在Device侧申请的workspace大小，由第一段接口aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize获取。
- executor（aclOpExecutor *，入参）：op执行器，包含了算子计算流程。
- stream（aclrtStream ，入参）：指定执行任务的AscendCL Stream流。
返回值：

aclnnStatus: 返回状态码，具体参见aclnn返回码。

约束与限制

n，k都需要是16的整数倍。

调用示例

示例代码如下，仅供参考，具体编译和执行过程请参考编译与运行样例。

#include <iostream>
#include <vector>
#include "acl/acl.h"
#include "aclnnop/aclnn_quant_matmul_dequant.h"

#define CHECK_RET(cond, return_expr) \
  do {                               \
    if (!(cond)) {                   \
      return_expr;                   \
    }                                \
  } while (0)

#define LOG_PRINT(message, ...)     \
  do {                              \
    printf(message, ##__VA_ARGS__); \
  } while (0)

int64_t GetShapeSize(const std::vector<int64_t>& shape) {
  int64_t shapeSize = 1;
  for (auto i : shape) {
    shapeSize *= i;
  }
  return shapeSize;
}

void PrintOutResult(std::vector<int64_t> &shape, void** deviceAddr) {
  auto size = GetShapeSize(shape);
  std::vector<float> resultData(size, 0);
  auto ret = aclrtMemcpy(resultData.data(), resultData.size() * sizeof(resultData[0]),
                         *deviceAddr, size * sizeof(resultData[0]), ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("copy result from device to host failed. ERROR: %d\n", ret); return);
  for (int64_t i = 0; i < size; i++) {
    LOG_PRINT("mean result[%ld] is: %f\n", i, resultData[i]);
  }
}

int Init(int32_t deviceId, aclrtStream* stream) {
  // 固定写法，AscendCL初始化
  auto ret = aclInit(nullptr);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclInit failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  ret = aclrtSetDevice(deviceId);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSetDevice failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  ret = aclrtCreateStream(stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtCreateStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  return 0;
}

template <typename T>
int CreateAclTensor(const std::vector<T>& hostData, const std::vector<int64_t>& shape, void** deviceAddr,
                    aclDataType dataType, aclTensor** tensor) {
  auto size = GetShapeSize(shape) * sizeof(T);
  // 调用aclrtMalloc申请device侧内存
  auto ret = aclrtMalloc(deviceAddr, size, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMalloc failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  // 调用aclrtMemcpy将host侧数据复制到device侧内存上
  ret = aclrtMemcpy(*deviceAddr, size, hostData.data(), size, ACL_MEMCPY_HOST_TO_DEVICE);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtMemcpy failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 计算连续tensor的strides
  std::vector<int64_t> strides(shape.size(), 1);
  for (int64_t i = shape.size() - 2; i >= 0; i--) {
    strides[i] = shape[i + 1] * strides[i + 1];
  }

  // 调用aclCreateTensor接口创建aclTensor
  *tensor = aclCreateTensor(shape.data(), shape.size(), dataType, strides.data(), 0, aclFormat::ACL_FORMAT_ND,
                            shape.data(), shape.size(), *deviceAddr);
  return 0;
}

int main() {
  // 1. （固定写法）device/stream初始化，参考AscendCL对外接口列表
  // 根据自己的实际device填写deviceId
  int32_t deviceId = 0;
  aclrtStream stream;
  auto ret = Init(deviceId, &stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("Init acl failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 2. 构造输入与输出，需要根据API的接口自定义构造
  int M = 64;
  int K = 256;
  int N = 512;

  char quant_mode[16] = "pertoken";
  bool transpose_weight = true;

  std::vector<int64_t> xShape = {M,K};
  std::vector<int64_t> weightShape = {N,K};
  std::vector<int64_t> weightScaleShape = {N};
  std::vector<int64_t> xScaleShape = {M};
  std::vector<int64_t> smoothScaleShape = {K};
  std::vector<int64_t> outShape = {M,N};

  void* xDeviceAddr = nullptr;
  void* weightDeviceAddr = nullptr;
  void* weightScaleDeviceAddr = nullptr;
  void* xScaleDeviceAddr = nullptr;
  void* smoothScaleDeviceAddr = nullptr;
  void* outDeviceAddr = nullptr;

  aclTensor* x = nullptr;
  aclTensor* weight = nullptr;
  aclTensor* weightScale = nullptr;
  aclTensor* bias = nullptr;
  aclTensor* xScale = nullptr;
  aclTensor* xOffset = nullptr;
  aclTensor* smoothScale = nullptr;
  aclTensor* out = nullptr;

  std::vector<uint16_t> xHostData(GetShapeSize(xShape));
  std::vector<uint8_t> weightHostData(GetShapeSize(weightShape));
  std::vector<uint16_t> weightScaleHostData(GetShapeSize(weightScaleShape));
  std::vector<uint16_t> xScaleHostData(GetShapeSize(xScaleShape));
  std::vector<uint16_t> smoothScaleHostData(GetShapeSize(smoothScaleShape));
  std::vector<uint16_t> outHostData(GetShapeSize(outShape));

  ret = CreateAclTensor(xHostData, xShape, &xDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT16, &x);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  ret = CreateAclTensor(weightHostData, weightShape, &weightDeviceAddr, aclDataType::ACL_INT8, &weight);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  ret = CreateAclTensor(weightScaleHostData, weightScaleShape, &weightScaleDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &weightScale);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  ret = CreateAclTensor(xScaleHostData, xScaleShape, &xScaleDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &xScale);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  ret = CreateAclTensor(smoothScaleHostData, smoothScaleShape, &smoothScaleDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT16, &smoothScale);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  ret = CreateAclTensor(outHostData, outShape, &outDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT16, &out);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);

  // 3. 调用CANN算子库API，需要修改为具体的Api名称
  uint64_t workspaceSize = 0;
  aclOpExecutor* executor;

  // 调用aclnnQuantMatmulDequant第一段接口
  ret = aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize(x, weight, weightScale, 
                                                bias, xScale, xOffset, smoothScale,
                                                quant_mode, transpose_weight,
                                                out, 
                                                &workspaceSize, &executor);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnQuantMatmulDequantGetWorkspaceSize failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 根据第一段接口计算出的workspaceSize申请device内存
  void* workspaceAddr = nullptr;
  if (workspaceSize > 0) {
    ret = aclrtMalloc(&workspaceAddr, workspaceSize, ACL_MEM_MALLOC_HUGE_FIRST);
    CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("allocate workspace failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  }

  // 调用aclnnQuantMatmulDequant第二段接口
  ret = aclnnQuantMatmulDequant(workspaceAddr, workspaceSize, executor, stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnQuantMatmulDequant failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 4. （固定写法）同步等待任务执行结束
  ret = aclrtSynchronizeStream(stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclrtSynchronizeStream failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);

  // 5. 获取输出的值，将device侧内存上的结果复制至host侧，需要根据具体API的接口定义修改
  PrintOutResult(outShape, &outDeviceAddr);

  // 6. 释放aclTensor和aclScalar，需要根据具体API的接口定义修改
  aclDestroyTensor(x);
  aclDestroyTensor(weight);
  aclDestroyTensor(weightScale);
  aclDestroyTensor(xScale);
  aclDestroyTensor(smoothScale);
  aclDestroyTensor(out);

  // 7. 释放device资源
  aclrtFree(xDeviceAddr);
  aclrtFree(weightDeviceAddr);
  aclrtFree(weightScaleDeviceAddr);
  aclrtFree(xScaleDeviceAddr);
  aclrtFree(smoothScaleDeviceAddr);
  aclrtFree(outDeviceAddr);

  if (workspaceSize > 0) {
    aclrtFree(workspaceAddr);
  }
  aclrtDestroyStream(stream);
  aclrtResetDevice(deviceId);
  aclFinalize();

  return 0;
}