快速体验

在介绍迁移和训练模型的步骤之前，本章节提供了一个简单的模型迁移样例，采用了最简单的自动迁移方法，帮助用户快速体验GPU模型脚本迁移到昇腾NPU上的流程，将在GPU上训练CNN模型识别手写数字的脚本代码进行修改，使其可以迁移到昇腾NPU上进行训练。

环境准备

请参考《CANN 软件安装指南》中的“安装须知”章节选择安装开发环境（Ascend-cann-toolkit），并参考不同OS对应的章节，完整安装依赖列表，在安装深度学习框架时选择安装PyTorch框架。

执行如下命令，配置CANN环境变量（以root用户默认安装路径为例）：

. /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

原脚本代码

新建脚本train.py，写入以下原GPU脚本代码。

# 引入模块
import time
import torch
import torch.nn as nn
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
import torchvision

# 初始化运行device
device = torch.device('cuda:0')   

# 定义模型网络
class CNN(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(CNN, self).__init__()
        self.net = nn.Sequential(
            # 卷积层
            nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=16,
                      kernel_size=(3, 3),
                      stride=(1, 1),
                      padding=1),
            # 池化层
            nn.MaxPool2d(kernel_size=2),
            # 卷积层
            nn.Conv2d(16, 32, 3, 1, 1),
            # 池化层
            nn.MaxPool2d(2),
            # 将多维输入一维化
            nn.Flatten(),
            nn.Linear(32*7*7, 16),
            # 激活函数
            nn.ReLU(),
            nn.Linear(16, 10)
        )
    def forward(self, x):
        return self.net(x)

# 下载数据集
train_data = torchvision.datasets.MNIST(
    root='mnist',
    download=True,
    train=True,
    transform=torchvision.transforms.ToTensor()
)

# 定义训练相关参数
batch_size = 64   
model = CNN().to(device)  # 定义模型
train_dataloader = DataLoader(train_data, batch_size=batch_size)    # 定义DataLoader
loss_func = nn.CrossEntropyLoss().to(device)    # 定义损失函数
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.1)    # 定义优化器
epochs = 10  # 设置循环次数

# 设置循环
for epoch in range(epochs):
    for imgs, labels in train_dataloader:
        start_time = time.time()    # 记录训练开始时间
        imgs = imgs.to(device)    # 把img数据放到指定NPU上
        labels = labels.to(device)    # 把label数据放到指定NPU上
        outputs = model(imgs)    # 前向计算
        loss = loss_func(outputs, labels)    # 损失函数计算
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()    # 损失函数反向计算
        optimizer.step()    # 更新优化器

# 定义保存模型
torch.save({
               'epoch': 10,
               'arch': CNN,
               'state_dict': model.state_dict(),
               'optimizer' : optimizer.state_dict(),
            },'checkpoint.pth.tar')

迁移体验

在train.py中做以下修改：

首先添加以下加粗部分库代码。若用户使用Atlas 训练系列产品，由于其架构特性限制，用户在训练时需要开启混合精度（AMP），可以提升模型的性能。具体介绍可参见概述。若用户使用Atlas A2 训练系列产品，则可以选择不开启混合精度（AMP）。
```
import time
import torch
......
import torch_npu
from torch_npu.npu import amp # 导入AMP模块
from torch_npu.contrib import transfer_to_npu    # 使能自动迁移
```

使能AMP混合精度计算。若用户使用Atlas A2 训练系列产品，则可以选择跳过此步骤。在模型、优化器定义之后，定义AMP功能中的GradScaler。

......
loss_func = nn.CrossEntropyLoss().to(device)    # 定义损失函数
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.1)    # 定义优化器
scaler = amp.GradScaler()    # 在模型、优化器定义之后，定义GradScaler
epochs = 10

这一部分我们在训练代码中添加AMP功能相关的代码开启AMP。

......
for i in range(epochs):
    for imgs, labels in train_dataloader:
        imgs = imgs.to(device)
        labels = labels.to(device)
        with amp.autocast():
            outputs = model(imgs)    # 前向计算
            loss = loss_func(outputs, labels)    # 损失函数计算
        optimizer.zero_grad()
        # 进行反向传播前后的loss缩放、参数更新
        scaler.scale(loss).backward()    # loss缩放并反向转播
        scaler.step(optimizer)    # 更新参数（自动unscaling）
        scaler.update()    # 基于动态Loss Scale更新loss_scaling系数

配置执行训练脚本所需的环境变量。

export PYTHONPATH={CANN包安装目录}/ascend-toolkit/latest/tools/ms_fmk_transplt/torch_npu_bridge:$PYTHONPATH    # 仅在自动迁移时需要配置

执行命令启动训练脚本（命令脚本名称可根据实际修改）。
```
python3 train.py
```
训练结束后生成如下图权重文件，则说明迁移训练成功。