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aclnnGroupNorm

支持的产品型号

  • Atlas 推理系列产品。
  • Atlas 训练系列产品。
  • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品。

接口原型

每个算子分为两段式接口，必须先调用“aclnnGroupNormGetWorkspaceSize”接口获取计算所需workspace大小以及包含了算子计算流程的执行器，再调用“aclnnGroupNorm”接口执行计算。

  • aclnnStatus aclnnGroupNormGetWorkspaceSize(const aclTensor *self, const aclTensor *gamma, const aclTensor *beta, int64_t N, int64_t C, int64_t HxW, int64_t group, double eps, aclTensor *out, aclTensor *meanOut, aclTensor *rstdOut, uint64_t *workspaceSize, aclOpExecutor **executor)
  • aclnnStatus aclnnGroupNorm(void *workspace, uint64_t workspaceSize, aclOpExecutor *executor, aclrtStream stream)

功能描述

  • 接口功能：计算输入self的组归一化结果out，均值meanOut，标准差的倒数rstdOut。
  • 计算公式： 记 x=selfx=self, E[x]=xˉE[x] = \bar{x}代表xx的均值，Var[x]=1n−1∗∑i=1n(xi−E[x])2Var[x] = \frac{1}{n - 1} * \sum_{i=1}^n(x_i - E[x])^2代表xx的样本方差，则{out=x−E[x]Var[x]+eps∗γ+βmeanOut=E[x]rstdOut=1Var[x]+eps\left\{ \begin{array} {rcl} out& &= \frac{x - E[x]}{\sqrt{Var[x] + eps}} * \gamma + \beta \\ meanOut& &= E[x]\\ rstdOut& &= \frac{1}{\sqrt{Var[x] + eps}}\\ \end{array} \right.

aclnnGroupNormGetWorkspaceSize

  • 参数说明：

    • self（aclTensor*,计算输入）：Device侧的aclTensor，公式中的xx，shape支持2-8维，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • gamma（aclTensor*,计算输入）：Device侧的aclTensor，公式中的γ\gamma，数据类型与self相同，shape仅支持1维，元素数量需与C相同,数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • beta（aclTensor*,计算输入）：Device侧的aclTensor，公式中的β\beta，数据类型与self相同，shape仅支持1维，元素数量需与C相同，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • N（int64_t,计算输入）：Host侧的int64常量，表示输入self在N维度上的空间大小。

    • C（int64_t,计算输入）：Host侧的int64常量，表示输入self在C维度上的空间大小。

    • HxW（int64_t,计算输入）：Host侧的int64常量，表示输入self在除N、C维度外的空间大小，若无其他维度则为1。

    • group（int64_t,计算输入）：Host侧的int64常量，表示将输入self的C维度分为group组，group需大于0。

    • eps（double,计算输入）：Host侧的double常量，out和rstdOut计算公式中的epseps值，为数值稳定性而加到分母上的值，需大于0，若保持精度，则eps需大于等于1e-5。

    • out（aclTensor*,计算输出）：Device侧的aclTensor，公式中的outout，数据类型和shape与self相同，数据格式和self相同，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • meanOut（aclTensor*,计算输出）：Device侧的aclTensor，公式中的meanOutmeanOut，数据类型与self相同，shape为(N, group)，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • rstdOut（aclTensor*,计算输出）：Device侧的aclTensor，公式中的rstdOutrstdOut，数据类型与self相同，shape为(N, group)，数据格式支持ND，支持非连续的Tensor。

      • Atlas 训练系列产品、Atlas 推理系列产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT。
      • Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品：数据类型支持FLOAT16、FLOAT、BFLOAT16。

    • 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）：1. 传入的 self、out、meanOut、rstdOut是空指针时。
返回161002（ACLNN_ERR_PARAM_INVALID）：1. self、gamma、beta、out、meanOut、rstdOut数据类型不在支持的范围之内。
                                      2. gamma、beta、out、meanOut、rstdOut的数据类型与self不同。
                                      3. self维度范围不在2-8维(包含2维、8维)。
                                      4. group不大于0。
                                      5. C不能被group整除。
                                      6. eps不大于0。
                                      7. out的shape与x不同。
                                      8. meanOut与rstdOut的shape不为(N, group)。
                                      9. self在N维度上的空间大小不等于N。
                                      10. self在C维度上的空间大小不等于C。
                                      11. self第三维度及之后维度的size乘积不等于HxW(self为二维时，HxW需要为1)。
                                      12. self的元素数量不等于 N * C * HxW。
                                      13. gamma不为1维且元素数量不等于C。
                                      14. beta不为1维且元素数量不等于C。
                                      15. self和out的格式不同时。

aclnnGroupNorm

  • 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aclnnGroupNormGetWorkspaceSize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

无。

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_group_norm.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 shape_size = 1;
  for (auto i : shape) {
    shape_size *= i;
  }
  return shape_size;
}

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侧数据拷贝到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根据自己的需要处理
  CHECK_RET(ret == 0, 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
  std::vector<int64_t> selfShape = {2, 3, 4};
  std::vector<int64_t> gammaShape = {3};
  std::vector<int64_t> betaShape = {3};
  std::vector<int64_t> outShape = {2, 3, 4};
  std::vector<int64_t> meanOutShape = {2, 1};
  std::vector<int64_t> rstdOutShape = {2, 1};
  void* selfDeviceAddr = nullptr;
  void* gammaDeviceAddr = nullptr;
  void* betaDeviceAddr = nullptr;
  void* outDeviceAddr = nullptr;
  void* meanOutDeviceAddr = nullptr;
  void* rstdOutDeviceAddr = nullptr;
  aclTensor* self = nullptr;
  aclTensor* gamma = nullptr;
  aclTensor* beta = nullptr;
  aclTensor* out = nullptr;
  aclTensor* meanOut = nullptr;
  aclTensor* rstdOut = nullptr;
  std::vector<float> selfHostData = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0,
                                     13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0, 20.0, 21.0, 22.0, 23.0, 24.0};
  std::vector<float> gammaHostData = {2.0, 2, 2};
  std::vector<float> betaHostData = {2.0, 2, 2};
  std::vector<float> outHostData = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0,
                                    13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0, 20.0, 21.0, 22.0, 23.0, 24.0};
  std::vector<float> meanOutHostData = {2.0, 2};
  std::vector<float> rstdOutHostData = {2.0, 2};
  int64_t N = 2;
  int64_t C = 3;
  int64_t HxW = 4;
  int64_t group = 1;
  double eps = 1e-5;
  // 创建self aclTensor
  ret = CreateAclTensor(selfHostData, selfShape, &selfDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &self);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建gamma aclTensor
  ret = CreateAclTensor(gammaHostData, gammaShape, &gammaDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &gamma);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建beta aclTensor
  ret = CreateAclTensor(betaHostData, betaShape, &betaDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &beta);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建out aclTensor
  ret = CreateAclTensor(outHostData, outShape, &outDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &out);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建meanOut aclTensor
  ret = CreateAclTensor(meanOutHostData, meanOutShape, &meanOutDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &meanOut);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);
  // 创建rstdOut aclTensor
  ret = CreateAclTensor(rstdOutHostData, rstdOutShape, &rstdOutDeviceAddr, aclDataType::ACL_FLOAT, &rstdOut);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, return ret);

  // 3. 调用CANN算子库API，需要修改为具体的API
  uint64_t workspaceSize = 0;
  aclOpExecutor* executor;
  // 调用aclnnGroupNorm第一段接口
  ret = aclnnGroupNormGetWorkspaceSize(self, gamma, beta, N, C, HxW, group, eps, out, meanOut, rstdOut, &workspaceSize, &executor);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnGroupNormGetWorkspaceSize 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aclnnGroupNorm第二段接口
  ret = aclnnGroupNorm(workspaceAddr, workspaceSize, executor, stream);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("aclnnGroupNorm 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侧内存上的结果拷贝至host侧，需要根据具体API的接口定义修改
  auto size = GetShapeSize(outShape);
  std::vector<float> outResultData(size, 0);
  ret = aclrtMemcpy(outResultData.data(), outResultData.size() * sizeof(outResultData[0]), outDeviceAddr, size * sizeof(float),
                    ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
  CHECK_RET(ret == ACL_SUCCESS, LOG_PRINT("copy result from device to host failed. ERROR: %d\n", ret); return ret);
  for (int64_t i = 0; i < size; i++) {
    LOG_PRINT("outResultData[%ld] is: %f\n", i, outResultData[i]);
  }

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

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

  // 6. 释放aclTensor和aclScalar，需要根据具体API的接口定义修改
  aclDestroyTensor(self);
  aclDestroyTensor(gamma);
  aclDestroyTensor(beta);
  aclDestroyTensor(out);
  aclDestroyTensor(meanOut);
  aclDestroyTensor(rstdOut);

  // 7. 释放device资源，需要根据具体API的接口定义修改
  aclrtFree(selfDeviceAddr);
  aclrtFree(gammaDeviceAddr);
  aclrtFree(betaDeviceAddr);
  aclrtFree(outDeviceAddr);
  aclrtFree(meanOutDeviceAddr);
  aclrtFree(rstdOutDeviceAddr);

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