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(来源:华为计算)

在人工智能与高性能计算融合的时代,开发者们不断追求极致的性能与效率。昇腾(Ascend)AI处理器以其强大的算力,已成为众多创新应用的核心引擎。然而,如何充分发挥其潜力,曾是许多开发者面临的挑战。繁琐的底层接口、复杂的性能优化工作,无形中提高了开发门槛。AscendSiPBoost的诞生,正是为了化繁为简,让每一位开发者都能轻松触达昇腾硬件的澎湃算力。

什么是AscendSiPBoost

昇腾信号处理加速库AscendSiPBoost是异构计算架构CANN(Compute Architecture for Neural Networks)中提供的一套高性能算子加速库。可以将其理解为一套专为昇腾处理器深度优化的“标准武器库”,它主要包含两大核心组件:

BLAS(Basic Linear Algebra Subprograms)库:提供高度优化的基础线性代数运算,如向量、矩阵的乘法等。

FFT(Fast Fourier Transform)库:提供高性能的快速傅里叶变换及其逆变换实现。

其核心价值在于:通过提供一套简单易用的高级C/C++编程接口,屏蔽底层硬件的复杂性,让开发者无需深入掌握底层指令,就能轻松调用经过极致优化的数学算法,从而大幅提升开发效率和应用程序性能。

为什么选择AscendSiPBoost

极致性能:库中的每一个函数都针对昇腾AI处理器的达芬奇架构(DaVinci Core)进行了深度优化,能够最大限度地利用硬件计算单元,带来远超通用 CPU实现的计算性能。

简单易用:提供清晰、简洁的API接口,开发者只需关注算法逻辑本身,而非底层的内存管理、流水线调度等复杂细节,极大降低了原生应用开发的门槛。

开放生态:作为CANN社区版的一部分,AscendSiPBoost秉承开放理念,开发者可以便捷地获取并使用,快速构建基于昇腾平台的高性能计算应用。

黄金应用场景

AscendSiPBoost中的BLAS和FFT库是科学计算和工程应用的基石。以下是几个典型的使用场景:

一、BLAS库的用武之地

BLAS库(尤其是执行矩阵乘法的GEMM函数)几乎是所有计算密集型应用的核心。

深度学习与机器学习:

场景:全连接层(Fully Connected Layer)的前向传播和反向传播,本质上就是大规模的矩阵乘法运算。卷积运算也可以通过im2col+GEMM的方式转化为矩阵乘法。

科学计算与仿真模拟:

场景:计算流体力学(CFD)、有限元分析(FEA)、分子动力学模拟等。这些领域需要求解大型线性方程组(Ax=b),其核心步骤(如LU分解、Cholesky分解)都构建在高效的BLAS算法之上。

二、FFT库的广阔天地

FFT是处理信号和数据的“显微镜”,能将信号从时域转换到频域进行分析。

通信信号处理:

场景:5G/6G通信系统中的正交频分复用(OFDM)技术,其调制和解调的核心就是FFT/IFFT。

医学成像与音频处理:

场景:磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)等医疗影像的重建算法大量使用FFT进行图像重构。音频处理中的降噪、音效添加、频谱分析也离不开 FFT。

如何开始,四步快速上手

第一步:一键部署

AscendSiPBoost库已内置在CANN软件包中。当您为昇腾AI服务器安装好CANN环境后,有一个可选的NNAL包,可以通过“./Ascend-cann-nnal__linux-.run--install”一键部署AscendSiPBoost。

第二步:配置环境

确保您的开发环境中已安装g++/cmake等编译工具,同时配置环境变量(以非root用户安装后的默认路径为例):

source ${HOME}/Ascend/nnal/asdsip/set_env.sh

第三步:编写代码

使用AscendSiPBoost的代码模式高度统一,遵循以下的流程:

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第四步:编译运行

使用简单的g++命令即可编译您的程序。

获取详细文档和样例

欲了解所有API的详细参数和更多代码片段,请访问昇腾官方文档,查阅AscendSiPBoost文档。您也可以在昇腾社区开发者百科中找到丰富的实战文章。

实例代码

以频谱分析为例,流程大致如下:

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使用AscendSiPBoost进行傅里叶变换:

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更多接口介绍详见:

https://www.hiascend.com/document/detail/zh/canncommercial/82RC1/API/SiPAPI/SIP_API_0002.html