CANN 学习——基于香橙派 KunpengPro（1）

异构计算架构CANN（Compute Architecture for Neural Networks）是昇腾针对AI场景推出的异构计算架构，向上支持多种AI框架，包括MindSpore、PyTorch、TensorFlow等，向下服务AI处理器与编程。

1CANN 总体架构

CANN 软件架构：

CANN 向上对接各种深度学习框架，向下对接driver 驱动和 AI 处理器。

CANN 主要包含六部分：

GE图引擎（ Graph Engine），是计算图编译和运行的控制中心 ，提供图优化、图编译管理以及图执行控制 等功能。GE通过统一的图开发接口提供多种AI框架的支持，不同AI框架的计算图可以实现到Ascend图的转换。
Ascend C算子开发语言，是CANN针对算子开发场景推出的编程语言 ，原生支持C和C++标准规范 ，最大化匹配用户开发习惯；通过多层接口抽象、自动并行计算、孪生调试等关键技术，极大提高算子开发效率，助力AI开发者低成本完成算子开发和模型调优部署。
AOL算子加速库（Ascend Operator Library），提供了丰富的深度优化、硬件亲和的高性能算子，包括神经网络（Neural Network，NN）库、**线性代数计算库（Basic Linear Algebra Subprograms，BLAS）**等，为神经网络在昇腾硬件上加速计算奠定了基础。
HCCL集合通信库（Huawei Collective Communication Library），是基于昇腾硬件的高性能集合通信库，提供单机多卡以及多机多卡间的数据并行 、模型并行 集合通信方案。HCCL支持AllReduce、Broadcast、Allgather、ReduceScatter、AlltoAll 等通信原语，Ring、Mesh、HD等通信算法，在HCCS、RoCE和PCIe高速链路实现集合通信。
BiSheng Compiler毕昇编译器，提供Host-Device异构编程编译 能力，利用微架构精准编译优化释放昇腾AI处理器性能，提供完备二进制调试信息与二进制工具链，支撑AI开发者自主调试调优。
Runtime运行时，提供了高效的硬件资源管理 、媒体数据预处理 、单算子加载执行 、模型推理等开发接口，供开发者轻松构建高性能人工智能应用。

统一的API框架，实现对所有资源的调用。

CANN针对训练任务提供了完备的支持，针对PyTorch 、TensorFlow 等开源框架网络模型，CANN提供了模型迁移工具 ，支持将其快速迁移到昇腾平台。此外，CANN还提供了多种自动化调测工具，支持数据异常检测、融合异常检测、整网数据比对等，帮助开发者高效问题定位。

2 CANN 软件安装

安装驱动固件和CANN开发套件包Toolkit。

这里基于香橙派 KunpengPro（310B4），在 ubuntu 物理机上安装，用来尝试训练&推理&开发调试。安装方案如下：

由于昇腾NPU驱动和 NPU 固件系统中已经有了，并且香橙派也有提供喜爱能够赢得安装包，这里便不再赘述。这里主要安装Toolkit（CANN开发套件包）和Kernels（CANN二进制算子包）。

CANN开发套件包，在训练&推理&开发调试场景下安装，主要用于训练和推理业务、模型转换、算子/应用/模型的开发和编译；CANN二进制算子包，提供了静态库，并能够节省算子编译时间，在大模型推理、训练场景，使用静态库编译应用程序，和运行包含动态shape网络或单算子API（例如aclnn类API）相关业务。

2.1 下载安装包

在升腾社区下载 310b 对应的 kernels 和 Toolkit 安装包：

https://www.hiascend.com/zh/developer/download/community/result?module=cann

Kernels:

Toolkit:

2.2 安装

配置最大线程数

训练场景下，OS的最大线程数可能不满足训练要求，需执行以下命令修改最大线程数为无限制：

bash 复制代码

# 配置环境变量，修改线程数为无限制，编辑"/etc/profile"文件，在文件的最后添加如下内容后保存退出：
ulimit -u unlimited

执行如下命令使环境变量生效:

bash 复制代码

source /etc/profile

安装Toolkit开发套件包

增加对软件包的可执行权限，校验软件包安装文件的一致性和完整性:

bash 复制代码

chmod +x Ascend-cann-toolkit_8.0.0.alpha002_linux-aarch64.run
./Ascend-cann-toolkit_8.0.0.alpha002_linux-aarch64.run --check

出现如下回显信息，表示软件包校验成功:

bash 复制代码

Verifying archive integrity...  100%   SHA256 checksums are OK. All good.

安装软件包:

bash 复制代码

./Ascend-cann-toolkit_8.0.0.alpha002_linux-aarch64.run --install

安装完成后，若显示如下信息，则说明软件安装成功：

bash 复制代码

xxx install success

配置环境变量，根据set_env.sh的实际安装路径进行替换:

bash 复制代码

source /home/HwHiAiUser/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

也可以将 source /home/HwHiAiUser/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh 添加到~/.bashrc里面。

安装后检查。执行如下命令查询CANN版本信息，查询结果与安装软件包的版本一致时，则验证安装成功:

bash 复制代码

cd /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/latest/aarch64-linux
cat ascend_toolkit_install.info

安装Kernels算子包

Kernels算子包安装之前，需已安装配套版本的Toolkit并配置环境变量，请使用同一用户安装。

增加对软件包的可执行权限，校验软件包安装文件的一致性和完整性：

bash 复制代码

chmod +x Ascend-cann-kernels-310b_8.0.0_linux-aarch64.run
./Ascend-cann-kernels-310b_8.0.0_linux-aarch64.run --check

出现如下回显信息，表示软件包校验成功:

bash 复制代码

Verifying archive integrity...  100%   SHA256 checksums are OK. All good.

安装除静态库之外的其他文件，请执行如下命令：

bash 复制代码

./Ascend-cann-kernels-310b_8.0.0_linux-aarch64.run --install

安装所有文件，包括静态库和动态库，请执行如下命令：

bash 复制代码

./Ascend-cann-kernels-310b_8.0.0_linux-aarch64.run --devel

安装完成后，若显示如下信息，则说明软件安装成功：

bash 复制代码

xxx install success

安装后检查

执行如下命令查询软件版本信息，查询结果与安装软件包的版本一致时，则验证安装成功,进入软件包安装信息文件目录:

bash 复制代码

cd /home/HwHiAiUser/Ascend/ascend-toolkit/latest/opp_kernel
cat version.info