如何在昇腾上使用TBE运行Caffe和Tensorflow模型？

在人工智能浪潮席卷全球的今天，算力成为了驱动技术进步的核心引擎，为了满足日益增长的AI计算需求，华为推出了基于自研达芬奇架构的昇腾AI处理器，构建了一个从硬件到软件、从框架到应用的完整AI计算生态系统，这个生态不仅包含了强大的硬件，还涵盖了高效的编程语言TBE，以及对主流深度学习框架如Caffe和TensorFlow的深度支持，共同组成了开发者眼中的“昇腾学院”,为AI创新提供了坚实的技术底座。

昇腾AI处理器：算力的基石

昇腾系列处理器是整个生态的硬件基础，其核心是华为独创的达芬奇架构，该架构专为AI计算设计，其最大的亮点在于采用了创新的3D Cube计算引擎，能够高效执行矩阵乘法和卷积运算等AI核心负载，相较于传统的标量、矢量运算单元，3D Cube极大地提升了计算密度和能效比，从面向边缘计算的Ascend 310，到用于数据中心的Ascend 910，昇腾系列处理器提供了覆盖全场景的AI算力，为复杂的AI模型训练和推理提供了澎湃动力，它不仅仅是硬件,更是整个上层软件栈得以高效运行的算力基石。

TBE：释放硬件潜能的编程语言

如果说昇腾AI处理器是强壮的“身体”，那么TBE（Tensor Boost Engine）就是赋予其智慧的“灵魂语言”，TBE是一种基于Tensor（张量）的编程语言，是华为CANN（Compute Architecture for Neural Networks）计算架构中的关键组件，它允许开发者以类似Python的简洁语法,为昇腾处理器编写高性能的自定义算子。

在深度学习应用中，尽管主流框架提供了丰富的内置算子，但面对特定场景或前沿算法时，开发者往往需要实现新的、高度优化的算子来达到极致性能，TBE便派上了用场，开发者通过TBE可以定义算子的计算逻辑、调度方式和内存管理，直接调用达芬奇架构的硬件能力，从而将硬件潜能发挥到淋漓尽致，这种对底层硬件的精细化控制能力,是昇腾生态在性能上保持领先的重要保障。

无缝对接：Caffe与TensorFlow的昇腾之旅

为了让广大开发者能够平滑地迁移到昇腾平台，华为投入大量资源实现了对Caffe和TensorFlow等主流深度学习框架的深度兼容，这种兼容性并非简单的模拟运行，而是通过一套成熟的迁移和优化工具链,实现模型的高效部署。

其核心流程是“离线模型转换”，开发者使用Caffe或TensorFlow训练好的模型（如.caffemodel或.pb文件），可以通过华为提供的离线模型生成器（OMG）工具，将其转换为昇腾处理器专用的离线模型（.om文件），在这个过程中，工具会自动进行图优化、算子融合、数据类型校准等一系列操作,使模型在昇腾硬件上以最高效率运行。

下表简要对比了Caffe和TensorFlow框架在昇腾生态中的迁移方式：

通过这种方式，开发者无需重写大量代码，即可享受昇腾硬件带来的性能红利,极大地降低了开发门槛和迁移成本。

昇腾学院：构建AI开发者生态

“昇腾学院”并非一个实体机构，而是华为为培养昇腾AI开发者而构建的一整套赋能体系，它汇集了官方文档、技术白皮书、在线课程、开发者社区、技术论坛以及丰富的样例代码，无论是初学者希望了解昇腾架构的基本原理，还是资深工程师想要探索TBE编程的进阶技巧，都能在“昇腾学院”找到相应的学习资源，通过系统化的培训和活跃的社区交流，华为正致力于构建一个开放、繁荣的AI开发者生态,让更多人能够参与到昇腾技术的创新与应用之中。

相关问答FAQs

我的现有模型是TensorFlow模型，迁移到昇腾平台复杂吗？主要步骤是什么？

答：迁移过程并不复杂，华为提供了完善的自动化工具来简化这一流程,主要步骤如下：

1. 准备模型：确保你有一个训练好且能够正常推理的TensorFlow SavedModel或冻结的.pb模型文件。
2. 环境搭建：安装CANN开发套件,其中包含了模型转换工具OMG。
3. 模型转换：使用OMG工具，指定输入模型路径、输出路径以及模型输入的节点信息（如名称、形状和数据类型）,执行转换命令。
4. 生成.om文件：工具会自动解析、优化并生成昇腾平台专用的离线模型.om文件。
5. 推理应用开发：使用昇腾提供的应用层API（如ACL），在你的应用程序中加载.om文件，执行推理任务。
   整个过程的核心在于第三步，只要模型结构规范,转换通常是自动且顺利的。

TBE和直接使用TensorFlow/PyTorch内置算子有什么区别？我什么时候需要使用TBE？

答：主要区别在于性能和灵活性。

• 内置算子：TensorFlow/PyTorch等框架的内置算子是为通用CPU/GPU设计的，具有广泛的适用性，在昇腾平台上，这些算子会被框架的插件自动映射为昇腾支持的实现，性能不错,但可能不是最优的。
• TBE算子：TBE是为昇腾硬件量身定制的编程语言，使用TBE编写的算子可以直接调用达芬奇架构的特定硬件单元（如3D Cube），实现更深层次的优化,从而获得远超通用算子的性能。

当你遇到以下情况时,可以考虑使用TBE：

1. 性能瓶颈：模型中某个特定算子成为性能瓶颈,使用框架内置实现无法满足性能要求。
2. 新颖算子：你的研究中出现了框架尚未支持的新算子,需要自行实现。
3. 极致优化：追求极致的推理性能,希望对模型中的关键算子进行精细化调优。