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add how to use eigen cn doc

doc/howto/dev/new_op_cn.md

@@ -170,6 +170,8 @@ class MulKernel : public framework::OpKernel {
    
 注意，不同设备(CPU、GPU)共享一个Op定义，是否则共享同一个`OpKernel`，取决于`Compute`调用的函数是否支持不同设备。`MulOp`的CPU、GPU实现共享同一个`Kernel`，`OpKernel`不共享的例子可以参考[`OnehotCrossEntropyOpKernel`](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/cross_entropy_op.h#L43)。 
 
+为了使得`OpKernel`的计算过程书写较为简单，CPU、GPU的代码可以复用，我们通常借助Eigen unsupported Tensor模块来实现。关于在paddle中如何使用Eigen库，请参考对应的使用[文档](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/use_eigen_cn.md)
+   
 到此前向Op实现完成，需要在`.cc`文件中注册该op和kernel。反向Op类的定义和Kernel定义与前向Op类似，这里不再重复。但注意，反向Op没有`ProtoMaker`。
    
 ### 4. 注册Operator
@@ -188,9 +190,12 @@ REGISTER_OP_CPU_KERNEL(mul_grad,
   - `REGISTER_OP_WITHOUT_GRADIENT` ： 用于注册没有反向的Op。
   - `REGISTER_OP_CPU_KERNEL` ：注册`ops::MulKernel`类，并特化模板参数为`paddle::platform::CPUPlace`和`float`类型，同理，注册`ops::MulKernel`类。
 
-在 `.cu`文件中注册GPU Kernel。
+在 `.cu`文件中注册GPU Kernel。请注意，如果GPU Kernel的实现是基于Eigen unsupported模块，那么在 `.cu`的最前面请加上宏定义 `#define EIGEN_USE_GPU`
    
 ```c++
+// if use Eigen unsupported module before include head files
+#define EIGEN_USE_GPU
+
 namespace ops = paddle::operators;
 REGISTER_OP_GPU_KERNEL(mul, ops::MulKernel<paddle::platform::GPUPlace, float>);
 REGISTER_OP_GPU_KERNEL(mul_grad,

doc/howto/dev/use_eigen_cn.md

+## 在Paddle中如何使用Eigen
+
+神经网络本质上是一个计算图，计算需要的数据存放在`Tensor`中，而计算过程是由`Operartor`来描述的。在执行时，`Operator`调用对应`OpKernel`中的`Compute`接口，实现对`Tensor`的操作。
+
+
+### Eigen Tensor模块
+
+Eigen Tensor模块对element-wise计算提供了强大的支持，并且书写一份代码，可以同时在CPU、GPU执行。但Eigen Tensor是一个正在开发中的模块，因此可能测试不够完备，文档较少。
+
+关于Eigen Tensor模块的详细介绍请参考[文档1](https://github.com/RLovelett/eigen/blob/master/unsupported/Eigen/CXX11/src/Tensor/README.md) 和[文档2](https://bitbucket.org/eigen/eigen/src/default/unsupported/Eigen/CXX11/src/Tensor/README.md)
+
+
+### paddle::framework::Tensor
+
+Paddle Tensor定义在framework目录下，其主要接口如下：
+
+```cpp
+class Tensor {
+ public:
+  /*! Return a pointer to mutable memory block. */
+  template <typename T>
+  inline T* data();
+  
+  /**
+   * @brief   Return a pointer to mutable memory block.
+   * @note    If not exist, then allocation.
+   */
+  template <typename T>
+  inline T* mutable_data(platform::Place place);
+  
+  /**
+   * @brief     Return a pointer to mutable memory block.
+   *
+   * @param[in] dims    The dimensions of the memory block.
+   * @param[in] place   The place of the memory block.
+   *
+   * @note      If not exist, then allocation.
+   */
+  template <typename T>
+  inline T* mutable_data(DDim dims, platform::Place place);
+  
+  /*! Resize the dimensions of the memory block. */
+  inline Tensor& Resize(const DDim& dims);
+  
+  /*! Return the dimensions of the memory block. */
+  inline const DDim& dims() const;
+
+ private:  
+  /*! holds the memory block if allocated. */
+  std::shared_ptr<Placeholder> holder_;
+  
+  /*! points to dimensions of memory block. */
+  DDim dim_;
+};
+```
+
+`Placeholder`的作用是延迟分配内存，即我们可以先定义一个Tensor，然后使用Resize接口设置Tensor的大小，最后再调用mutable_data接口分配实际的内存。
+
+```cpp
+paddle::framework::Tensor t;
+paddle::platform::CPUPlace place;
+// set size first
+t.Resize({2, 3});
+// allocate memory on CPU later
+t.mutable_data(place);
+```
+
+### paddle::framework::Tensor使用样例
+下面以AddOp为例说明Tensor的使用过程：
+
+- InferShape
+
+在运行神经网络计算图时，我们先调用每个`Operator`的`InferShape`接口，根据输入Tensor的大小来设置输出Tensor的大小，`Resize`接口会被调用。
+
+```cpp
+void InferShape(const framework::InferShapeContext &ctx) const override {
+  PADDLE_ENFORCE_EQ(ctx.Input<Tensor>("X")->dims(),
+                    ctx.Input<Tensor>("Y")->dims(),
+                    "Two input of Add Op's dimension must be same.");
+  ctx.Output<Tensor>("Out")->Resize(ctx.Input<Tensor>("X")->dims());
+}
+```
+
+
+- Run
+
+`Operator`的`Run`接口最终会调用对应`OpKernel`的`Compute`接口，在这时真正的分配内存，`mutable_data`接口会被调用。
+
+```cpp
+void Compute(const framework::ExecutionContext& context) const override {
+  auto* input0 = context.Input<Tensor>("X");
+  auto* input1 = context.Input<Tensor>("Y");
+  auto* output = context.Output<Tensor>("Out");
+
+  output->mutable_data<T>(context.GetPlace());
+
+  auto x = EigenVector<T>::Flatten(*input0);
+  auto y = EigenVector<T>::Flatten(*input1);
+  auto z = EigenVector<T>::Flatten(*output);
+
+  auto place = context.GetEigenDevice<Place>();
+
+  z.device(place) = x + y;
+}
+```
+
+
+### paddle::framework::Tensor到EigenTensor的转换
+
+如上一小节所示，在具体的计算中，我们需要先把输入Tensor和输出Tensor转换为Eigen支持的格式。我们在[eigen.h](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/eigen.h)中提供了一些全局函数用来实现paddle::framework::Tensor到EigenTensor/EigenMatrix/EigenVector/EigenScalar的转换。
+
+以EigenTensor为例，做一个介绍
+
+```cpp
+Tensor t;
+float* p = t.mutable_data<float>(make_ddim({1, 2, 3}), platform::CPUPlace());
+for (int i = 0; i < 1 * 2 * 3; i++) {
+  p[i] = static_cast<float>(i);
+}
+
+EigenTensor<float, 3>::Type et = EigenTensor<float, 3>::From(t);
+```
+
+From是EigenTensor模板提供的一个接口，可以实现从paddle::framework::Tensor到对EigenTensor的转换。由于Tensor的rank是模板参数，因此在转换时需要显示的指定。
+
+在Eigen中，不同rank的Tensor是不同类型，Vector是rank为1的Tensor。需要额外注意的是，EigenVector<T>::From方法是把paddle中的一维Tensor转为Eigen的一维Tensor，在这里用EigenVector来表示；而EigenVector<T>::Flatten方法是把paddle中的一个Tensor进行reshape操作，压扁成为Eigen的一维Tensor，类型仍然为EigenVector。
+
+更多的转换方法请参考eigen_test.cc中的[单元测试](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/framework/eigen_test.cc)。
+
+
+
+### 实现计算
+
+当需要完成计算时，我们需要等式左边的EigenTensor调用device接口。在这里需要注意的是，这里的EigenTensor之间的运算只是改变了原有Tensor中的数据，而不会改变原有Tensor的shape信息。
+
+```cpp
+auto x = EigenVector<T>::Flatten(*input0);
+auto y = EigenVector<T>::Flatten(*input1);
+auto z = EigenVector<T>::Flatten(*output);
+auto place = context.GetEigenDevice<Place>();
+z.device(place) = x + y;
+```
+
+在这段代码中，input0/input1/output可以是任意维度的Tensor。我们调用了EigenVector的Flatten接口，把任意维度的Tensor转为了一维的EigenVector。而在计算结束之后，input0/input1/output的原有shape信息不变。如果想改变原有Tensor的shape信息，可以调用Resize接口进行改变。
+
+由于Eigen Tensor模块的文档较少，我们可以参考TensorFlow的[kernels](https://github.com/tensorflow/tensorflow/tree/master/tensorflow/core/kernels)模块下的相关`OpKernel`的计算代码。