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......@@ -169,6 +169,8 @@ class MulKernel : public framework::OpKernel {
`MulKernel`需要重写`Compute`接口,该接口参数为`const framework::ExecutionContext& context`, `ExecutionContext`相比`InferShapeContext`增加了设备类型,同样可获取到输入输出和属性参数,`Compute`函数里写具体实现时。
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`。
......@@ -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,
......
## 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。
......@@ -335,6 +335,7 @@ Kernel实现 | CPU、GPU共享Kernel在<code class="docutils literal"><spa
</ul>
<p><code class="docutils literal"><span class="pre">MulKernel</span></code>需要重写<code class="docutils literal"><span class="pre">Compute</span></code>接口,该接口参数为<code class="docutils literal"><span class="pre">const</span> <span class="pre">framework::ExecutionContext&amp;</span> <span class="pre">context</span></code>, <code class="docutils literal"><span class="pre">ExecutionContext</span></code>相比<code class="docutils literal"><span class="pre">InferShapeContext</span></code>增加了设备类型,同样可获取到输入输出和属性参数,<code class="docutils literal"><span class="pre">Compute</span></code>函数里写具体实现时。</p>
<p>注意,不同设备(CPU、GPU)共享一个Op定义,是否则共享同一个<code class="docutils literal"><span class="pre">OpKernel</span></code>,取决于<code class="docutils literal"><span class="pre">Compute</span></code>调用的函数是否支持不同设备。<code class="docutils literal"><span class="pre">MulOp</span></code>的CPU、GPU实现共享同一个<code class="docutils literal"><span class="pre">Kernel</span></code><code class="docutils literal"><span class="pre">OpKernel</span></code>不共享的例子可以参考<a class="reference external" href="https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/paddle/operators/cross_entropy_op.h#L43"><code class="docutils literal"><span class="pre">OnehotCrossEntropyOpKernel</span></code></a></p>
<p>为了使得<code class="docutils literal"><span class="pre">OpKernel</span></code>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<a class="reference external" href="https://github.com/PaddlePaddle/Paddle/blob/develop/doc/howto/dev/use_eigen_cn.md">文档</a></p>
<p>到此前向Op实现完成,需要在<code class="docutils literal"><span class="pre">.cc</span></code>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<code class="docutils literal"><span class="pre">ProtoMaker</span></code></p>
</div>
<div class="section" id="operator">
......@@ -352,8 +353,11 @@ Kernel实现 | CPU、GPU共享Kernel在<code class="docutils literal"><spa
<li><code class="docutils literal"><span class="pre">REGISTER_OP_WITHOUT_GRADIENT</span></code> : 用于注册没有反向的Op。</li>
<li><code class="docutils literal"><span class="pre">REGISTER_OP_CPU_KERNEL</span></code> :注册<code class="docutils literal"><span class="pre">ops::MulKernel</span></code>类,并特化模板参数为<code class="docutils literal"><span class="pre">paddle::platform::CPUPlace</span></code><code class="docutils literal"><span class="pre">float</span></code>类型,同理,注册<code class="docutils literal"><span class="pre">ops::MulKernel</span></code>类。</li>
</ul>
<p><code class="docutils literal"><span class="pre">.cu</span></code>文件中注册GPU Kernel。</p>
<div class="highlight-c++"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="k">namespace</span> <span class="n">ops</span> <span class="o">=</span> <span class="n">paddle</span><span class="o">::</span><span class="n">operators</span><span class="p">;</span>
<p><code class="docutils literal"><span class="pre">.cu</span></code>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 <code class="docutils literal"><span class="pre">.cu</span></code>的最前面请加上宏定义 <code class="docutils literal"><span class="pre">#define</span> <span class="pre">EIGEN_USE_GPU</span></code></p>
<div class="highlight-c++"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="c1">// if use Eigen unsupported module before include head files</span>
<span class="cp">#define EIGEN_USE_GPU</span>
<span class="k">namespace</span> <span class="n">ops</span> <span class="o">=</span> <span class="n">paddle</span><span class="o">::</span><span class="n">operators</span><span class="p">;</span>
<span class="n">REGISTER_OP_GPU_KERNEL</span><span class="p">(</span><span class="n">mul</span><span class="p">,</span> <span class="n">ops</span><span class="o">::</span><span class="n">MulKernel</span><span class="o">&lt;</span><span class="n">paddle</span><span class="o">::</span><span class="n">platform</span><span class="o">::</span><span class="n">GPUPlace</span><span class="p">,</span> <span class="kt">float</span><span class="o">&gt;</span><span class="p">);</span>
<span class="n">REGISTER_OP_GPU_KERNEL</span><span class="p">(</span><span class="n">mul_grad</span><span class="p">,</span>
<span class="n">ops</span><span class="o">::</span><span class="n">MulGradKernel</span><span class="o">&lt;</span><span class="n">paddle</span><span class="o">::</span><span class="n">platform</span><span class="o">::</span><span class="n">GPUPlace</span><span class="p">,</span> <span class="kt">float</span><span class="o">&gt;</span><span class="p">);</span>
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