AscendAntiQuant
产品支持情况
功能说明
按元素做伪量化计算,比如将int8_t数据类型伪量化为half数据类型,计算公式如下:
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PER_CHANNEL场景(按通道量化)
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不使能输入转置
groupSize = src.shape[0] / offset.shape[0]
dst[i][j] = scale[i / groupSize][j] * (src[i][j] + offset[i / groupSize][j])
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使能输入转置
groupSize = src.shape[1] / offset.shape[1]
dst[i][j] = scale[i][j / groupSize] * (src[i][j] + offset[i][j / groupSize])
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PER_TENSOR场景 (按张量量化)
**dst[i][j] = scale * (src[i][j] + offset)**l
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PER_TOKEN场景 (按token量化)

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PER_GROUP场景 (按组量化)
根据输入数据类型的不同,当前PER_GROUP分为两种场景:fp4x2_e2m1_t/fp4x2_e1m2_t场景(后续内容中简称为float4场景)和int8_t/hifloat8_t/fp8_e5m2_t/fp8_e4m3fn_t场景(后续内容中简称为b8场景)。
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fp4x2_e2m1_t/fp4x2_e1m2_t场景(float4场景)
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groupSize可配置接口
定义group的计算方向为k方向,src在k方向上每groupSize个元素共享一组scale。src的shape为[m, n]时,如果kDim=0,表示k是m方向,scale的shape为[(m + groupSize - 1) / groupSize, n];如果kDim=1,表示k是n方向,scale的shape为[m,(n + groupSize - 1) / groupSize]。isTranspose为True表示src,scale,dst都是转置的矩阵。
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k为m方向,即公式中i轴为group的计算方向:(kDim=0同时isTranspose=False)或者(kDim=1同时isTranspose=True)
dst[i][j] = scale[i / groupSize][j] * src[i][j]
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k为n方向,即公式中j轴为group的计算方向:(kDim=0同时isTranspose=True)或者(kDim=1同时isTranspose=False)
dst[i][j] = scale[i][j / groupSize] * src[i][j]
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groupSize固定为32
isTranspose为True表示src,scale,dst都是转置的矩阵。
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不使能输入转置(isTranspose=False)
dst[i][j] = scale[i / groupSize][j] * src[i][j]
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使能输入转置(isTranspose=True)
dst[i][j] = scale[i][j / groupSize] * src[i][j]
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int8_t/hifloat8_t/fp8_e5m2_t/fp8_e4m3fn_t场景(b8场景)
定义group的计算方向为k方向,src在k方向上每groupSize个元素共享一组scale和offset。src的shape为[m, n]时,如果kDim=0,表示k是m方向,scale和offset的shape为[(m + groupSize - 1) / groupSize, n];如果kDim=1,表示k是n方向,scale和offset的shape为[m,(n + groupSize - 1) / groupSize]。offset是可选输入。isTranspose为True表示src,scale,dst都是转置的矩阵。
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k为m方向,即公式中i轴为group的计算方向:(kDim=0同时isTranspose=False)或者(kDim=1同时isTranspose= True)

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k为n方向,即公式中j轴为group的计算方向:(kDim=0同时isTranspose=True)或者(kDim=1同时isTranspose =False)

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实现原理
如上图所示,为AscendAntiQuant的典型场景算法框图,计算过程分为如下几步,均在Vector上进行:
- 精度转换:将输入src转换为half类型;
- 计算offset:当offset为向量时做Add计算,当offset为scalar时做Adds计算;
- 计算scale:当scale为向量时做Mul计算,当scale为scalar时做Muls计算。
图 2 isTranspose为False且输出为bfloat16的AscendAntiQuant算法框图

在Atlas A2 训练系列产品/Atlas A2 推理系列产品上,当输出为bfloat16时,计算过程分为如下几步:
- src精度转换:将输入的src转换为half类型,再转换为float类型,存放到tmp1;
- offset精度转换:当输入的offset为向量时转换为float类型,存放到tmp2,为scalar时做Cast转换为float类型;
- 计算offset:当输入的offset为向量时与tmp2做Add计算,为scalar时做Adds计算;
- scale精度转换:当输入的scale为向量时转换为float类型,存放到tmp2,为scalar时做Cast转换为float类型;
- 计算scale:当输入的scale为向量时用tmp2做Mul计算,为scalar时做Muls计算;
- dst精度转换:将tmp1转换为bf16类型。
图 3 AscendAntiQuant PER_TOKEN/PER_GROUP算法框图

PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景的计算逻辑如下:
- 读取数据:连续读取输入src;根据不同的场景,对输入scale和offset,采用不同的读取方式;例如,PER_TOKEN场景做Broadcast处理,PER_GROUP场景做Gather处理;
- 精度转换:根据不同输入的数据类型组合,对src/scale/offset进行相应的数据类型转换;
- 计算:对类型转换后的数据做加乘操作;
- 精度转换:将上述加乘操作得到的计算结果转换成dstT类型,得到最终输出。
函数原型
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通过sharedTmpBuffer入参传入临时空间
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PER_CHANNEL场景(按通道量化)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const LocalTensor<OutputDataType>& offset, const LocalTensor<OutputDataType>& scale, const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_CHANNEL场景(按通道量化,不带offset)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const LocalTensor<OutputDataType>& scale, const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_TENSOR场景 (按张量量化)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const OutputDataType offset, const OutputDataType scale, const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_TENSOR场景 (按张量量化,不带offset)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType> &dst, const LocalTensor<InputDataType> &src, const OutputDataType scale, const LocalTensor<uint8_t> &sharedTmpBuffer, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_GROUP float4场景(按组量化)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const LocalTensor<fp8_e8m0_t>& scale, const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景(按token量化)/(按组量化)
template <typename dstT, typename srcT, typename scaleT, const AscendAntiQuantConfig& config, const AscendAntiQuantPolicy& policy> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<dstT>& dstTensor, const LocalTensor<srcT>& srcTensor, const LocalTensor<scaleT>& scaleTensor, const LocalTensor<scaleT>& offsetTensor,const LocalTensor<uint8_t>& sharedTmpBuffer, const AscendAntiQuantParam& para)
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接口框架申请临时空间
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PER_CHANNEL场景
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const LocalTensor<OutputDataType>& offset, const LocalTensor<OutputDataType>& scale, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_TENSOR场景
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const OutputDataType offset, const OutputDataType scale, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_GROUP float4场景(groupSize固定为32)
template <typename InputDataType, typename OutputDataType, bool isTranspose> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<OutputDataType>& dst, const LocalTensor<InputDataType>& src, const LocalTensor<fp8_e8m0_t>& scale, const uint32_t k, const AntiQuantShapeInfo& shapeInfo = {}) -
PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景(groupSize可配置)
template <typename dstT, typename srcT, typename scaleT, const AscendAntiQuantConfig& config, const AscendAntiQuantPolicy& policy> __aicore__ inline void AscendAntiQuant(const LocalTensor<dstT>& dstTensor, const LocalTensor<srcT>& srcTensor, const LocalTensor<scaleT>& scaleTensor, const LocalTensor<scaleT>& offsetTensor,const AscendAntiQuantParam& para)
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由于该接口的内部实现中涉及复杂的数学计算,需要额外的临时空间来存储计算过程中的中间变量。临时空间支持接口框架申请和开发者通过sharedTmpBuffer入参传入两种方式。
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接口框架申请临时空间,开发者无需申请,但是需要预留临时空间的大小。
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通过sharedTmpBuffer入参传入,使用该tensor作为临时空间进行处理,接口框架不再申请。该方式开发者可以自行管理sharedTmpBuffer内存空间,并在接口调用完成后,复用该部分内存,内存不会反复申请释放,灵活性较高,内存利用率也较高。
接口框架申请的方式,开发者需要预留临时空间;通过sharedTmpBuffer传入的情况,开发者需要为sharedTmpBuffer申请空间。临时空间大小BufferSize的获取方式如下:通过GetAscendAntiQuantMaxMinTmpSize中提供的接口获取需要预留空间的范围大小。
参数说明
表 1 模板参数说明
表 2 PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景模板参数说明
表 3 PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景支持的数据类型组合
表 4 接口参数说明
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,支持的数据类型为:half、bfloat16_t。 Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品,支持的数据类型为:half、bfloat16_t。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,PER_CHANNEL和PER_TENSOR场景下支持的数据类型为:int8_t、fp8_e4m3fn_t、fp8_e5m2_t、hifloat8_t,PER_GROUP float4场景下支持的数据类型为:fp4x2_e2m1_t、fp4x2_e1m2_t。 Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品,支持的数据类型为:int8_t、int4b_t。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,支持的数据类型为:half、bfloat16_t。 Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品,支持的数据类型为:half、bfloat16_t。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,PER_CHANNEL和PER_TENSOR场景下支持的数据类型为:half、bfloat16_t。PER_GROUP float4场景下支持的数据类型为:fp8_e8m0_t。 Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品,支持的数据类型为:half、bfloat16_t。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 临时空间大小BufferSize的获取方式请参考GetAscendAntiQuantMaxMinTmpSize。 |
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isTranspose为true时,src的shape为[N,K];isTranspose为false时,src的shape为[K,N]。 |
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设置参数offset和scale的shape信息,仅PER_CHANNEL场景(按通道量化)需要配置。 可选参数。在PER_CHANNEL场景,如果未传入该参数或者结构体中数据设置为0,将从offset和scale的ShapeInfo中获取offset和scale的shape信息。 struct AntiQuantShapeInfo {
uint32_t offsetHeight{0}; // offset 的高
uint32_t offsetWidth{0}; // offset 的宽
uint32_t scaleHeight{0}; // scale 的高
uint32_t scaleWidth{0}; // scale 的宽
};
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表 5 PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景接口参数说明
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,支持的数据类型为:int8_t、fp8_e4m3fn_t、fp8_e5m2_t、hifloat8_t、fp4x2_e1m2_t、fp4x2_e2m1_t。注意,对于fp4x2_e1m2_t、fp4x2_e2m1_t数据类型,仅在PER_GROUP场景下支持。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 临时空间大小BufferSize的获取方式请参考GetAscendQuantMaxMinTmpSize。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,支持的数据类型为:half、float、bfloat16_t、fp8_e8m0_t。 |
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类型为LocalTensor,支持的TPosition为VECIN/VECCALC/VECOUT。 Ascend 950PR/Ascend 950DT,支持的数据类型和scaleTensor保持一致。对于float4场景,offsetTensor不生效。 |
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量化接口的参数,AscendAntiQuantParam类型,具体定义如下: struct AscendAntiQuantParam {
uint32_t m;
uint32_t n;
uint32_t calCount;
uint32_t groupSize = 0;
}
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返回值说明
无
约束说明
- 不支持源操作数与目的操作数地址重叠。
- 操作数地址对齐要求请参见通用地址对齐约束。
- 输入输出操作数参与计算的数据长度要求32B对齐。
- 输入带转置场景,k需要32B对齐。
- 调用接口前,确保输入数据的size正确,offset和scale的size和shape正确。
- PER_TOKEN/PER_GROUP b8/float4场景,连续计算方向(即n方向)的数据量要求32B对齐。
调用示例
#include "kernel_operator.h"
template <typename InputType, typename OutType>
class AntiQuantTest
{
public:
__aicore__ inline AntiQuantTest() {}
__aicore__ inline void Init(GM_ADDR dstGm, GM_ADDR srcGm, GM_ADDR offsetGm, GM_ADDR scaleGm,
uint32_t elementCountOfInput, uint32_t elementCountOfOffset, uint32_t K)
{
elementCountOfInput = elementCountOfInput;
elementCountOfOffset = elementCountOfOffset;
k = K;
dstGlobal.SetGlobalBuffer((__gm__ OutType *)dstGm);
srcGlobal.SetGlobalBuffer((__gm__ InputType *)srcGm);
offsetGlobal.SetGlobalBuffer((__gm__ OutType *)offsetGm);
scaleGlobal.SetGlobalBuffer((__gm__ OutType *)scaleGm);
pipe.InitBuffer(queInSrc, 1, elementCountOfInput * sizeof(InputType));
pipe.InitBuffer(queInOffset, 1, elementCountOfOffset * sizeof(OutType));
pipe.InitBuffer(queInScale, 1, elementCountOfOffset * sizeof(OutType));
pipe.InitBuffer(queOut, 1, elementCountOfInput * sizeof(OutType));
pipe.InitBuffer(queTmp, 1, 67584);
}
__aicore__ inline void Process()
{
CopyIn();
Compute();
CopyOut();
}
private:
__aicore__ inline void CopyIn()
{
AscendC::LocalTensor<InputType> srcLocal = queInSrc.AllocTensor<InputType>();
AscendC::DataCopy(srcLocal, srcGlobal, elementCountOfInput);
queInSrc.EnQue(srcLocal);
AscendC::LocalTensor<OutType> offsetLocal = queInOffset.AllocTensor<OutType>();
AscendC::DataCopy(offsetLocal, offsetGlobal, elementCountOfOffset);
queInOffset.EnQue(offsetLocal);
AscendC::LocalTensor<OutType> scaleLocal = queInScale.AllocTensor<OutType>();
AscendC::DataCopy(scaleLocal, scaleGlobal, elementCountOfOffset);
queInScale.EnQue(scaleLocal);
}
__aicore__ inline void Compute()
{
AscendC::LocalTensor<InputType> srcLocal = queInSrc.DeQue<InputType>();
AscendC::LocalTensor<OutType> offsetLocal = queInOffset.DeQue<OutType>();
AscendC::LocalTensor<OutType> scaleLocal = queInScale.DeQue<OutType>();
AscendC::LocalTensor<OutType> dstLocal = queOut.AllocTensor<OutType>();
AscendC::LocalTensor<uint8_t> sharedTmpBuffer = queTmp.AllocTensor<uint8_t>();
AscendC::AntiQuantShapeInfo shapeInfo = {1, elementCountOfOffset, 1, elementCountOfOffset};
AscendC::AscendAntiQuant<InputType, OutType, false>(dstLocal, srcLocal, offsetLocal, scaleLocal, sharedTmpBuffer, k, shapeInfo);
queInSrc.FreeTensor(srcLocal);
queInOffset.FreeTensor(offsetLocal);
queInScale.FreeTensor(scaleLocal);
queTmp.FreeTensor(sharedTmpBuffer);
queOut.EnQue(dstLocal);
}
__aicore__ inline void CopyOut()
{
AscendC::LocalTensor<OutType> dstLocal = queOut.DeQue<OutType>();
AscendC::DataCopy(dstGlobal, dstLocal, elementCountOfInput);
queOut.FreeTensor(dstLocal);
}
private:
AscendC::TPipe pipe;
AscendC::TQue<AscendC::TPosition::VECIN, 1> queInSrc;
AscendC::TQue<AscendC::TPosition::VECIN, 1> queInOffset;
AscendC::TQue<AscendC::TPosition::VECIN, 1> queInScale;
AscendC::TQue<AscendC::TPosition::VECOUT, 1> queTmp;
AscendC::TQue<AscendC::TPosition::VECOUT, 1> queOut;
AscendC::GlobalTensor<OutType> dstGlobal;
AscendC::GlobalTensor<InputType> srcGlobal;
AscendC::GlobalTensor<OutType> offsetGlobal;
AscendC::GlobalTensor<OutType> scaleGlobal;
uint32_t elementCountOfInput;
uint32_t elementCountOfOffset;
uint32_t k;
}; // class AntiQuantTest
extern "C" __global__ __aicore__ void kernel_anti_quant(GM_ADDR dst, GM_ADDR src, GM_ADDR offset, GM_ADDR scale,
uint32_t elementCountOfInput, uint32_t elementCountOfOffset, uint32_t K)
{
AscendC::AntiQuantTest<InputType, OutType> op;
op.Init(dst, src, offset, scale, elementCountOfInput, elementCountOfOffset, K);
op.Process();
}
结果示例如下:
输入数据src(shape为[2,64],非转置场景):
[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]
offset(shape为[1,64]):
[2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2.
2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2.
2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2.]
scale(shape为[1,64]):
[3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3.
3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3.
3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3.]
输出数据dstLocal(shape为[2,64]):
[9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.
9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.
9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.
9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.
9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.
9. 9. 9. 9. 9. 9. 9. 9.]
PER_TOKEN/PER_GROUP b8场景调用示例如下。
// 注意m,n需从外部传入
constexpr static bool isReuseSource = false;
constexpr static AscendAntiQuantConfig config = {has_offset, has_transpose, -1};
constexpr static AscendAntiQuantPolicy policy = AscendAntiQuantPolicy::PER_TOKEN;
AscendAntiQuantParam para;
para.m = m;
para.n = n;
para.calCount = calCount;
AscendAntiQuant<dstType, srcType, scaleType, config, policy>(dstLocal, srcLocal, scaleLocal, offsetLocal, para);
