Scal算子实现

概述

BLAS Scal算子实现，包含实数向量缩放（Sscal）和复数向量缩放（Cscal）。

Scal（Scale）算子实现了向量缩放运算，是BLAS基础线性代数库中的核心算子之一。

该算子包含以下接口：

• aclblasSscal：实数向量乘以标量，x[i] = alpha * x[i]
• aclblasCscal：复数向量乘以复数标量，(a+bi)*(c+di) = (ac-bd) + (ad+bc)i

产品支持情况

产品	是否支持	架构
Ascend 950PR / Ascend 950DT	✓	arch35
Atlas A3 训练系列产品/Atlas A3 推理系列产品	✓	arch22
Atlas A2 训练系列产品/Atlas A2 推理系列产品	✓	arch22

目录结构介绍

blas/scal/
├── README.md                       // 说明文档
├── arch22/
│   ├── cscal_host.cpp              // Cscal Host 侧实现（arch22）
│   ├── cscal_kernel.cpp            // Cscal Kernel 侧实现（arch22）
│   ├── sscal_host.cpp              // Sscal Host 侧实现（arch22）
│   └── sscal_kernel.cpp            // Sscal Kernel 侧实现（arch22）
└── arch35/
    ├── sscal_host.cpp              // Sscal Host 侧实现（arch35）
    ├── sscal_kernel.cpp            // Sscal Kernel 侧实现（arch35）
    └── sscal_tiling_data.h         // Sscal Tiling 数据结构（arch35）

测试代码位于 test/scal/：

test/scal/
├── cscal/
│   ├── CMakeLists.txt              // 编译工程文件
│   └── arch22/
│       └── cscal_test.cpp          // 精度测试（arch22）
└── sscal/
    ├── CMakeLists.txt              // 编译工程文件
    ├── sscal_param.h               // CSV 参数解析
    ├── sscal_golden.h              // CPU golden（调用 cblas_sscal）
    └── arch35/
        ├── sscal_test.cpp          // GTest 精度测试（arch35）
        ├── sscal_test.csv          // CSV 测试用例
        └── sscal_npu_wrapper.h     // NPU 调用封装

算子描述

Sscal（实数向量缩放）

• 算子功能：

sscal算子实现了实数向量x乘以标量alpha。对应的数学表达式为：

x[i] = alpha * x[i]  (i = 0 .. n-1，步长为 incx)

• 对应的接口为：

aclblasStatus_t aclblasSscal(aclblasHandle_t handle, int n, const float* alpha, float* x, int incx);

参数	sscal 参数说明
参数列表	Param.	Memory	in/out	含义
	handle	host	in	ACL 流 handle，用于传入 stream。
	n		in	向量 x 中的元素个数。
	alpha	host	in	标量乘数（float 指针）。
	x	device	in/out	float 向量，包含 n 个元素。

• 算子规格：

  算子类型 (OpType)	Sscal
  算子输入	name	shape	data type	format
  	x	N	float	ND
  算子输出	x	N	float	ND
  核函数名	sscal_kernel

• 算子实现：

  根据步长分两条路径：

  • incx=1 路径（AIV）：单kernel sscal_aiv_kernel 实现。Host侧通过GetAivCoreCount()获取AIV核数并均分元素到各核，Tiling数据通过值传递（无需GM分配）。使用 TPipe + TQue(VECIN/VECOUT) 双队列流水：(1) MTE3: DataCopy / DataCopyPad 将 x 从 GM 搬入 UB（32B 对齐，tail 用 Pad 补齐）；(2) V: Muls 指令完成向量乘标量；(3) MTE3: DataCopy / DataCopyPad 将结果写回 GM。多核并行按 AIV core 数量均分 n 个元素，每个 core 处理 perCoreN 个（ELEMENTS_PER_BLOCK=8 对齐），末尾 core 吸收余数，Tile 循环避免 UB 溢出。
  • incx≠1 路径（SIMT）：单kernel sscal_simt_kernel 实现。通过SIMT多线程并行，每个线程按步长跨步访问向量元素并完成乘标量操作。

  Host侧为异步执行，不包含流同步操作，由调用方负责同步。

Cscal（复数向量缩放）

• 算子功能：

cscal算子实现了复数向量x乘以复数标量alpha。对应的数学表达式为：

x = alpha * x

复数乘法公式：(real, imag) * (alpha_r, alpha_i) = (real*alpha_r - imag*alpha_i, real*alpha_i + imag*alpha_r)

• 对应的接口：

int aclblasCscal(aclblasHandle handle, std::complex<float> *x, const std::complex<float> alpha,
                 const int64_t n, const int64_t incx);

参数	cscal 参数说明
参数列表	Param.	Memory	in/out	含义
	handle	host	in	ACL流handle，用于传入stream。
	x	device	in/out	复数向量，包含n个complex元素。
	alpha	host	in	用于乘法的复数标量。
	n		in	向量x中的复数元素个数。
	incx		in	x中连续元素之间的步长。

• 算子规格：

  算子类型(OpType)	Cscal
  算子输入	name	shape	data type	format
  	x	N	complex	ND
  算子输出	x	N	complex	ND
  核函数名	cscal

• 算子实现：

  将复数向量从GM搬运到UB，使用vreducev2进行虚实分离，分别计算实部实部、实部虚部、虚部实部、虚部虚部，再使用add_v合并结果，最后通过vgather进行虚实合并并搬运回GM。

• 调用实现 使用内核调用符<<<>>>调用核函数。

测试用例覆盖

测试基于 GTest + CSV 驱动框架，golden 实现调用 Netlib BLAS cblas_sscal。

分组	用例数	覆盖场景
异常	5	x空指针、n=0提前退出、n<0提前退出、incx=0无效入参
L0	6	AIV路径(incx=1)：n=1/2/4/32/128/512
L1	25	AIV路径(incx=1)：alpha=0/1/负/小/大、n=64~16384、全零/全一/NaN/Inf/Extreme特殊数据、非2幂n=7/33/100/1000
L2	18	SIMT路径(incx≠1)：incx=2/3/5/7/11、负步长incx=-1/-2/-3、alpha=0/负/小

编译运行

在仓库根目录下执行如下步骤，编译并运行算子测试。

• 配置环境变量

  source /usr/local/Ascend/cann/set_env.sh
  

• 编译并执行测试

  bash build.sh --ops=sscal --run --soc=ascend950
  bash build.sh --ops=cscal --run
  

  执行结果如下，说明精度对比成功。

  [PASS] sscal_test