【ESWIN实习】第一次培训笔记（宁宇leader主讲）

最新推荐文章于 2024-03-07 17:59:56 发布
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本文介绍了ESWIN公司的AI芯片软件栈，包括自主轻量级推理框架、AI性能分析工具、并行计算编译器等内容。文章还探讨了软件栈如何支持TensorFlow等主流框架，并深入讨论了算子优化、性能调优等关键议题。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

培训主题：要做什么？能做什么？需要做什么？

成熟的AI软件团队

  • 开发了从底层驱动，AI算子库，并行计算框架，AI框架的完整工具链
  • 对接了Tensorflow等通用框架，用户程序可以零修改运行到自主AI芯片上
  • 开发了自主轻量级推理框架，实现模型转换，图优化，高效运行推理模型
  • 开发了AI性能分析，量化等工具
  • 开发了基于LLVM/GCC 的并行计算编译器，OpenCL 编译器

ESWIN 是一个芯片公司，成都site主要是软件团队！

一个芯片能不能卖，卖的如何，决定性因素除了硬件还有软件！

  • 软件做到什么程度，用户用的顺手与否？
  • 它的工具是否丰富？
  • 对生态支持完不完善？

以上因素综合决定了它在后期市场上的表现！

软件团队主要是配合硬件在市场上与客户对接！

涉及面广，深度比较深，从下往上：指令集、架构都是自己开发的。

从编译、驱动、框架、模型算法、应用（对接通用的训练框架、AI框架）

底层的话用的是 RISC-V 的指令集，一个趋势。指令集演变趋势：x86 -> ARM -> RISC-V

RSIC-V除了通用的指令集，针对AI加速（PINT平台）制定了自己的指令。

自组指令的支持，编程上性能优化。涉及东西比较多。

底层基于Linux平台开发，涉及到内核态、用户态的驱动。

驱动作用，让硬件怎么样可以用软件的方式去驱动！

并行计算：

  • NVIDIA 通过 CUDA 对接 GPU
  • ESWIN 通过 OpenCL 对接 PINT

EAS0020软件栈

  • 通过第一代产品迭代，已形成较为完整AI软件栈
  • 可以与已有通用框架无缝对接
    • 无缝对接Tensorflow
    • 用户程序零改动运行

对 Tensorflow 的后端进行支持，Tensorflow 默认是基于CUDA，PINT 即把基于CUDA的后端直接port到基于PINT的后端。

利用其存储生态，训练推理框架可以直接对接到我们的产品上！

NVIDIA 是利用CUDA这样一个库，来后面对接实现自己的算子，在他们厂的硬件上进行运算和加速！
PINT 是利用OpenCL这样一个库，针对各个算子，针对自己的硬件平台进行功能实现和性能优化！

曾颖超主要做算子的优化这方面的！

优化的跟平台和硬件设计特别相关，

在这里插入图片描述

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从客户来讲，基于成熟的硬件训练平台，如TensorFlow等，结合自己的业务会生成自己的算法或模型。不会愿意花费太多的精力在另一个平台上学东西。因此PINT 框架支持了模型转换、性能调优。

用户可以拿他们的模型在PINT上方便的部署，并且对性能进行一定的调优。

驱动框架是下面的驱动和通用平台之间的适配层。目前主要是OpenCL，但是也提供了类似CUDA的Driver API的PINT API。

进来的同学：应用、算子、RTL（仿真）【不太偏底层】

RTL说白了，可能就是利用API或OpenCL加速一些相应的计算，应用领域不一样，实现方式略有不同！

为了支持这种生态，进行了接口上的适配和功能上的实现。

软件栈

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编程模型

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APU成都软件团队介绍

mcore + ncore = APU

在这里插入图片描述

指令架构

  • RISC-V、Spc/Customer、GCC/LLVM

系统集成

  • Driver PCIe/Decoder/UAP、Framework OpenCL/PintUP

运行框架

  • Training TensorFlow、Inference PintMini

算子算法

  • Multiple Scenario、Detect/Identify/Track/…

应用工具

  • Debug/Performance/Demo

自动化测试

  • CI/CD Jenkins

协同验证

  • Simulation/FPGA/ASIC

项目管理

  • Confluence（会议、文档）/Jira（任务）/Bitbucket（代码）
  • OA（事务的处理：请假出差、财务上的流程）

成都软件团队

  • 系统驱动【编译、内核态用户态实现】
  • 系统应用【API、Demo、用户对接比较多】
  • 框架【对主流AI框架移植，自有的高效推理框架实现小组】
  • 算子【针对硬件平台进行功能实现、性能加速的小组】
  • 算法【针对项目的模型的调试，现有及以后算法趋势的研究，对产品的架构和设计提供参考】
  • 测试

硬件介绍

并行加速的芯片，可以同时运算的计算单元。主要概念就是core，基于RSIC-V指令，是标量计算。

AI里面运算量比较大的，如矩阵运算等，PINT也有一些硬件加速，如Systolic Array。

PINT core 类比 NVIDIA 的 CUDA Core
Systolic Array 类比 NVIDIA 的 Tensor Core
core也是分区域的，8个core是一组PE，PE 类比 NVIDIA 的 SM

Systolic Array对卷积和矩阵运算效率比较高！在CV领域，对特定计算进行加速，对性能提示！

各个core连接到Interconnection Network进行处理，进行并行计算的时候，各个core都可以对自己需要的一些数据进行处理，处理完之后，在框架上得到想要的结果。

对外的接口，产品有两种形态，一种加速卡，一个叫边缘盒子，对外接口的话通过PCIE对host端进行交互！

芯片架构介绍

在这里插入图片描述

做算子对具体的硬件设计要求比较高，特别在计算里面对性能提升多的，比如存储的访问，对计算加速的特殊指令使用。

在这里插入图片描述
core的计算，它的性能，数据流怎么走？

core对资源的访问，分了几级的存储，比如说对它自己来讲有Dcache，其他 core 不能访问它的Dcache。故Dcache对该core来讲是访问最快的！

对于所有core 来讲，有shared-cache，全局的。

在shared-cache以下有一个DDR。

很多算子要提升性能，就是在这里考虑很多事情，比如访问的存储资源的空间的分配，怎么比较优！
优即该资源在对应的Dcache里就能拿到，没必要去其他地方去取。有点类似Local Memory。

性能分析和调优，即访

在这里插入图片描述

异构并行加速器的框架

在这里插入图片描述
ncore：实现并行的能力
mcore：相当于对并行core的汇总的一个关系

不退出设备的前提实现多个并行处理！NVIDIA的CUDA不能这样！

Pint OpenCL简介

  • OpenCL针对并行计算的通用框架，接口的规范工作。
  • 异构并行计算机能加速计算任务的完成，异构框架下的加速器衍生出了多种类型，如GPU、FPGA、APU、TPU等，每种类型的加速器也会有不同厂家产品，如AMD、NVIDIA、Intel等，各厂商通常仅仅提供对于自己设备编程的实现，这样对上层应用的规范和迁移带来困难。
  • OpenCL（Open Computing Language），旨在满足上述需求， 它是一个通用的由很多公司和组织共同发起的多CPU\GPU\其他芯片异构计算（heterogeneous）的标准，它是跨平台的。
  • OpenCL（ 官网链接）的标准定义和学习资料在官网和互联网上都非常容易获取，不多做赘述。
  • OpenCL编程模型的系统框图如下边：

在这里插入图片描述

相当于针对并行计算的通用框架，进行接口的规范。

利用OpenCL框架做，也是考虑到生态，我们的东西与其他第三方的进行对接，采用相应的标准，对后续的拓展和兼容是比较好的，可以省下后续的成本。

框架和应用也是通过OpenCL的方式把它封装起来！

算子在设备端运行，主要用的RSIC-V编译器，将我们的算子通过OpenCL的语法，将其编译成我们设备端能运行的形式。

基本上软件实现的从上到下的一个框架

设备代码编译与运行

  • 使用OpenCL Kernel Wrapper/C++编程方式
  • 实现kernel函数（可使用完整C++语法），记为cpp_kernel
  • cpp_kernel包装成标准C语言可以调用的函数，记为clinkage_kernel
  • 使用riscv-gcc编译器，将clinkage_kernel编译为静态库（.a文件）
  • 将clinkage_kernel包装成opencl C语法的kernel函数，记为ocl_kernel
  • 编写CPU端opencl程序。使用build from source的方式，将ocl_kernel源码文件送入opencl与生成的静态库一起进行编译。之后创建kernel，运行kernel。

问题提问

  • 结合自己要从事方向
  • 并行计算的芯片公司，做出来的东西可能要给客户用，怎么样能把自己做的事融入到项目里面来。
  • 要做些什么？要做的是哪些？要做到哪些程度？免得自己不清楚在软件里面的定位！
  • 疑问、疑惑对工作有哪些改善的？
  • 对任务的要求急不急啊？
  • 怎么分配任务？
  • 平时怎么汇报任务？汇报方式？
  • 例会是结合每个小组。
  • 开会是以什么样的方式的组织？
  • 进来之后有个仪式感？
  • 遇到问题找哪些人？上下游做什么的？你做的工作是哪一部分？
  • 性能调优是根据什么调优的？
    • 细一点：counter等…，在计算过程中，在访问资源的过程中有没有达到很好的利用。
    • 大一点：结合模型，借助性能分析工具，通过打点的方式，知道它在设备上的占用情况是不是已经让设备一直不停的再动。
    • 高一点：整个业务上，多个模型，多个进程等等，把任务分配合理，设备利用起来等！
  • 老员工也在学
  • CV、仿真加速、区块链、大数据分析
  • 多交流

类似寒武纪这样的AI公司，纯做推理，讲究功耗性能比，单位功耗里面输出多少算力。在硬件上考虑很多东西，他们一个比较常用的方法就是算法硬件化。（用ASIC方式实现）

  • 优点：功耗很低，面积很小，速度很快！
  • 弊端：模型支持有限制

ESWIN与这些纯做推理AI公司主要区别：

  • 定位不同，导致了实现细节不同，进而在软件层面工作的差异，ESWIN主要做通用型的硬件加速，通用型指很多实现是靠软件来实现的！比如：算子实现、任务调度等都是通过可编程的方式实现，对于软件来讲，灵活度比较大，挑战性比较高，优化能力都会有一个很高的要求！

对于ASIC，主要把网络的流程打成一个流，以状态机的方式流动。

两者实现场景有些不一样！

ESWIN人不多，但同时做很多东西！实现的方式决定了很多东西需要自己去做。

【优化算法】MATLAB求解最短路径问题
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#### 一、项目背景与目标 - **项目名称**：微信签到小程序 - **提出者**：林老师 - **开发者团队**：Eight_Real_Man队 - **开发目的**： - 提供简单便捷的签到方式。 - 结合人脸识别技术提高签到准确性与安全性。...
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文章的作者李向东、刘清华和陈静关注于BP神经网络的非线性映射能力和灵活的网络结构，他们使用MATLAB构建了BP神经网络模型，并对一个店铺2021年的笔记本电脑销售数据进行训练。通过Pearson相关系数分析，他们确定了...
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<think>首先，用户的问题是：“请问ESWIN串口通信配置指南”。我需要基于系统级指令和用户意图来回答。用户意图：用户可能正在查找与ESWIN相关的串口通信信息，涉及嵌入式系统或单片机开发中的串口使用方法。ESWIN可能是一个微控制器或开发板品牌，但我需要确认。从引用中，我看到STM32的引用[^1]，提到串口通信等，所以可能相关。参考引用：-引用[^1]：关于STM32微控制器，包括串口通信。-引用[^2]：关于古老CPU的晶体管历史，不太相关。-引用[^3]：关于计算复杂性理论，不直接相关。-引用[^4]：关于Modbus协议在RS232和RS485中的应用，涉及串口通信。所以，引用[^1]和[^4]可能相关，因为它们涉及串口通信。我的回答结构必须清晰，帮助用户逐步解决问题。系统指令要求：-所有行内数学表达式用$...$。-独立公式用$$...$$。-LaTeX语法正确。-使用中文回答。-生成相关问题。-在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，如[^1]。用户提到了“ESWIN”，我需要假设ESWIN可能是一个类似STM32的微控制器平台。在现实中，ESWIN可能不是标准术语，但基于上下文，我应参考STM32或类似嵌入式系统的串口配置。从引用[^1]：它详细介绍了STM32的外设操作，包括串口通信。引用[^4]涉及Modbus协议，但用户询问串口通信配置，所以我应优先引用[^1]。回答步骤：1.**介绍ESWIN串口通信**：解释什么是串口通信及其在ESWIN中的重要性。2.**配置步骤**：提供逐步指南，如何配置ESWIN的串口。-包括硬件设置（如引脚连接）、软件设置（如初始化代码）。-使用代码示例，类似示例中的Python代码，但ESWIN可能用C语言。3.**参考引用**：自然地融入引用。例如，在讨论串口通信时，引用[^1]关于STM32的指南。4.**生成相关问题**：在末尾添加相关问题，用§§相关问题§§分隔。由于用户指定了“ESWIN”，我需要基于可用信息。引用中没有直接提到ESWIN，所以我应推断它为类似STM32的设备。或许ESWIN是某个特定产品，但我应假设它涉及嵌入式串口通信。回答内容：-开头：解释串口通信在嵌入式系统中的作用。-主体：-硬件配置：如连接UART引脚。-软件配置：使用HAL库或固件库初始化UART。-代码示例：提供C代码片段。-测试方法：如何发送和接收数据。-结尾：总结并添加相关问题。引用使用：-例如，“在STM32中，串口通信涉及GPIO配置和UART初始化[^1]。”自然地添加。生成相关问题：-类似示例：3个问题。-例如：1.ESWIN串口通信的常见问题？2.如何优化ESWIN的串口性能？3.ESWIN串口在工业自动化中的应用？确保LaTeX正确：用户问题中没有数学，但如果有变量，如波特率，用行内格式，如$9600$bps。完整回答结构：-标题或开头：ESWIN串口通信配置指南-步骤指南-代码块-相关问题最后，用中文回答。</think>### ESWIN串口通信配置指南 串口通信（UART）是嵌入式系统中常用的数据交换方式，广泛应用于设备间通信、调试和传感器数据采集。ESWIN 可能指一种基于 ARM Cortex-M 内核的微控制器平台（类似 STM32），其串口配置涉及硬件连接和软件初始化。本指南基于嵌入式开发通用原则，并结合参考资源中的最佳实践，提供逐步配置步骤。以下内容假设您使用 ESWIN 开发板及相关开发环境（如 Keil MDK 或 STM32CubeIDE），并参考了 STM32 的串口操作指南[^1] 和 Modbus 协议在工业通信中的应用[^4]。 #### 1. **硬件配置** - **引脚连接**：ESWIN 微控制器通常提供多个 UART 接口（如 UART1、UART2）。确保正确连接： - TX（发送）引脚连接到接收设备的 RX 引脚。 - RX（接收）引脚连接到发送设备的 TX 引脚。 - GND（地线）必须共享以避免噪声干扰。 - 对于 RS232 或 RS485 标准，可能需要外部电平转换芯片（如 MAX3232），这在工业自动化中常见[^4]。 - **波特率设置**：根据设备需求选择标准波特率，如$9600$、$115200$ bps。确保所有通信设备使用相同波特率。 #### 2. **软件配置** 使用固件库（如 HAL 库）初始化 UART。以下是基于 STM32 HAL 库的 C 语言示例代码（ESWIN 平台类似），适用于串口发送和接收数据。核心步骤包括： - **初始化 UART 参数**：设置波特率、数据位、停止位和校验位。 - **启用中断**（可选）：用于异步数据接收，提高效率。 - **测试通信**：发送测试数据并验证接收。 ```c #include "stm32f1xx_hal.h" // 假设使用 STM32 HAL 库，ESWIN 平台需替换为相应头文件 UART_HandleTypeDef huart1; // 定义 UART 句柄 void UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; // 使用 UART1 接口 huart1.Init.BaudRate = 115200; // 波特率 $115200$ bps huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; // 8 位数据位 huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; // 1 位停止位 huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; // 无校验位 huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; // 发送和接收模式 huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; // 无硬件流控制 HAL_UART_Init(&huart1); // 初始化 UART } int main(void) { HAL_Init(); // 初始化 HAL 库 UART_Init(); // 调用 UART 初始化函数 char testMsg[] = "Hello ESWIN!\r\n"; // 测试消息 while (1) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)testMsg, strlen(testMsg), HAL_MAX_DELAY); // 发送数据 HAL_Delay(1000); // 延迟 1 秒 } } // UART 接收中断处理（示例） void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART1) { uint8_t rxData; HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxData, 1); // 重新启用中断接收 // 处理接收到的数据 rxData } } ``` - **说明**： - 在 ESWIN 平台，需根据具体型号修改`Instance`（如改为 UART2）和头文件。 - 波特率计算基于系统时钟频率，公式为 $\text{BaudRate} = \frac{\text{System Clock}}{\text{USARTDIV}}$，其中 USARTDIV 是分频系数[^1]。 - 启用中断时，需在初始化后调用`HAL_UART_Receive_IT()`启动接收。 #### 3. **测试与调试** - **工具使用**：连接 PC 串口调试助手（如 Putty 或 Tera Term），设置匹配的波特率，发送和接收数据。 - **常见问题**： - 无数据传输：检查引脚连接和 GND 共享。 - 数据错误：验证波特率是否一致，或添加校验位。 - 在工业场景中，可集成 Modbus 协议实现设备控制[^4]。 - **优化建议**：使用 DMA（直接内存访问）减少 CPU 负载，或结合 RTOS（如 FreeRTOS）管理多任务通信[^1]。 #### 4. **参考资源** - STM32 的 UART 配置详细指南，包括外设操作和调试技巧[^1]。 - Modbus 协议在 RS232/RS485 中的应用，可扩展 ESWIN 的工业通信能力[^4]。 通过以上步骤，您可以高效配置 ESWIN 的串口通信。如果遇到平台特定问题，建议查阅 ESWIN 官方文档或开发社区资源。
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