全志Tina_NPU开发部署说明

1 前言

1.1 读者对象

本文档(本指南)主要适用于以下人员:

• 技术支持工程师

• 软件开发工程师

• AI 应用案客户

2 正文

2.1 NPU 开发简介

• 支持int8/uint8/int16 量化精度,运算性能可达1TOPS.

• 相较于GPU 作为AI 运算单元的大型芯片方案,功耗不到GPU 所需要的1%.

• 可直接导入Caffe, TensorFlow, Onnx, TFLite,Keras, Darknet, pyTorch 等模型格式.

• 提供AI 开发工具:支持模型快速转换、支持开发板端侧转换API、支持TensorFlow, TFLite, Caffe, ONNX, Darknet, pyTorch 等模型.

• 提供AI 应用开发接口:提供NPU 跨平台API.

2.2 开发流程

NPU 开发完整的流程如下图所示:

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###2.3 模型训练

在模型训练阶段,用户根据需求和实际情况选择合适的框架(如Caffe、TensorFlow 等)进行训练得到符合需求的模型。也可直接使用已经训练好的模型, 对于基

于已有的算法模型部署来讲,可以不用经过模型训练阶段.

2.4 模型转换

此阶段为通过Acuity Toolkit 把模型训练中得到的模型转换为NPU 可用的模型NBG 文件。

2.5 程序开发

最后阶段为基于VIPLite API 开发程序实现业务逻辑。

2.6 acuity Toolkit

Allwinner 提供acuity toolkit 开发套件进行模型转换、推理运行和性能评估。

用户通过提供的python 接口可以便捷地完成以下功能:

1)模型转换:支持Caffe,TensorFlow Lite, Tensorflow, ONNXDarknet NBG 模型导入导出,后续能够在硬件平台上加载使用。

2)模型推理:能够在PC 上模拟运行模型并获取推理结果,也可以在指定硬件平台上运行模型并获取推理结果。

3)性能评估:能够在PC 上模拟运行并获取模型总耗时及每一层的耗时信息,也可以通过联机

调试的方式在指定硬件平台上运行模型,并获取模型在硬件上运行时的总时间和每一层的耗时信息。

此文档主要介绍模型转换和基于NPU 程序开发,不涉及模型训练的内容。

<think>好的,用户想了解NPU如何支持大型模型在本地进行部署和运算的方法或教程。我需要先回顾已有的引用内容,看看哪些信息可以直接应用。 根据引用[2],NPU是专为神经网络计算设计的,能高效处理并行任务,提升图像识别、自然语言处理等领域的性能,这对大模型推理有帮助。引用[3]提到全志TinaNPU支持模型转换,如Caffe、TensorFlow Lite等格式的导入导出,这可能涉及模型优化步骤。引用[4]讨论了量化方法,需要确定浮点范围,这对模型压缩很重要。 接下来需要整合这些信息,分步骤说明NPU部署大模型的方法。首先,模型优化和压缩是关键,可能包括量化和剪枝。然后模型转换,将训练好的模型转换为NPU支持的格式。接着是硬件集成,需要驱动和中间件支持。最后是性能调优,如内存管理和算子优化。 还要考虑用户可能需要具体步骤或工具,比如推荐厂商提供的SDK,或者量化工具的使用。此外,可能涉及代码示例,比如模型转换的脚本或部署的代码片段。 需要确保回答结构清晰,分点说明,并引用相关引用。同时,生成的相关问题要围绕模型优化、工具使用、挑战和量化方法展开。</think>### NPU支持大型模型本地部署与运算方法 #### 一、核心原理 NPU(神经网络处理器)通过专用指令集和硬件加速架构,可对$y=Wx+b$这类矩阵运算实现百倍于CPU的能效比。其核心能力体现在对卷积计算、注意力机制等神经网络算子实现硬件级加速[^2]。 #### 二、实施步骤 1. **模型优化** - 量化压缩:将浮点模型转换为8位定点模型,计算范围确定公式: $$ Q = \text{round}\left(\frac{255 \times (R - R_{min})}{R_{max} - R_{min}}\right) $$ 可减少75%内存占用[^4] - 算子融合:将Conv+BN+ReLU合并为单算子 - 层剪枝:移除冗余网络层 2. **模型转换** 使用厂商工具链(如全志Tina NPU SDK)执行: ```bash # 示例模型转换命令 tf2npu --input model.pb --output npu_model.bin --quantize int8 ``` 支持ONNX/TensorFlow/Caffe等格式转换[^3] 3. **硬件集成** - 加载NPU驱动模块 - 配置DMA内存通道 - 部署轻量级推理框架(如Tengine) 4. **性能调优** - 内存复用:通过内存池管理减少分配开销 - 流水线并行:重叠数据搬运与计算 - 算子优化:针对NPU指令集重构计算图 #### 三、典型工具链 | 工具类型 | 示例 | 功能 | |----------------|----------------------|-------------------------| | 模型转换器 | TensorRT、SNPE | 格式转换与量化 | | 性能分析器 | Vtune、Arm Streamline | 热点分析与瓶颈定位 | | 部署框架 | OpenVINO、MNN | 运行时管理与资源调度 | #### 四、实战案例 基于全志V853芯片部署BERT模型的代码框架: ```c++ // 初始化NPU上下文 npu_context ctx = create_npu_context(); // 加载模型 npu_model model = load_model(ctx, "bert.bin"); // 创建张量 tensor input_tensor = create_input_tensor(model); // 执行推理 run_model(model, input_tensor); // 获取输出 float* logits = get_output_data(model); ```
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