Ascend C UnitFlag特性说明

# UnitFlag

【免费下载链接】asc-devkit本项目是CANN 推出的昇腾AI处理器专用的算子程序开发语言，原生支持C和C++标准规范，主要由类库和语言扩展层构成，提供多层级API，满足多维场景算子开发诉求。项目地址: https://gitcode.com/cann/asc-devkit

特性说明：

unitFlag的核心功能体现为：Mmad和FixPipe接口引入了单元标志（unit-flag）机制，通过以内存块为粒度实现精细化的数据同步，从而有效降低同步延迟，提升系统整体性能。当UnitFlag开关打开后，对于L0C Buffer中的每个内存块（512B），提供一个单元标志位，用于指示该块是否可读或可写。

Mmad和Fixpipe接口设置unitFlag值为2/3后，系统会启动单元标志位。

当mmadParams.unitFlag == 2（0b10），开启unitFlag功能，在硬件执行完指令后，不改变单元标志位；

• 对于写操作（Mmad接口），如果单元标志位0，则硬件直接写入L0C Buffer；否则，如果单元标志位为1，则写操作会等待直到单元标志变为0；执行完成后将单元标志位保持为0；
• 对于读操作（Fixpipe接口），如果单元标志位1，则硬件直接读取L0C Buffer；否则，如果单元标志位为0，则读操作为等待直到单元标志变为1；执行完成后将单元标志位保持为1；

当mmadParams.unitFlag == 3（0b11），开启unitFlag功能，在硬件执行完指令后，改变单元标志位；

• 对于写操作（Mmad接口），如果单元标志位0，则硬件直接写入L0C Buffer；否则，如果单元标志位为1，则写操作会等待直到单元标志变为0；执行完成后将单元标志位设置成1；
• 对于读操作（Fixpipe接口），如果单元标志位1，则硬件直接读取L0C Buffer；否则，如果单元标志位为0，则读操作为等待直到单元标志变为1；执行完成后将单元标志位设置成0；

根据上述特性，如果用户在进行A矩阵[128, 1024]、B矩阵为[1024, 128]的矩阵乘计算时，需要沿着K轴进行迭代循环，假设每次迭代K长度为128，则需要迭代8次，此时8次Mmad对应1次Fixpipe操作；

• 前7次Mmad的unitFlag都设置成2，写入后将单元标记位始终为0，保证后续Mmad可以写入L0C Buffer；
• 最后1次Mmad设置成3，写入后将单元标志位设置成1，保证Fixpipe可以读取L0C Buffer；
• Fixpipe的unitFlag设置为3，读取后将单元标记位设置为0，保证后续Mmad接口可以顺利写入L0C Buffer数据；

如果用户需要单次Mmad的结果分多次搬出时，譬如Mmad计算结果的L0C Buffer为M(128) x N(256)，沿N轴分两次搬出；这样一次Mmad会对应两次Fixpipe；

• Mmad的时候需要设置unitFlag = 3，保证Fixpipe可以读取L0C Buffer数据；
• 每一次Fixpipe的unitFlag都设置为3，读取后将单元标记位设置为0，保证后续其他Mmad接口在复用这块L0C Buffer地址时可以顺利写入数据；

当开启unitFlag后，Mmad和Fixpipe会对同一块分形的L0C Buffer进行读写操作，因此Mmad计算和Fixpipe保持一致的读写顺序，有助于获得更优的性能表现。

在调用Mmad接口时，需要通过**SetMMColumnMajor/SetMMRowMajor**接口设置Mmad的计算方向。当Fixpipe开启了NZ2ND或ChannelMerge等layout变换时，需将Mmad的计算方向设置为N方向优先，即调用SetMMRowMajor()；反之，若未使用这些特性，则应将计算方向设置为M方向优先，即调用SetMMColumnMajor()。

图1Mmad和Fixpipe同时沿M方向写/读

![Mmad和Fixpipe同时沿M方向写-读](https://raw.gitcode.com/cann/asc-devkit/raw/1cd1d1192e01ae4a8684cd07552c35e13e5c4bdf/docs/zh/api/figures/mmad_unitflag.png "Mmad和Fixpipe同时沿M方向写-读"?utm_source=gitcode_repo_files)

特性约束：

• Mmad和Fixpipe接口均提供了unitFlag参数来控制该功能的启用，需确保两者同步开启，才能正常生效。
• 当希望控制同一块L0C Buffer内存空间能持续只被多条Mmad或多条Fixpipe指令操作时，需将对应的前n-1条指令的unitFlag值设置为2，维持被操作内存空间的持续占用状态，最后一条指令设置为3，解除被占用状态。
• 当启用unitFlag功能后，建议Mmad的计算数据量与Fixpipe搬出的数据量保持一致。若Mmad计算了大块数据（M × N = 128 × 128），但Fixpipe只搬出了其中一部分数据（M × N = 64 × 64），则可能会导致执行异常，可以通过SetFixPipeConfig()接口重置L0C Buffer的状态，详细操作方式见下方示例。

沿K轴迭代循环使用示例片段：

// 调用kRound次Mmad for (auto kIndex = 0; kIndex < kRound; ++kIndex) { if (kIndex != kRound - 1) { // 前kRound-1次迭代设置为2，保证Mmad在K迭代循环中可以一直写入L0C Buffer mmadParams.unitFlag = 2; } else { // 最后一次迭代设置为3，将单元标志位设成1,保证Fixpipe可以读L0C Buffer mmadParams.unitFlag = 3; } AscendC::Mmad(c, a, b, mmadParams); if ((m / ALIGN_NUM) * (n / ALIGN_NUM) < LIMIT_MNSIZE) { AscendC::PipeBarrier<PIPE_M>(); } } // Fixpipe一次搬出 // Fixpipe的unitFlag设置为3，读取后将单元标记位设置为0，保证后续Mmad接口可以顺利写入L0C Buffer数据 fixpipeParams.unitFlag = 3; AscendC::Fixpipe(cGM, c, fixpipeParams);

开启与不开启unitFlag功能的完整示例：UnitFlag示例

表1性能示例说明（以输入数据类型half为例，无业务实测表示忽略指令的前后序操作，只考虑单指令性能，包含带宽延迟等开销）

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