AI 卡的工作原理

[lsww]

想从操作系统角度了解 AI 卡的工作原理，哪里能找到好的资料？

[czfy]

你的意思是机器学习算法如何通过 CUDA 与 N 卡硬件打交道？

[kakalala]

opencl 不是开源的么，去看一个 opencl 的实现估计就清楚了

[Laussan]

在我浅薄的观念里这和操作系统好像没什么关系...

[Yuhyeong]

npu ？
寒武纪那种吗

[MeePawn666]

操作系统和加速器为数不多的关系也就 driver 了，可惜并了解不到

[ALXG]

如果是操作系统, 那就是控制和通信问题咯. 和网卡也大差不差. 实际上这都是很靠近应用层的东西, 主机有他没他都能启动, 控制复杂性主要在厂商那边, 操作系统和 CPU 这边都是提供标准的.

[lsww]

@czfy 是的。转了方向，要加强学习了。

[lsww]

@kakalala 谢谢，我去看看。

[lsww]

@MeePawn666 所以也在找切入点。

[lsww]

@ALXG 有能讲明白这部分的资料吗？网上的资料都比较零散

[statumer]

GPGPU 都是 PCIE 设备，你要想好你是打算分析 PCIE 通信 ( driver 问题 ) 还是 GPGPU 架构 ( CUDA 编程 )？

[lsww]

@statumer 还在研究中，可能都会涉及。

[ALXG]

@lsww

你试试这个? 往往把 PCI 设备的控制界面映射到内存空间上. 还有一些中断上的配合. 大显存的 N 卡往往还要 CPU 这边配合一个 Above 4G Decoding.

[lonelygo]

@lsww 题主不知入行多久，目前在做什么事情，直接点说，这个问题问的并不清楚：
首先：AI 卡可以理解为异构的 AI 计算加速卡。
如果是：`从操作系统角度理解其工作原理`，那么是不是在问：
`异构计算加速平台的计算调度在 OS 层面做哪些工作？`，那对用户来说其实就是：PCIe ，DMA 这些数据搬运相关的事情，其他的比如中断这些，都是厂商软件栈的事情了。
如果是：`AI 加速卡的工作原理`，那么是不是在问：
`AI 加速卡如何做到高效的并行计算，来提高计算效率的？`，那就从怎么做 GEMM 加速，并行计算，这些看起，#2 @kakalala 提的 opencl 是理解并行计算的一个路径，还可以去看看 cuda 的文档，从硬件架构到 SIMT 到 Warp 都有图文并茂的解释。
另外，从技术角度，AI 训练和 AI 推理，看起来差不多，但是从操作系统来看，两者之间的软件差异其实非常大：
推理简单，把主机代码和设备代码确定了，workload 丢给 AI 卡，等回调，主机代码继续干后处理完事。
训练复杂，单机多卡，多机多卡集群，涉及到分布式计算，通讯，模型并行 /数据并行 /混合并行，等一大堆东西。

[lsww]

@lonelygo 大佬专业，向你学习。应该就是多机多卡集群下的推理和训练。

[mepwang]

AI 卡就是通过驱动程序，把一些 AI 算子直接用硬件支持来加速

[julyclyde]

@adoal 还记得我那句话吗

[adoal]

@julyclyde 文研计？

[julyclyde]

@adoal 是呀

[lonelygo]

@lsww 训练推理分开说。
先说推理。目前大模型是有，但是不多，模型也没大到一定要上多机的。毕竟现在 20G 、40G 显存的 GPU 还是有的，模型再大，整个单机多卡足矣。而且这种推理侧的模型拆分，其实就是简单粗暴，把模型切成几片，保证每个分片的 weight 能塞到 AI 卡的 DDR 上去就行，然后多卡组个流水线完事。
再说训练。这玩意就能说几天几夜了。
不管单机多卡还是多机多卡，首先要知道的：
并行计算相关的概念和知识；
然后并行训练的三个名词：数据并行，模型并行，混合并行；
多机的情况下，应为有跨机器通讯甚至是跨机柜通讯，靠网卡那是万万不行的，又要去了解：
各种大规模并行算法的拓扑设计（其实顺手也就了解了物理服务器的拓扑设计），这个有不少经典 paper 可以看；
高性能通讯，那就绕不开 RoCE 和 IB 了，又是知识点；
这些搞明白了，下面就要琢磨下各框架怎么做分布式并行训练的：
前人怎么改造 TF 和 PyTorch 的；
怎么把 TF 、PyTorch 当后端，在上面怼个分布式的轮子（框架）来实现分布式的；
OneFlow 怎么平地起高楼，从头撸一个分布式并行训练优先的框架，怎么保证不改代码单卡、多卡、多机多卡都能玩起来；

基本概念都有了，那么就可以琢磨琢磨哪里有优化点可性能瓶颈了，可以造轮子了。

[lsww]

@lonelygo 感谢。信息量太大，收藏下来慢慢学习