什么是CANN计算引擎

CANN（Compute Architecture for Neural Networks）是华为昇腾（Ascend）系列AI处理器推出的异构计算架构，旨在提升AI计算效率，支持多种AI框架和开发环境。其核心目标是为开发者提供一个高效、易用且开放的平台，帮助用户快速构建基于昇腾平台的AI应用和业务。

CANN的主要特点和功能

1. 多层次编程接口
   CANN通过统一的编程语言（如AscendCL）、统一网络构图接口（如Ascend AIR）、高性能计算引擎和算子库等，为开发者提供了丰富的编程接口。这些接口屏蔽了底层硬件差异，使开发者能够专注于算法开发，而无需关心底层硬件细节。
2. 支持多种AI框架
   CANN兼容主流AI框架，如MindSpore、PyTorch、TensorFlow等，同时支持自定义算子开发。这种兼容性使得开发者可以轻松迁移和优化现有模型，加速AI应用的落地。
3. 高性能计算引擎和算子库
   CANN包含超过1400个高性能算子，覆盖主流AI框架的算子需求，并提供自动调优工具（如AOE），显著提升模型训练和推理的效率。此外，CANN还支持自定义算子开发，满足特定场景下的性能优化需求。
4. 硬件抽象层（HAL）
   CANN通过HAL屏蔽了底层硬件差异，使开发者无需关心硬件细节，专注于算法开发。同时，HAL还提供了驱动程序管理硬件资源的功能。
5. 全栈支持
   CANN不仅包括硬件层面的支持（如达芬奇架构），还包括软件层面的全栈支持，涵盖从模型训练到推理的全流程。
6. 开放性和兼容性
   CANN支持端边云全场景协同，兼容多种设备形态（如10+种设备）、操作系统（如14种）以及多种AI计算框架。这种开放性和兼容性使得CANN能够适应不同的应用场景和需求。

CANN的架构

CANN的架构分为多个层次，各层次协同工作，共同构建高效而简捷的计算平台：

1. 计算语言接口层
   提供统一的编程接口（如AscendCL），屏蔽底层硬件差异，提升编程易用性。
2. 服务层
   包括算子库（如昇腾算子库AOL）、调优引擎（如昇腾调优AOE）和AI框架适配器（如Framework Adapter），用于加速计算、提升模型运行速度和兼容主流AI框架。
3. 编译层
   通过图编译器将计算图编译成硬件可执行的中间表示形式，支持多层接口抽象和自动并行计算。
4. 执行层
   负责模型和算子的执行，提供运行时库、图执行器等功能。
5. 基础层
   提供共享虚拟内存、设备虚拟化等基础服务，为各层提供支持。

应用场景

CANN广泛应用于计算机视觉、自然语言处理、推荐系统、机器人等领域，特别是在大模型训练和推理中表现出色。通过其高效的算子库和自动调优工具，CANN能够显著提升AI应用的开发效率和性能。

总结

CANN作为华为昇腾AI处理器的核心计算架构，通过多层次编程接口、高性能计算引擎和算子库、硬件抽象层以及全栈支持，为开发者提供了一个高效、易用且开放的平台。其强大的兼容性和灵活性使其成为AI领域的重要工具，助力开发者快速构建和部署高性能AI应用