TVM编译器原理与实践
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作者吴建明 吴一昊
出版社机械工业
ISBN9787111739128
出版时间2024-01
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定价119元
货号31927799
上书时间2024-04-12
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作者简介
吴建明，上海交通大学模式识别与智能系统专业博士毕业。长期从事人工智能芯片设计，尤其擅长TVM/LLVM编译器、AI框架、自动驾驶、芯片制造，嵌入式系统等领域的理论研究与技术创新。长期在一线工作，包括产品设计与代码实现等，主持和参与过30多项产品的研发。还参与过国家自然科学基金、上海市科委项目，并在核心期刊公开发表过8篇论文，其中6篇是第一作者。
目录
第1章 TVM基本知识/
1.1TVM基本原理/
1.1.1TVM概述/
1.1.2TVM 模型优化部署概述/
1.2TVM编译过程/
1.2.1编译流程/
1.2.2TVM编译数据结构/
1.2.3TVM编译数据处理/
1.2.4TVM的Pass过程/
1.3TVM开源工程逻辑架构/
1.3.1代码库代码结构/
1.3.2代码自动内核/
1.4TVM应用支持/
1.4.1TVM的工作流程/
1.4.2支持多语言与多平台/
1.4.3TVM应用场景/
1.4.4TVM优化模型推理/
1.4.5TVM编译器与运行时组件/
1.4.6TVM运行时主要模块/
1.4.7TVM简单代码生成编译示例/
1.4.8TVM各模块之间的关系/
1.5TVM特色与挑战/
1.5.1TVM特色/
1.5.2支持多种后端设备/
1.5.3TVM应对的挑战/
第2章 使用TVM开发/
2.1配置TVM环境/
2.1.1apache TVM源码下载/
2.1.2配置TVM的开发环境/
2.1.3TVM conda环境使用方法/
2.1.4编译实现/
2.1.5导入模型方法/
2.2在conda环境编译优化TVM yolov3示例/
2.3Python与C++的调用关系/
2.3.1TVM中底层C++数据结构/
2.3.2进行函数注册/
2.3.3上层Python调用/
2.4TVM自定义代码示例/
2.4.1TVM如何添加代码/
2.4.2TVM代码生成实现示例/
2.5用TVM实现算法全流程/
2.5.1配置张量与创建调度/
2.5.2进行降级算子优化/
2.5.3构建host目标程序/
2.5.4实现后端代码生成/
第3章 算子融合与图优化/
3.1算子概述/
3.1.1TVM融合组件示例/
3.1.2优化计算图/
3.2图GCN融合/
3.2.1图的概念/
3.2.2深度学习新特征/
3.3图融合GCN示例/
3.3.1GCN的PyTorch实现/
3.3.2融合BN与Conv层/
3.4TVM图优化与算子融合/
3.4.1图与算子优化/
3.4.2自定义算子/
3.4.3算子融合步骤/
3.4.4向Relay中添加operator/
3.5端到端优化/
3.5.1 AI框架概述/
3.5.2计算图优化层/
3.5.3TVM算子融合的4种方法/
3.5.4数据布局转换/
3.5.5张量表达式语言/
3.5.6调度空间分析/
3.6 TVM图优化与算子融合方案分析/
3.6.1图优化框架分析/
3.6.2TVM优化基础分析/
3.6.3TVM优化参数/
3.6.4算子优化图示/
3.6.5自定义图级优化/
3.7支配树技术/
3.7.1支配树概述/
3.7.2算子融合方案及示例/
3.8控制流与优化器/
3.8.1控制流/
3.8.2优化器/
3.9TVM存储与调度/
3.9.1TVM编译器优化/
3.9.2图结构基本优化/
3.9.3张量计算/
3.10多功能张量加速器VTA/
3.10.1VTA-TVM 硬件-软件堆栈/
3.10.2VTA主要功能/
3.10.3VTA示例/
3.10.4VTA计算模块/
3.10.5VTA控制/
3.10.6microTVM模型/
3.11TVM代码库结构与示例/
3.11.1代码库结构/
3.11.2张量添加示例/
3.12主机驱动的执行/
3.12.1 firmware二进制文件/
3.12.2计算声明/
3.12.3数据平铺/
3.12.4卷积运算/
3.12.5空间填充/
第4章 TVM量化技术/
4.1TVM量化概述/
4.1.1TVM量化现状/
4.1.2TVM量化原理/
4.2int8量化与TVM执行/
4.2.1两种主要量化方案/
4.2.2int8量化原理分析/
4.2.3KL散度计算/
4.2.4实现int8量化/
4.3低精度训练与推理/
4.4NN量化/
4.4.1神经网络量化概述/
4.4.2优化数据与网络/
4.4.3前向推理与反向传播/
4.5熵校准示例/
4.6TVM量化流程/
4.6.1Relay的两种并行量化/
4.6.2Relay优化Pass方法/
4.6.3量化处理硬件说明/
4.6.4阈值估计方案/
4.6.5模拟量化误差/
4.6.6尺度计算/
4.6.7数据类型分配/
4.6.8数据类型分配日志/
4.6.9神经网络低精度量化/
4.7TVM量化程序分析/
第5章 TVM优化调度/
5.1TVM 运行时系统/
5.1.1TVM 运行时系统框架/
5.1.2PackedFunc编译与部署/
5.1.3构建 PackedFunc模块/
5.1.4远程部署方法/
5.1.5TVM 对象与编译器分析/
5.2自动微分静态图与动态图/
5.2.1计算图分类/
5.2.2动态图实现示例/
5.3机器学习自动微分/
5.3.1微分方法/
5.3.2手动微分/
5.3.3数值微分/
5.3.4符号微分/
5.3.5自动微分/
5.3.6自动微分实现示例/
5.4稀疏矩阵分析/
5.4.1稀疏矩阵概念/
5.4.2稀疏矩阵优化/
5.4.3特定矩阵压缩存储/
5.4.4稀疏矩阵实现示例/
5.5TVM张量计算分析/
5.5.1生成张量运算/
5.5.2嵌套并行与协作/
5.5.3张量化计算/
5.5.4显式内存延迟隐藏/
第6章 Relay IR/
6.1TVM数据介绍/
6.1.1TVM模块框架介绍/
6.1.2Relay IR原理简介/
6.1.3构建计算图/
6.1.4let绑定与作用域/
6.2IR代码生成/
6.2.1前端优化/
6.2.2节点优化/
6.2.3代数优化/
6.2.4数据流级别的优化/
6.3在Relay中注册算子/
6.3.1添加节点，定义编译参数/
6.3.2运算类型关系分析/
6.3.3在C++中进行RELAY_REGISTER_OP宏注册/
6.3.4算子注册与调度/
6.3.5注册函数API分析/
6.3.6将Python API打包/
6.3.7单元测试分析/
6.4TVM中IR示例/
6.4.1IRModule技术分析/
6.4.2TVM Runtime（运行时）分析/
6.4.3预测部署实现/
6.4.4动态图实现/
6.5TVM支持CUDA架构分析/
6.5.1CUDA架构基础理论/
6.5.2CUDA编程模型基础理论/
6.5.3实现向量加法实例/
6.5.4实现矩阵乘法实例/
第7章 代码生成/
7.1CodeGen基本原理/
7.1.1TVM代码生成CodeGen/
7.1.2CodeGen框架流程/
7.1.3代码生成接口函数/
7.1.4CodeGen的target.build接口函数/
7.2CodeGen统一编程/
7.2.1统一编程基础/
7.2.2进行CodeGen分析/
7.2.3实现 CodeGen C举例/
7.3算子的CodeGen原理与示例/
7.3.1声明生成函数/
7.3.2调用生成函数/
7.3.3生成输出缓冲区/
7.3.4更新输出缓冲区/
7.3.5小结/
7.4如何集成部署CodeGen/
7.4.1将ASIC加速器部署到TVM/
7.4.2图注释/
7.4.3图变换/
7.4.4运行时机制分析/
7.5在TVM上集成部署CodeGen示例分析/
7.6代码生成应用实践/
7.6.1表达式编译/
7.6.2编译IRModule方案/
7.6.3CodeGen 原理：以 CodeGenC为例/
7.7CodeGen调用关系项目示例分析/
7.7.1项目代码分析/
7.7.2内存分配分析/
第8章 后端部署与OpenCL/
8.1OpenCL概述与开发示例/
8.1.1异构并行编程/
8.1.2OpenCL编程模型/
8.2OpenCL程序启动与适配/
8.2.1在FPGA上实现OpenCL标准的优势/
8.2.2OpenCL与Host流程图/
8.2.3TVM适配CUDA/
8.3OpenCL构建编程示例分析/
8.3.1选择OpenCL平台并创建上下文/
8.3.2选择设备并创建命令队列/
8.3.3构建内核程序/
8.3.4创建内核内存对象/
8.3.5设置内核数据并执行队列/
8.3.6读取结果并释放OpenCL资源/
8.4OpenCL平台编程配置与示例分析/
8.4.1配置目标平台/
8.4.2构建运行时流程/
8.4.3平台编程示例/
8.5TVM Python中的relay.build示例/
8.5.1TVM优化model/
8.5.2构建relay.build调用机制/
8.6缓存、内存、线程调度/
8.6.1并行处理/
8.6.2参数平均模型数据并行化/
8.6.3TVM性能评估分析/
8.6.4远程部署感性分析/
第9章 自动调度、自动搜索与成本模型/
9.1CPU Auto-scheduling/
9.1.1 AutoTVM 与Auto-scheduling/
9.1.2编译器自动优化/
9.1.3AutoKernel原理分析/
9.1.4自动调度示例/
9.2AutoTVM用成本模型自动搜索/
9.2.1成本模型原理/
9.2.2AutoTVM自动搜索/
9.3AutoTVM自动搜索示例/
9.3.1安装依赖项并导入包/
9.3.2定义搜索空间/
9.3.3用成本模型进行搜索处理/
参考文献/
内容摘要
TVM（TensorVirtualMachine,张量虚拟机）是一种开源的模型编译框架，旨在将机器学习模型自动编译成可供下层硬件执行的机器语言，从而利用多种类型的算力。其工作原理是，先将深度学习模型进行优化推理、内存管理与线程调度，再借用LLVM框架将模型部署在CPU、GPU、FPGA、ARM等硬件设备上。
本书全面解析TVM的主要功能，帮助读者理解TVM工作原理，以及使用TVM对深度学习与机器学习进行优化与部署。 本书结合作者多年的工作与学习经验，力求将TVM基础理论与案例实践融合在一起进行详细讲解。全书共9章，包括TVM基本知识，使用TVM开发，算子融合与图优化，TVM量化技术，TVM优化调度，RelayIR，代码生成，后端部署与OpenCL（OpenComputingLanguage，开放运算语言），自动调度、自动搜索与成本模型。各章除了包含重要的知识点和实践技能外，还配备了精心挑选的典型案例。
本书适合从事AI算法、软件、编译器开发以及硬件开发等专业的工程技术人员、科研工作人员、技术管理人员阅读，也可以作为编译器相关专业高校师生的参考用书。
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