news 2026/6/13 4:14:29

CANN中如何理解算子基本概念Tensor张量,以及张量的运算

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张小明

前端开发工程师

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CANN中如何理解算子基本概念Tensor张量,以及张量的运算

在华为CANN(Compute Architecture for Neural Networks)框架中,算子(Operator)是神经网络模型中的基本计算单元,每个算子具有唯一的名称(Op Name)和类型(Op Type),名称用于区分网络中的不同算子,而类型决定了算子的计算逻辑。算子的核心计算载体是张量(Tensor),它不仅承载数据,还记录形状(Shape)、数据类型(Data Type)和数据排布格式(Data Layout Format)。理解张量的结构对于算子开发和性能优化至关重要。

张量(Tensor)是一种多维数组,其维度(Shape)定义了数据的层次结构。例如,一个形状为(4, 20, 20, 3)的张量可以表示4张20×20的RGB图片,其中3代表颜色通道数。张量的每一维称为轴(Axis),轴的编号从0开始,负数轴表示从末尾开始索引(如axis=-1表示最后一维)。在编程中,张量形状常对应嵌套循环结构,用于操作每个元素完成计算任务。

Tensor作为算子计算的数据容器,其描述符(TensorDesc)定义了数据的具体属性,如形状和数据类型。在CANN中,张量还涉及多种数据排布格式(如NHWC、NC1HWC0等),这些格式优化了内存访问效率,直接影响算子性能。


tensor到底是啥

pytorch 和tensorflow 中最重要的概念就是tensor了,tensorflow 这个框架的名字中很直白,就是tensor的流动,所以学习深度学习的第一课就是得搞懂tensor到底是个什么东西了,今天就来学习下,OK,起飞

tensor 即“张量”(翻译的真难理解,破概念)。实际上跟numpy数组、向量、矩阵的格式基本一样。但是是专门针对GPU来设计的,可以运行在GPU上来加快计算效率,不要被吓到。

在PyTorch中,张量Tensor是最基础的运算单位,与NumPy中的NDArray类似,张量表示的是一个多维矩阵。不同的是,PyTorch中的Tensor可以运行在GPU上,而NumPy的NDArray只能运行在CPU上。由于Tensor能在GPU上运行,因此大大加快了运算速度。

一句话总结:一个可以运行在gpu上的多维数据而已。


张量的运算:

tensor是深度学习的基础,也是入门的,可以简单的理解为一个多维的数据结构,并且内置了一些特殊运算。

对张量可以进行与Numpy类似的改变维数reshape、转置transpose、切片slice、索引index、拼接concat、分割splite和排序topk等操作,以及常见的加、减、乘、除和比较等运算。
要注意的是,TensorFlow2和MindSpore框架中,张量的表示方式有差异,在使用时应注意区别。


Tensor是算子计算数据的容器,TensorDesc(Tensor描述符)是对Tensor中数据的描述。TensorDesc数据结构包含如下属性如表所示。

TensorFlow2和MindSpore深度学习框架中,张量(Tensor)是基本的数据结构,算子是施加在张量上的各种操作,它们是理解深度学习框架最基本的概念。


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