随着摩尔定律趋势放缓，单算力的性能发展逐渐难以满足业界的计算需求。相应地，广大开发者越来越多地依赖多样性算力解决计算需求——服务器上配置 GPU、NPU 或其它加速器将成为常态。

开发者从单算力过渡到多样算力面临一系列的编程挑战，比如多样性算力开发往往需要使用多种编程语言和工具，开发生态碎片化，不同算力上代码难以重用，多种算力协同困难等。在华为全联接 2021 上发布了北冥多样性计算融合架构，其中的基础使能组件包含毕昇 C++、毕昇编译器以及北冥融合加速库，希望帮助开发者解决应对这些挑战。我们接下来分别看下这些组件有哪些能力。

北冥架构之毕昇与融合加速库

毕昇 C++

毕昇 C++是支持多样算力的通用编程语言。它以 C++为基础，支持 SYCL 异构编程标准，一种语言即可对鲲鹏、昇腾及业界主流算力进行编程，降低开发者的学习成本。

C++是一门兼顾性能和开发效率的系统级编程语言，拥有良好的开发者群体和健康的软件生态。SYCL 是由工业界的 Khronos 组织制定的开放编程规范，在标准 C++基础上，增加了异构编程的支持。毕昇 C++支持标准语言，希望借助开放标准的能力，为开发者提供统一的、易学习的编程语言，使开发者的编程技能和代码资产得到有效复用。

除了现有标准的支持，毕昇 C++还针对多样算力特点提供了一系列新的编程抽象，例如为多种处理器上的不同矩阵计算单元提供统一的矩阵编程接口 UMMI，面向 AI 领域提供张量编程接口，提供 AutoSchedule 导语辅助编译器优化等。

使用毕昇 C++进行多样算力编程，开发者可以在同一份源码文件中对不同的算力进行编程，不用切换编程语言和编译器，就像编写普通程序一样便利。

毕昇 C++具备良好的通用性，开发者可以开发满足自己独特需求的应用程序。

毕昇编译器

毕昇编译器提供多指令集支持，实现了对鲲鹏、昇腾等算力的统一编译。配合毕昇 C++，可直接生成融合多种算力代码的可执行程序，方便地在多样性计算系统上部署运行。

毕昇编译器通过编译算法优化以及与处理器架构的深度协同，加强了预取优化、自动向量化、循环优化和多面体优化等能力。此外，毕昇编译器实现了多样算力融合优化技术，如跨算力的数据流分析、控制流分析、传播优化和数据布局优化，打破编译器只能对单算力进行编译优化的限制，有利于提升多样性计算的整体性能。

北冥融合加速库

华为全联接 2021 上发布的高性能北冥融合加速库 2.0，将去年发布的 CCAL 加速库全新升级为北冥融合加速库，为领域关键功能加速提供基于 API 的编程调用。秉承“简单留给用户，复杂留给自己”的理念，使开发者在应用开发过程中，无需关注硬件细节，直接调用对应的加速库即可获得在多算力上的极致性能，从而提升开发效率，降低开发成本。

华为的北冥融合加速库布局非常全面，涵盖了应用加速库和基础加速库。其中，应用加速库可兼容主流应用框架，实现已有应用生态的良好对接，并新增了对 AI+大数据、HPC+AI、HPDA 高性能数据分析等融合应用的支持；基础加速库结合算力独有特点做深度优化，可释放算力潜力。

同时，北冥融合加速库为多算力开发者提供了统一的 API 接口，构建了业界独有的多算力算子层。这一层可针对不同算法的各自计算逻辑、不同处理器的差异化特点，采用异构分解技术，最终实现算法在多个算力上的性能最优。比如，多算力算子层的优化器算子，精度要求不高但计算量巨大的张量计算被分解到昇腾执行，高精度计算由鲲鹏执行并为梯度计算提供精度补偿，从而大幅减少训练耗时。基于此优化器算子，实现了计算机视觉、自然语言处理等主流模型训练效率提升 1 倍以上。

多算力算子层屏蔽了复杂的算法拆解过程，开发者只需要调用北冥融合加速库的 API 接口，就可以获得在多算力上的性能加速。这对开发者而言，带来了极大的便利性。

在华为全联接 2021 上，展示了使用北冥架构基础使能组件加速气动噪声数值仿真，求解时间能够大幅缩短 5 倍，效果相当显著。

北冥架构的基础使能软件，是华为为应对多算力挑战非常重要的生态布局，它能够为多样性计算系统提供通用、高生产力、高性能的开发能力。相信软件开发者采用这些组件开发多算力上的应用，会更加从容。