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AI编译器NPU指令调度与硬件加速优化

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · NPU与AI编译器概览

课程导入学习目标

NPU硬件基础

NPU架构组成（计算单元 · 存储层次 · 互联总线）

NPU硬件基础

AI编译器基础

编译器前端（图优化） · 中端（算子融合） · 后端（代码生成）

AI编译器基础

指令集与调度模型

NPU指令集分类（向量 · 矩阵 · 标量

指令集调度模型

数据流与存储优化

片上存储（SRAM/寄存器） · 数据复用 · 分块（tiling）

数据流存储优化

算子映射与代码生成

将深度学习算子（卷积 · 矩阵乘 · 激活）映射到NPU指令序列

算子映射代码生成

指令调度基础

调度问题定义 · 依赖分析（数据/控制/资源） · 调度目标（吞吐

指令调度基础调度问题定义

依赖分析与DAG构建

构建指令依赖图 · 关键路径 · 循环级依赖

DAG依赖分析

经典调度算法

列表调度 · 贪心调度 · 模调度（software pipel…

经典调度算法列表调度

模调度与循环优化

软件流水线 · 循环展开 · 循环分块

模调度循环优化

内存调度与DMA优化

DMA传输调度 · 双缓冲/多缓冲 · 内存复用

DMA内存调度

同步与并发控制

同步指令（barrier · fence） · 多核调度

同步并发控制

硬件加速优化技术

脉动阵列 · 数据流架构 · 稀疏加速

硬件加速优化技术脉动阵列

算子融合与调度协同

算子融合策略（Conv+BN+ReL… · 融合对调度的影响 · 融合后指令生成

算子融合调度协同

自动调度框架

TVM/Ansor · Halide · AutoTVM

自动调度框架TVM/Ansor

MLIR与NPU后端

MLIR方言（linalg · tensor · vector）

基于TVM/MLIR将ResNet-… · 完成调度与优化

案例实战TVM/MLIR

大语言模型（Transformer）… · KV cache · 多头注意力

案例实战Transformer

性能分析工具

NPU性能计数器 · profiling工具（如NVIDI… · 昇腾profiler）

性能分析工具NPU

调度优化实战

针对特定NPU（如昇腾 · 寒武纪 · Graphcore）进行指令调度调优

调度优化实战NPU

常见问题与调试

指令冲突 · 资源竞争 · 内存溢出

常见问题调试

功耗与散热优化

动态电压频率调整（DVFS） · 功耗感知调度 · 热量约束下的调度策略

功耗散热优化

多NPU与分布式调度

多卡互联（NVLink · RoCE） · 数据并行/模型并行/流水线并行

NPU分布式调度

编译时间与调度质量权衡

编译开销控制 · 分层调度 · 快速启发式与精确搜索的平衡

编译时间调度质量权衡

基于强化学习的调度 · 可微分调度 · 硬件-编译器协同设计

前沿研究基于强化学习的调…

从零实现一个简化NPU指令调度器 · 支持依赖分析 · 列表调度

综合项目NPU

针对一个真实NPU模型（如BERT）… · 包括算子融合 · 调度

综合项目NPU

核心知识体系回顾 · 技能图谱 · 常见误区

课程总结核心知识体系回顾

考试与评估

理论测试（调度算法 · 依赖分析） · 实践作业（调度器实现

推荐书籍 · · 开源项目（TVM

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