開源軟件-TNN移動(dòng)端推理框架

TNN是一個(gè)移動(dòng)端高性能、輕量級(jí)推理框架，同時(shí)擁有跨平臺(tái)、高性能、模型壓縮、代碼裁剪等眾多突出優(yōu)勢(shì)。TNN框架在原有Rapidnet、ncnn框架的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)了移動(dòng)端設(shè)備的支持以及性能優(yōu)化，同時(shí)也借鑒了業(yè)界主流開源框架高性能和良好拓展性的優(yōu)點(diǎn)。目前TNN已經(jīng)在手Q、微視、P圖等應(yīng)用中落地，歡迎大家參與協(xié)同共建，促進(jìn)TNN推理框架進(jìn)一步完善。

快速開始

使用 TNN 非常簡(jiǎn)單，如果你有一個(gè)已經(jīng)訓(xùn)練好的模型, 那么一般而言通過以下三個(gè)步驟就能完成模型在目標(biāo)平臺(tái)上的部署。

1. 第一步是把訓(xùn)練好的模型轉(zhuǎn)換成TNN的模型，為此我們提供了豐富的工具來幫助你完成這一步，無論你使用的是 TensorFlow、PyTorch、或者 Caffe，都可以輕松完成轉(zhuǎn)換。

2. 當(dāng)你完成了模型的轉(zhuǎn)換，第二步就是編譯目標(biāo)平臺(tái)的 TNN 引擎了，你可以根據(jù)自己的目標(biāo)平臺(tái)的硬件支持情況，選擇 CPU/ARM/OpenCL/Metal 等加速方案。 對(duì)于這些平臺(tái)，TNN 都提供了一鍵編譯的腳本，使用非常方便。

3. 最后一步就是使用編譯好的 TNN 引擎進(jìn)行推理，你可以在自己的應(yīng)用程序中嵌入對(duì) TNN 的調(diào)用，這方面我們提供了豐富而詳實(shí)的 demo 來幫助你完成。

   • 從0開始跑通一個(gè)iOS Demo
   • 從0開始跑通一個(gè)Android Demo

技術(shù)方案

目前TNN已經(jīng)在手Q、微視、P圖等應(yīng)用中落地：

• 計(jì)算優(yōu)化

  • 針對(duì)不同架構(gòu)在硬件指令發(fā)射、吞吐、延遲、緩存帶寬、緩存延遲、寄存器數(shù)量等特點(diǎn)，深度優(yōu)化底層算子，極致利用硬件算力
  • 主流硬件平臺(tái)(CPU: ARMv7， ARMv8， GPU: Mali， Adreno， Apple) 深度調(diào)優(yōu)
  • CNN 核心卷積運(yùn)算通過 Winograd，Tile-GEMM， Direct Conv 等多種算法實(shí)現(xiàn)，保證不同參數(shù)、計(jì)算尺度下高效計(jì)算
  • Op 融合：離線分析網(wǎng)絡(luò)計(jì)算圖，多個(gè)小 Op（計(jì)算量小、功能較簡(jiǎn)單）融合運(yùn)算，減少反復(fù)內(nèi)存讀取、kernel 啟動(dòng)等開銷

• 低精度優(yōu)化

  • 支持 INT8， FP16 低精度計(jì)算，減少模型大小、內(nèi)存消耗，同時(shí)利用硬件低精度計(jì)算指令加速計(jì)算
  • 支持 INT8 Winograd 算法，(輸入6bit)， 在精度滿足要求的情況下，進(jìn)一步降低模型計(jì)算復(fù)雜度
  • 支持單模型多種精度混合計(jì)算，加速計(jì)算同時(shí)保證模型精度

• 內(nèi)存優(yōu)化

  • 高效”內(nèi)存池”實(shí)現(xiàn)：通過 DAG 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算圖分析，實(shí)現(xiàn)無計(jì)算依賴的節(jié)點(diǎn)間復(fù)用內(nèi)存，降低 90% 內(nèi)存資源消耗
  • 跨模型內(nèi)存復(fù)用：支持外部實(shí)時(shí)指定用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)“多個(gè)模型，單份內(nèi)存”。

• 主流模型實(shí)測(cè)性能：v0.1 2020.05.29

  • 麒麟970：

    model	cpu time(單線程，ms)	gpu time(ms)
    Mobilenet_v1	88	12
    Mobilenet_v1_int8	55	?
    Mobilenet_v2	58	11
    Mobilenet_v2_int8	41	?
    squeezenet_v1.0	127	20
    squeezenet_v1.0_int8	82	?

  • 驍龍835：

    model	cpu time(單線程，ms)	gpu time(ms)
    Mobilenet_v1	94	16
    Mobilenet_v1_int8	62	?
    Mobilenet_v2	61	14
    Mobilenet_v2_int8	47	?
    squeezenet_v1.0	122	28
    squeezenet_v1.0_int8	93	?

  • 驍龍845：

    model	cpu time(單線程，ms)	gpu time(ms)
    Mobilenet_v1	60	10
    Mobilenet_v1_int8	37	?
    Mobilenet_v2	39	8
    Mobilenet_v2_int8	28	?
    squeezenet_v1.0	74	14
    squeezenet_v1.0_int8	56	?

• TNN架構(gòu)圖：

  ?

• 通過 ONNX 支持 TensorFlow， PyTorch， MXNet， Caffe 等多種訓(xùn)練框架，充分利用和融入不斷完善的 ONNX 開源生態(tài)。當(dāng)前支持 ONNX 算子55個(gè)，近期會(huì)完善到約80個(gè)，覆蓋主流CNN網(wǎng)絡(luò)

• 支持主流安卓、iOS、Embedded Linux 操作系統(tǒng)，支持 ARM CPU， GPU 硬件平臺(tái)（近期還會(huì)加入達(dá)芬奇 NPU 支持）

• 模塊化設(shè)計(jì)，將模型解析、計(jì)算圖構(gòu)建、優(yōu)化、底層硬件適配、高性能 kernel 實(shí)現(xiàn)各部分抽象隔離，通過 Factory Mode 注冊(cè)、構(gòu)建設(shè)備，方便接入更多的底層硬件、加速方案。

• Runtime 無任何第三方庫依賴，CPU 動(dòng)態(tài)庫尺寸僅約 400KB，并提供基礎(chǔ)圖像變換操作，調(diào)用簡(jiǎn)單便捷?？缙脚_(tái)模型統(tǒng)一、調(diào)用接口統(tǒng)一，通過單個(gè)配置參數(shù)快速切換。