openblas

Оптимизированная библиотека подпрограмм линейной алгебры (BLAS, Basic Linear Algebra Subprograms), основанная на GotoBLAS2. Она предоставляет высокопроизводительные реализации стандартных интерфейсов BLAS и LAPACK (Linear Algebra PACKage) для широкого спектра процессорных архитектур. Библиотека широко используется в научных вычислениях, машинном обучении и других областях, требующих эффективных матричных операций.

Особенности

• оптимизированные реализации BLAS уровней 1, 2 и 3 (векторные, матрично-векторные и матрично-матричные операции);
• встроенная поддержка LAPACK для решения сложных задач линейной алгебры;
• автоматическое определение и оптимизация под конкретную архитектуру процессора во время сборки;
• многопоточность для ускорения вычислений на многоядерных системах;
• интерфейсы CBLAS для C/C++ и стандартные Fortran-интерфейсы BLAS/LAPACK.

Основные компоненты

OpenBLAS предоставляет реализации стандартных интерфейсов BLAS и LAPACK, а также ряд дополнительных функций для управления поведением библиотеки во время выполнения (подробнее с документацией можно ознакомиться здесь).

BLAS и CBLAS интерфейсы

BLAS разделён на три уровня, каждый из которых предоставляет функции для определённого класса операций. CBLAS предоставляет C-обёртку для этих функций.

Основные категории функций BLAS:

• Уровень 1 — векторные операции:

  • *dot / *dotu — скалярное произведение векторов;
  • *axpy — операция y <- a*x + y;
  • *nrm2 — евклидова норма вектора;
  • *asum — сумма абсолютных значений;
  • *swap, *copy, *scal — обмен, копирование и масштабирование векторов.

• Уровень 2 — матрично-векторные операции:

  • *gemv — умножение матрицы на вектор;
  • *ger, *syr, *her — rank-1 и rank-2 обновления матриц;
  • *trsv, *tpsv — решение треугольных систем.

• Уровень 3 — матрично-матричные операции:

  • *gemm — общее умножение матриц (ключевая операция для многих приложений);
  • *symm, *hemm, *syrk, *herk — умножение симметричных/эрмитовых матриц;
  • *trmm, *trsm — умножение на треугольную матрицу и решение треугольных систем.

LAPACK и LAPACKE интерфейсы

OpenBLAS включает полную реализацию LAPACK — библиотеки для решения сложных задач линейной алгебры. Доступны как оригинальные Fortran-интерфейсы, так и C-обёртка LAPACKE.

Основные категории функций LAPACK:

• Решение систем линейных уравнений:

  • *gesv — общая система;
  • *posv — для положительно определённых матриц;
  • *sysv, *hesv — для симметричных/эрмитовых матриц.

• Разложения матриц:

  • *getrf — LU-разложение;
  • *potrf — разложение Холецкого;
  • *geqrf — QR-разложение;
  • *syev, *heev — вычисление собственных значений и векторов;
  • *gesvd — сингулярное разложение (SVD).

• Методы наименьших квадратов:

  • *gels — решение задач методом наименьших квадратов.

Управление памятью и дополнительные функции

Библиотека предоставляет функции для контроля над выделением памяти и получения информации о версии.

Основные функции:

• openblas_set_affinity(enable) — включение/отключение привязки к ядрам;
• openblas_get_parallel() — определение типа параллелизма (0 — нет, 1 — pthreads, 2 — OpenMP);
• openblas_get_config() — получение строки с конфигурацией сборки;
• openblas_get_corename() — имя целевой архитектуры, под которую скомпилирована библиотека;

Использование в проекте

Документация по использованию Conan-пакетов для разработки приложений для ОС Аврора.

На сервере Conan библиотеки заранее собраны и размещены под различные версии ОС Аврора 4 и ОC Аврора 5. Для данных версий представлены архитектуры armv7hl, aarch64 и x84_64.

Библиотеку можно использовать в проекте с помощью данного conanfile.py

from conan import ConanFile

class Application(ConanFile):
    settings = "os", "compiler", "arch", "build_type"
    generators = "PkgConfigDeps"

    requires = (
        "openblas/0.3.27@aurora",
    )    

Процесс локальной сборки описан в документации.