profiling-analysis-computing

name	profiling-analysis-computing
description	用于分析Ascend NPU系统中计算性能瓶颈的技能，专注于算子效率和计算优化
keywords	["profiling","计算瓶颈","算子分析","Ascend NPU"]

Profiling 计算瓶颈分析 Skill

功能概述

该Skill用于分析Ascend NPU系统中的计算瓶颈问题，当主分析Skill检测到计算耗时占比超过85%时自动触发。包含完整的分析流程：

核心分析步骤

1. 高耗时算子筛选：从op_statistic_.csv、op_summary_.csv或kernel_details.csv文件中筛选Top-N高耗时算子
2. 数据透视表分析：基于高耗时算子列表，生成性能数据透视表，分析各类型指令占比和瓶颈
3. 算子形状解析：提取MatMul等常用算子的输入形状，提供更直观的性能分析视角

脚本组成

• op_high_time_selector.py：高耗时算子筛选脚本
• op_pivot_table_analyzer.py：数据透视表分析脚本
• extract_op_shapes.py：算子形状解析脚本
• op_perf_analysis_combine.py：整合脚本，自动执行完整分析流程（主技能调用时使用）

输入参数

高耗时算子筛选脚本 (op_high_time_selector.py)

参数名称	类型	是否必填	描述
input_path	string	是	Profiling文件路径，包含PROF_*目录的根路径，例如：./profiling/p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt。当skill由主分析Skill触发时，优先分析主Skill提供的profiling文件，以确保性能分析使用同源数据
output_path	string	否	输出结果目录，用于保存生成的算子列表。若不指定，将在输入路径下自动创建output文件夹
top_n	int	否	选取的高耗时算子数量，默认3个

数据透视表分析脚本 (op_pivot_table_analyzer.py)

参数名称	类型	是否必填	描述
input_path	string	是	Profiling文件路径，包含PROF_*目录的根路径。当skill由主分析Skill触发时，优先分析主Skill提供的profiling文件，以确保性能分析使用同源数据
output_path	string	否	输出结果目录，用于保存分析报告。若不指定，将在输入路径下自动创建output文件夹
top_n	int	否	选取的高耗时算子数量，默认3个

算子形状解析脚本 (extract_op_shapes.py)

参数名称	类型	是否必填	描述
--input	string	是	Profiling文件路径或目录路径，支持递归查找kernel_details或op_analysis_details文件
--output	string	否	形状解析结果输出路径，支持.json、.csv、.xlsx等格式
--op	string	否	要解析的算子类型，默认matmul
--html-file	string	否	可选的HTML文件路径，用于将解析后的形状替换到HTML报告中
--pattern	string	否	可选的额外文件名匹配模式，可重复指定

使用方式

1. 由主分析Skill自动调用

该Skill通常由主分析Skill /profiling-analysis 自动触发。当主Skill检测到计算耗时占比超过85%时，会自动调用该Skill的整合脚本 op_perf_analysis_combine.py，执行完整的分析流程：

1. 高耗时算子筛选：自动筛选Top-5高耗时算子
2. 数据透视表分析：生成性能数据透视表，分析各类型指令占比
3. 算子形状解析：自动解析MatMul等算子的形状信息

无需手动执行后续步骤，系统会自动完成从筛选到分析的全流程。

2. 单独使用（分步骤）

第一步：筛选高耗时算子

# 基本用法
python scripts/op_high_time_selector.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output"

# 指定分析前5个高耗时算子
python scripts/op_high_time_selector.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output" --top-n 5

第二步：数据透视表分析与瓶颈定位

# 基本用法
python scripts/op_pivot_table_analyzer.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output"

# 指定分析前5个高耗时算子
python scripts/op_pivot_table_analyzer.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output" --top-n 5

3. 单独使用（整合版本）

# 基本用法
python scripts/op_perf_analysis_combine.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output"

# 指定分析前5个高耗时算子
python scripts/op_perf_analysis_combine.py --input-path "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output-path "./output" --top-n 5

4. 专项算子分析

如果在分析结果（如 op_total_duration.csv 或 op_analysis_details.csv）中识别到了特定的算子（例如 MatMul、FIA 或 RmsNorm），请按照以下步骤进行深入的维度提取分析：

1. 识别算子：在分析报告中确认是否存在目标算子。
2. 查看参考文档：在 reference/ 目录下找到对应算子的参考文档（例如 MatMul Shape 提取）。
3. 运行提取脚本：根据参考文档中的说明，运行 extract_op_shapes.py 脚本并指定参数。

专项分析示例

基本用法：

python scripts/extract_op_shapes.py --input "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output "./output/matmul_shapes.csv" --op "matmul"

带HTML形状替换功能：

python scripts/extract_op_shapes.py --input "./p-perf-huawei-05_110439_20250728062428118_ascend_pt" --output "./output/matmul_shapes.csv" --op "matmul" --html-file "./output/op_analysis_combined.html"

详情请参考参考文档中的相应算子链接。

分析内容

• 识别高耗时算子：识别计算耗时最高的N个算子（N=3或由用户指定）
• 统计高耗时算子瓶颈：根据筛选出的高耗时算子，分析各类型指令占比和瓶颈
• 解析常用算子形状：提取MatMul等常用算子的输入形状

准备工作

数据文件结构

分析所需的op_statistic_.csv、op_summary_.csv、kernel_details.csv文件位于以下目录结构中：

└─*_ascend_pt
    ├─ASCEND_PROFILER_OUTPUT
    ├─FRAMEWORK
    ├─logs
    └─PROF_*
        ├─device_*
        │  └─data
        ├─host
        │  └─data
        ├─mindstudio_profiler_log
        └─mindstudio_profiler_output  # op_statistic_*.csv、op_summary_*.csv、kernel_details.csv文件位于此目录

分析步骤详解

1. 高耗时算子筛选

根据输入文件类型的不同，采用不同的筛选策略：

1.1 使用op_statistic_*.csv文件筛选

1. 文件读取：搜索并读取所有op_statistic_*.csv文件。
2. 数据验证：确保文件包含必要的"OP Type"和"Ratio(%)"列。
3. 筛选高耗时算子：根据"Ratio(%)"列对算子进行降序排序，选取前N个（N=3或由用户指定）高耗时算子。
4. 读取详细数据：搜索并读取对应的op_summary_*.csv或kernel_details.csv文件，用于后续分析。

1.2 使用op_summary_*.csv或kernel_details.csv文件筛选

1. 文件读取：搜索并读取所有op_summary_*.csv或kernel_details.csv文件。
2. 数据验证：确保文件包含必要的列，如op_summary_*.csv中的"OP Type"、"Task Duration(us)"、"Input Shapes"或kernel_details.csv中的"Type"、"Duration(us)"、"Input Shapes"。
3. 算子耗时统计：基于"OP Type"（op_summary_*.csv）或"Type"（kernel_details.csv）列对算子分类，统计各个算子的总耗时。
4. 筛选高耗时算子：根据算子总耗时对算子降序排序，选取前N个（N=3或由用户指定）高耗时算子。

2. 数据透视表分析

1. 数据读取：搜索并读取所有op_summary_*.csv或kernel_details.csv文件。

2. 平均耗时统计：对于每个筛选出的高耗时算子，统计它在各个"Input Shapes"下的平均耗时，并按平均耗时从高到低排列。

3. 数据透视分析：基于排序后的结果，进一步统计每个"Input Shapes"下以下各列的平均值：aic_mac_ratio、aic_saclar_ratio、aic_mte1_ratio、aic_mte2_ratio、aic_fixpipe_ratio、aiv_vec_ratio、aiv_saclar_ratio、aiv_mte2_ratio、aiv_mte3_ratio。

4. 结果输出：以表格形式输出各个"Op Types"和"Input Shapes"组合中，包含平均耗时在内的所有指定列的均值，并用红色标记每行中的最大值。

   • 输出文件：op_total_duration.csv、op_analysis_details.csv、op_analysis_combined.html
   • 输出路径：用户指定路径，或在输入csv文件所在的文件夹下自动创建output文件夹

3. 算子形状解析与替换

当高耗时算子中包含支持形状解析的算子类型（如MatMul、MatMulV2、MatMulV3等）时，自动执行以下步骤：

1. 检测支持的算子类型：扫描高耗时算子列表，识别所有支持形状解析的算子类型。

2. 调用形状解析脚本：使用extract_op_shapes.py脚本从op_analysis_details.csv或kernel_details.csv文件中提取算子的形状维度信息：

   python scripts/extract_op_shapes.py --input <profiling数据目录> --output <输出目录>/<op_type>_shapes.csv --op <op_type>
   

3. 形状解析规则：针对不同算子类型使用不同的形状解析规则。详细规则说明请参考对应的参考文档（见算子形状分析参考文档）

4. 结果替换：将解析得到的形状维度信息替换op_analysis_combined.html文件中对应算子的"Input Shapes"列，使输出结果更易读和分析：

   • 原始形状：16384,1024;1024,1024
   • 替换后：M=16384, K=1024, N=1024（以MatMul为例）

输出结果

• 算子耗时统计表：op_total_duration.csv - 按耗时排序的算子列表
• 高耗时算子指令占比透视表：op_analysis_details.csv - 各算子在不同输入形状下的指令占比
• 算子性能数据透视表：op_analysis_combined.html - 带可视化标记的算子性能数据透视表，包含支持形状解析的算子的解析结果
• 算子形状解析表：<op_type>_shapes.csv - 各支持形状解析的算子的维度解析结果

参考文档

算子形状分析参考文档

算子类型	参考文档	描述
MatMul/MatMulV2/MatMulV3	MatMul Shape 提取	MatMul系列算子的M、N、K维度解析规则和示例

官方文档：

• 性能数据文件参考/op_summary（算子详细信息）
• Ascend Profiler用户指南