CBLAS的安裝與使用

CBLAS的安裝與使用

ysm

cleverysm@gmail.com

 

 

CBLAS是BLAS的C語言介面。BLAS的全稱是Basic Linear Algebra Subprograms，中文大概可以叫做基礎線性代數子程式。主要是用於向量和矩陣計算的高效能數學庫。本身BLAS是用Fortran寫的，為了方便C/C++程式的使用，就有了BLAS的C介面庫CBLAS。BLAS的首頁是http://www.netlib.org/blas/，CBLAS的也可以在這個頁面上找到。

 

CBLAS安裝需要先裝BLAS，從首頁上下載blas.tgz，解壓，根據系統修改make.inc和Makefile，make，就會產生一個blas_LINUX.a檔案。然後，下載cblas.tgz，解壓，在目錄下將Makefile.*檔案改名或者做一個連結檔案為Makefile.in檔案，比如在linux下就是ln -s Makefile.LINUX Makefile.in，根據具體情況修改Makefile.in檔案，主要是BLAS的庫檔案路徑BLLIB和CBLAS的安裝目錄CBDIR，make help就可以列印出可以使用的make命令，要產生全部檔案就是用make all。在$(CBDIR)目錄下的$(CBLIBDIR)將產生CBLAS的庫檔案$(CBLIB)，cblas_LINUX.a。

 

在CBLAS的安裝目錄$(CBDIR)下的src目錄中有個cblas.h是包括的CBLAS的函數和常量的標頭檔，使用CBLAS的時候就需要這個標頭檔，同時還需要BLAS的庫檔案$(BLLIB )和CBLAS的庫檔案$(CBLIB)。

 

CBLAS/BLAS分為3個level，level1是用於向量的計算，level2是用於向量和矩陣之間的計算，level3是矩陣之間的計算。比如計算矩陣的乘法就是屬於level3，這裡就用矩陣乘法來學習使用CBLAS。

 

計算矩陣乘法的函數之一是 cblas_sgemm，使用單精確度實數，另外還有對應雙精確度實數，單精確度複數和雙精確度複數的函數。在此以 cblas_sgemm為例。

 

函數定義為：

void cblas_sgemm(const enum CBLAS_ORDER Order, const enum CBLAS_TRANSPOSE TransA,                 const enum CBLAS_TRANSPOSE TransB, const int M, const int N,                 const int K, const float alpha, const float  *A,                 const int lda, const float  *B, const int ldb,                 const float beta, float  *C, const int ldc)

關於此函數的詳細定義可以在http://www.netlib.org/blas/sgemm.f找到，只不過是fortran語言的,這個C語言版的略有差別。

此Function Compute的是 C = alpha*op( A )*op( B ) + beta*C,

 

const enum CBLAS_ORDER Order，這是指的資料的儲存形式，在CBLAS的函數中無論一維還是二維資料都是用一維數組儲存，這就要涉及是行主序還是列主序，在C語言中數組是用行主序，fortran中是列主序。我還是習慣於是用行主序，所以這個參數是用CblasRowMajor，如果是列主序的話就是CblasColMajor。

 

const enum CBLAS_TRANSPOSE TransA和const enum CBLAS_TRANSPOSE TransB，這兩個參數影響的是op( A )和op( B)，選擇性參數為CblasNoTrans=111, CblasTrans=112, CblasConjTrans=113，其中TransA = CblasNoTrans,  op( A ) = A，TransA = CblasTrans,  op( A ) = A'，TransA = CblasConjTrans,  op( A ) = A'。 TransB類似。

 

const int M，矩陣A的行，矩陣C的行

const int N，矩陣B的列，矩陣C的列

const int K，矩陣A的列，矩陣B的行

const float alpha， const float beta，計算公式中的兩個參數值，如果只是計算C=A*B，則alpha=1,beta=0

 

const float  *A， const float  *B， const float  *C，矩陣ABC的資料

 

const int lda， const int ldb， const int ldc，在BLAS的文檔裡，這三個參數分別為ABC的行數，但是實際使用發現，在CBLAS裡應該是列數。

 

我在這裡計算兩個簡單矩陣的乘法。

A:

1,2,3

4,5,6

7,8,9

8,7,6

 

B:

5,4

3,2

1,0

 

程式碼：

//因為程式是C++，而CBLAS是C語言寫的，所以在此處用extern關鍵字extern"C"{    #include<cblas.h>   } #include<iostream>usingnamespace std;int main(void) {    constenum CBLAS_ORDER Order=CblasRowMajor;    constenum CBLAS_TRANSPOSE TransA=CblasNoTrans;    constenum CBLAS_TRANSPOSE TransB=CblasNoTrans;    constint M=4;//A的行數，C的行數    constint N=2;//B的列數，C的列數    constint K=3;//A的列數，B的行數    constfloat alpha=1;    constfloat beta=0;    constint lda=K;//A的列    constint ldb=N;//B的列    constint ldc=N;//C的列    constfloat A[K*M]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,8,7,6};    constfloat B[K*N]={5,4,3,2,1,0};    float C[M*N];     cblas_sgemm(Order, TransA, TransB, M, N, K, alpha, A, lda, B, ldb, beta, C, ldc);    for(int i=0;i<M;i++)    {       for(int j=0;j<N;j++)       {           cout<<C[i*N+j]<<"\t";       }       cout<<endl;    }    return EXIT_SUCCESS;}

在編譯的時候需要帶上cblas_LINUX.a和blas_LINUX.a，比如，

g++ main.cpp cblas_LINUX.a blas_LINUX.a -o main

當然，這裡假定是這兩個.a檔案是放在可以直接存取的位置，或者寫全路徑也可以。

 

這種做法在CentOS.5下順利通過，但是在我的Ubuntu.7.10下出了問題，blas_LINUX.a正常編譯產生，但在連結的時候出了錯誤，所以只好從源裡安裝了atlas，sudo apt-get install atlas3-base，在/usr/lib/atlas/目錄下就會有libblas.*和liblapack.*庫檔案，只需要在連結的時候用這裡的blas庫檔案替換上文安裝的BLAS就可以正常編譯通過。

 

另外，在GSL下也有BLAS和CBLAS，在boost裡有ublas也提供CBLAS/BLAS的功能，有時間也拿來研究研究。