在 Ascend 生态中，CANN工具包涉及的固件（Firmware）和驱动

ytkz2025-08-222025-10-22

在 Ascend 生态中，CANN（Compute Architecture for Neural Networks）工具包涉及的 固件（Firmware） 和 驱动（Driver） 是支持 Ascend NPU（Neural Processing Unit）硬件运行的两个关键组件。它们与 CANN toolkit（开发套件）共同构成完整的 NPU 开发和运行环境。以下是它们的定义、作用和区别，结合你在 ARM Linux 上安装 torch-npu 的目标，简洁说明：

1. 固件（Firmware）

定义：固件是运行在 Ascend NPU 硬件上的低级软件，直接控制 NPU 芯片的硬件行为（如计算单元、内存管理）。它是芯片的嵌入式程序，类似 BIOS 或嵌入式设备的微代码。
作用：
- 初始化和管理 NPU 硬件。
- 提供硬件层接口，处理任务调度、数据传输等。
- 确保 NPU 芯片能正确执行计算任务。
安装特点：
- 文件名如 Ascend-ascend910-firmware_xxx_linux-aarch64.run。
- 需 root 权限 安装，因为涉及直接写入硬件寄存器或设备固件区域。
- 通常与特定芯片型号（如 Ascend 910/310）绑定。
在你的场景：
- 如果系统没有预装固件，torch-npu 无法直接访问 NPU 硬件（可能回落到 CPU 模式）。
- 由于你无 sudo 权限，固件安装需要管理员完成，或确认系统已预装（如通过 npu-smi info 检查硬件状态）。

2. 驱动（Driver）

定义：驱动是运行在操作系统中的软件，充当 NPU 硬件和用户应用程序（如 CANN toolkit、torch-npu）之间的桥梁，负责将上层指令翻译为硬件可执行的操作。
作用：
- 提供操作系统与 NPU 硬件的通信接口。
- 支持任务调度、内存分配、设备管理等。
- 包含用户态库（如 libascendcl.so）和内核态模块（如 /dev/davinci*）。
安装特点：
- 文件名如 Ascend-ascend910-driver_xxx_linux-aarch64.run。
- 需 root 权限 安装，因为涉及加载内核模块（如 kmod_hccs）和设备文件（如 /dev/davinci0）。
- 依赖固件，通常与固件版本配套。
在你的场景：
- 驱动是 torch-npu 访问 NPU 的必要组件。如果未安装，torch_npu.npu.is_available() 返回 False。
- 无 sudo 权限下，你无法安装驱动，但可检查是否预装：
```
ls /dev/davinci*
npu-smi info
```
  如果命令有效，说明驱动已存在；否则需管理员安装。

3. 固件与驱动的区别

特性	固件（Firmware）	驱动（Driver）
运行位置	NPU 芯片内部	操作系统（内核态 + 用户态）
功能	控制硬件行为，初始化芯片	连接硬件与软件，管理任务和资源
安装权限	需要 root 权限	需要 root 权限
文件类型	.run 文件，更新芯片微代码	.run 文件，包含内核模块和库
依赖关系	硬件直接依赖，驱动依赖固件	依赖固件，CANN toolkit 依赖驱动
与 torch-npu	间接影响（硬件可用性）	直接影响（torch-npu 需驱动接口）

4. 与 CANN toolkit 的关系

CANN toolkit：用户态开发套件，包含编译器、库（如 libascendcl.so）、工具（如 ascend-toolkit）和 Python API（如 torch_npu 依赖的库）。它依赖驱动和固件来访问硬件，但可独立安装用于开发（无硬件时模拟运行）。
安装顺序：固件 → 驱动 → toolkit。你的场景中，toolkit 已装（用户目录），但无 sudo 权限，需确认固件和驱动是否由管理员预装。

5. 对 torch-npu 的影响

torch-npu：PyTorch 的 NPU 适配器，依赖 CANN toolkit 的 Python 库和驱动的硬件接口。
无固件/驱动：torch-npu 可安装并导入，但 torch_npu.npu.is_available() 返回 False，计算回落到 CPU。
验证方法：
```
source ~/ascend/cann/set_env.sh
python3 -c "import torch; import torch_npu; print(torch_npu.npu.is_available())"
```
- 如果返回 False，检查驱动/固件：
```
npu-smi info
ls /dev/davinci*
```
- 如果驱动缺失，需管理员安装；如果硬件不可用，可用 toolkit 进行开发/测试。

6. 无 sudo 权限的应对

检查预装：运行 npu-smi info 或 ls /dev/davinci*，确认固件和驱动是否存在。
联系管理员：请求安装固件和驱动（提供文件名，如 Ascend-ascend910-firmware_xxx_linux-aarch64.run 和 Ascend-ascend910-driver_xxx_linux-aarch64.run）。
容器化方案：如果系统支持 Podman（rootless 容器），使用预装 CANN 的镜像：
```
podman run -it --rm ascendhub.huawei.com/public-ascendhub/ascend-toolkit:arm64-8.0.RC1 bash
```
容器内固件和驱动已配置，适合测试 torch-npu。
纯开发模式：无硬件/驱动时，CANN toolkit 和 torch-npu 可用于代码开发（模拟模式），但无法运行 NPU 加速。