简单梳理，搞懂 BLAS、OpenBLAS、MKL、LAPACK 的关系

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BLAS

BLAS 是「Basic Linear Algebra Subprograms」首字母缩写，即「基础线性代数程序库」。BLAS 是应用程序接口（API）标准，用以规范发布基础线性代数操作的基础库（如矢量或矩阵乘法）。BLAS 主要用来做基础的矩阵计算，或是向量计算，分为三级：

• BLAS 1 级，主要做向量与向量计算
• BLAS 2 级，主要做矩阵和向量计算
• BLAS 3 级，主要是矩阵和矩阵计算

该程序集最初发布于 1979 年，并用于建立更大的数值程序包（如 LAPACK 等）。在高性能计算领域，BLAS 被广泛使用。例如，测试超级计算机性能，都要做 LINPACK 测试，运算成绩则很大程度上取决于 BLAS 中子程序 DGEMM 的表现。许多科学计算或工程模拟，在转换后都变成了矩阵计算。为提高性能，各软硬件厂商则针对其产品对 BLAS 接口实现进行高度优化。

BLAS 的实现

BLAS 可以看作一种标准，定义了相关接口，就像 HTML、CSS、ECMAScript 等标准，各浏览器厂商有不同实现，性能也各不相同。

BLAS 有许多实现，包括开源版本和商业版本。硬件厂商如 Intel、AMD、NVIDIA、IBM 等公司都有自己的实现，配合自己的硬件，提供更底层的优化，打造整体解决方案：

• MKL：Intel Math Kernel Library
• ACML：AMD Core Math Library
• ESSL：IBM Engineering and Scientific Subroutine Library
• cuBLAS：NVIDIA

开源实现中，比较有名的项目有：

• Netlib BLAS
• GSL：GNU Scientific Library
• ATLAS：Automatically Tuned Linear Algebra Software
• GotoBLAS
• OpenBLAS

Netlib 用 Fotran 语言实现了 BLAS，其代码库的名字也叫 BLAS，要注意区分。而 CBLAS 则是 Netlib 对 Fortran 版本 BLAS 的 C / C++ 封装。

GotoBLAS 是德克萨斯高级计算中心 Kazushige Goto 打造的 BLAS 开源实现，采用 BSD 许可。2003 年之前，全球 Top 10 超级计算机中 7 台用到了 GotoBLAS。

OpenBLAS

GotoBLAS 于 2010 年终止开发，OpenBLAS 是其继任者。中国科学院博士、MIT 博士后张先轶是 OpenBLAS 项目的创始人和主要维护者。

OpenBLAS 影响巨大，除 IBM、ARM、华为等巨头公司在使用外，还吸引了全球的院校、开发者们关注。

LAPACK

LAPACK 是「Linear Algebra PACKage」的缩写，即「线性代数包」，采用 Fortran 语言编写，底层是 BLAS，但运行效率比 BLAS 库更高。为了进行 C、C++ 语言的开发，Netlib 开发了 CBLAS 和 CLAPACK。

LAPACK 的功能更丰富，主要用于扩展 BLAS 中第 3 级的函数，在 BLAS 的基础上定义了很多矩阵和向量高级运算的函数，如矩阵分解、求逆和求奇异值等。LAPACK 提供了丰富的工具函式，可用于诸如解多元线性方程式、线性系统方程组的最小平方解、计算特征向量、用于计算矩阵 QR 分解的豪斯霍尔德变换，以及奇异值分解等问题。