ConvTile 编程模型¶

PTO Lib 程序可基于 ConvTile 编写卷积相关算子。ConvTile 是固定容量的 2D 到 6D 缓冲对象，也是 PTO 卷积类操作中的主要计算单元和数据搬运单元。

从概念上说，ConvTile 驻留在片上 Tile 存储中（类似寄存器文件或片上 SRAM），并通过 TLOAD / TSTORE 与全局内存（GM）之间搬运数据。

本文档说明 include/pto/common/pto_tile.hpp 中的 C++ ConvTile 类型及其布局和形状约束。

ConvTile 表示什么¶

一个 ConvTile 主要由以下几类属性定义：

• 位置（Location）：该 Tile 所属的逻辑存储类别（如矩阵/立方寄存器等）。
• 元素类型（Element type）：标量元素类型（如 float、half、int8_t 等）。
• 缓冲区大小（Buffer size）：ConvTile 的静态缓冲容量。
• 布局（Layout）：如 NCHW、NHWC、NC1HWC0 等，用于指导 lowering 和目标相关优化路径。
• 形状（Shape）：pto::ConvTileShape<...>，支持最多 6 个维度。

pto::ConvTile 类型¶

ConvTile 通过 C++ 模板类型声明：

pto::ConvTile<
  pto::TileType Loc_,
  Element_,
  BufferSize_,
  pto::Layout_ layout,
  pto::ConvTileShape Shape_
>;

位置（TileType）¶

TileType 表示 Tile 的逻辑/物理存储类别，同时参与重载选择和编译期检查。

常见位置包括：

• TileType::Vec：向量 Tile 存储（UB / 向量流水线）。
• TileType::Mat：通用矩阵 Tile 存储（矩阵 L1）。

每条指令允许使用哪些位置，应以 docs/isa/ 下对应指令文档为准。

容量（BufferSize_）¶

BufferSize_ 定义了 Tile 对象的静态容量。多数指令要求 Tile 具备静态形状，以便在编译期进行特化和优化。

布局（pto::Layout）¶

ConvTile 包含一个布局枚举，如：

• NCHW
• NHWC
• NC1HWC0
• FRACTAL_Z
• FRACTAL_Z_S16S8

布局信息会影响后端实现、lowering 路径以及特定目标上的快速路径选择。

形状（pto::ConvTileShape）¶

pto::ConvTileShape<...Shapes> 支持 1 到 6 个整型模板参数。每个维度既可以是编译期常量，也可以是 pto::DYNAMIC（即 -1）。

• 静态维度保存在类型信息中，可通过 ConvTileShape::staticShape[dim] 获取。
• 动态维度保存在运行时对象 ConvTileShape::shape[dim] 中，并由 ConvTileShape(...) 构造函数赋值。

构造函数会通过 static_assert 检查“运行时传入参数个数是否与动态维度数量一致”，因此若构造参数不匹配，会在编译期报错。

地址绑定（TASSIGN）¶

在手动放置流程中，TASSIGN(tile, addr) 用于把一个 ConvTile 对象绑定到实现定义的地址。

在自动模式中，TASSIGN(tile, addr) 可能根据构建配置被处理为 no-op。

具体约束请参考 docs/isa/TASSIGN.md。

最小示例¶

#include <pto/pto-inst.hpp>
using namespace pto;

void example(__gm__ half* in, __gm__ half* out) {
  using TileT = ConvTile<TileType::Mat, half, 4096, Layout::NC1HWC0, pto::ConvTileShape<1, 1, 16, 16, 16>>;
  using GShape = Shape<1, 1, 16, 16, 16>;
  using GStride = Stride<1 * 16* 16* 16, 16* 16* 16, 16 * 16, 16, 1>;
  using GT = GlobalTensor<half, GShape, GStride, Layout::NC1HWC0>;
  GT gin(in);

  TileT tile5d;
  TASSIGN(tile5d, 0x0);

  TLOAD(tile5d, gin);
}