SYNCALL

指令示意图

仓库当前未提供 SYNCALL.svg（与多数向量算子不同）。SYNCALL 为跨核控制面原语，不描述单 Tile 上的逐元素数据变换；语义上可理解为「所有选定参与者在同一点汇合后再前进」。

以下示意区分硬件（FFTS）与软件（GM 轮询）两条路径（概念图，非规范绑定）：

flowchart TB
  subgraph hard [硬件模式 Hard / FFTS]
    H1[各参与者到达调用点] --> H2[ffts_cross_core_sync 等]
    H2 --> H3[wait_flag_dev 等]
    H3 --> H4[屏障完成]
  end
  subgraph soft [软件模式 Soft / GM]
    S1[写本地 GM slot 计数] --> S2[轮询全部 slot 达阈值]
    S2 --> S3[屏障完成]
  end

简介

SYNCALL 是跨核同步屏障，支持 A2/A3 和 A5 NPU 后端。通过模板参数 SyncCoreType 选择核类型模式：

  • AIV-only（默认）：SYNCALL() 同步所有 AIV 核。
  • AIC-only：SYNCALL<SyncCoreType::AICOnly>() 同步所有 AIC 核（A2/A3 支持硬件和软件模式；A5 仅支持硬件模式）。
  • MIX（AIC+AIV）：SYNCALL<SyncCoreType::Mix>() 同步 AIC 和 AIV 混合核。

通过 SyncAllMode（在带 workspace 的重载中显式给出）选择 硬件模式（FFTS） 或 软件模式（GM 轮询）。无 workspace 的重载对应硬件路径。

数学语义

不适用逐元素算术语义。SYNCALL 表达的是 barrier（屏障）到达 关系：

  • 在某一动态程序点上，凡属于当前 SyncCoreType 所划定参与者集合的 core，均须执行到该 SYNCALL 调用之后，任一参与者方可越过该点继续执行后续代码。
  • 硬件模式：由 FFTS 旗标与设备侧 wait_flag_dev 等原语保证跨核可见顺序。
  • 软件模式：由 GM 中各参与者独占 slot 的单调计数与 dcci/dsb 等一致性原语，在轮询中判定「全员已到达当前代数」。

该语义不对 barrier 之后的 GM 或其它 buffer 内容作额外保证；若需与数据可见性组合，仍须由调用方显式同步或遵循既有数据面约定。

C++ 内建接口

声明于 include/pto/common/pto_instr.hpp。软件模式接口使用类型安全的 GlobalTensor 和 Tile 参数（通过 SFINAE 约束）：

// 硬件模式（所有 CoreType 通用）
template <SyncCoreType CoreType = SyncCoreType::AIVOnly>
PTO_INST void SYNCALL();

// 软件模式 — AIV-only（GlobalTensor + Vec Tile）
template <SyncAllMode Mode, SyncCoreType CoreType = SyncCoreType::AIVOnly,
          typename GlobalData, typename TileData,
          std::enable_if_t<is_global_data_v<GlobalData> &&
                           is_tile_data_v<TileData> && TileData::Loc == TileType::Vec, int> = 0>
PTO_INST void SYNCALL(GlobalData &gmWorkspace, TileData &ubWorkspace, int32_t usedCores = 0);

// 软件模式 — AIC-only（GlobalTensor + Mat Tile）
template <SyncAllMode Mode, SyncCoreType CoreType = SyncCoreType::AICOnly,
          typename GlobalData, typename TileData,
          std::enable_if_t<is_global_data_v<GlobalData> &&
                           is_tile_data_v<TileData> && TileData::Loc == TileType::Mat, int> = 0>
PTO_INST void SYNCALL(GlobalData &gmWorkspace, TileData &l1Workspace, int32_t usedCores = 0);

// 软件模式 — MIX（GlobalTensor + Vec Tile + Mat Tile）
template <SyncAllMode Mode, SyncCoreType CoreType = SyncCoreType::Mix,
          typename GlobalData, typename UbTileData, typename L1TileData,
          std::enable_if_t<is_global_data_v<GlobalData> &&
                           is_tile_data_v<UbTileData> && UbTileData::Loc == TileType::Vec &&
                           is_tile_data_v<L1TileData> && L1TileData::Loc == TileType::Mat, int> = 0>
PTO_INST void SYNCALL(GlobalData &gmWorkspace, UbTileData &ubWorkspace, L1TileData &l1Workspace,
                       int32_t usedCores = 0);

参数

  • gmWorkspace: GlobalTensor<int32_t, pto::Shape<>, pto::Stride<>>（在 Ascend C 与 using namespace pto 并存时，建议写全 pto::，避免与编译器内置头中的 Stride 枚举同名冲突）。软件模式使用的 GM workspace，调用前需要初始化为 0。每个参与 core 占用 8 个 int32_t（按 cache line 隔离同步计数）。
  • ubWorkspace: Tile<TileType::Vec, int32_t, 1, SYNCALL_SOFT_SLOT_INT32>。AIV-only 和 MIX 软件模式使用的 UB scratch，容量至少为 usedCores * 8 * sizeof(int32_t)。
  • l1Workspace: Tile<TileType::Mat, int32_t, 1, SYNCALL_SOFT_SLOT_INT32>。AIC-only 和 MIX 软件模式使用的 L1（cbuf）scratch，用于 create_cbuf_matrix 填充同步值后经 DMA 搬移到 GM。
  • usedCores: 参与软件 barrier 的 core 数。为 0 时自动推算——AIV-only 使用 get_block_num()，AIC-only 使用 get_block_num()，MIX 使用 SYNCALL_GET_MIX_PARTICIPANT_COUNT()（即 AIC blocks × (1 + AIV ratio)）。

Kernel Meta 宏

MIX 模式 kernel 需要在 ELF 中嵌入 .ascend.meta 信息，供 runtime 正确调度 AIC/AIV 子 kernel。宏定义于 include/pto/common/kernel_meta.hpp：

// AIV 侧 kernel（标记为 MIX_AIV_MAIN，ratio 固定 0:1）
PTO_SYNCALL_AIV_KERNEL_META(kernelName);

// AIC 侧 kernel（标记为 MIX_AIC_MAIN，指定 AIC:AIV 比例）
PTO_SYNCALL_MIX_AIC_KERNEL_META(kernelName, aicRatio, aivRatio);

使用示例（1:2 混合模式）：

PTO_SYNCALL_MIX_AIC_KERNEL_META(MyKernel_mix_aic, 1, 2);  // AIC kernel ELF
PTO_SYNCALL_AIV_KERNEL_META(MyKernel_mix_aiv);             // AIV kernel ELF

历史别名 PTO_SYNCALL_AIV_KERNEL_META / PTO_SYNCALL_MIX_AIC_KERNEL_META 仍可使用，等价于上述宏。

模式支持矩阵

A2/A3

核类型 硬件模式 软件模式
AIV-only 支持 支持
AIC-only 支持 支持
MIX 支持 支持

A5

核类型 硬件模式 软件模式
AIV-only 支持 支持
AIC-only 支持 不支持
MIX 不支持 支持

约束

  • 当前实现覆盖 A2/A3 和 A5 后端。
  • 软件模式支持 AIV-only、AIC-only 和 AIC+AIV 混合 kernel。
  • AIC-only 模式（仅 A2/A3）：AIC 核通过 copy_cbuf_to_gm（L1→GM DMA）直接写入和读取 GM slot 完成同步。
  • A2/A3 混合模式：AIC 核通过 copy_cbuf_to_gm（L1→GM DMA）直接写入 GM slot，AIV 核通过 UB workspace 写入。
  • A5 混合模式：A5 AIC（dav-c310-cube）不支持 copy_cbuf_to_gm 等直接写 GM 的 DMA 指令，改为通过 intra_block 信号委托同 block 的 AIV subblock 0 代为执行 UB→GM 写入。
  • A5 AIC-only 硬件模式已支持：AIC 通过 ffts_cross_core_sync + wait_flag_dev 实现跨核同步，不需要 set_ffts_base_addr。
  • A5 AIC-only 软件模式不支持：A5 AIC（dav-c310-cube）缺少 copy_cbuf_to_gm 等独立写 GM 的 DMA 路径，无法实现 GM 轮询同步。
  • A5 硬件 MIX 模式不可用：运行时接口 rtGetC2cCtrlAddr 在 A5（CHIP_DAVID）平台返回 RT_ERROR_FEATURE_NOT_SUPPORT（207000），无法获取 FFTS 基地址。
  • 软件模式要求所有参与 core 以相同顺序进入同一组 barrier；每个参与 core 在 gmWorkspace 中占用 8 个 int32_t，用于按 cache line 隔离同步计数。
  • 软件模式只提供 barrier 到达语义。若 barrier 前后还需要观察其他 GM 数据，调用方仍需保证对应数据的 cache 可见性。
  • 软件模式轮询循环内置退避策略（超过阈值后插入 pipe_barrier）和超时保护（默认 1,000,000 次迭代上限），超时后 kernel 侧 break 退出，CPU 模拟器构建下触发断言。
  • 硬件 AIV-only SYNCALL() 需要 kernel ELF 中带 .ascend.meta.<kernel>_mix_aiv metadata，使 runtime 按 KERNEL_TYPE_MIX_AIV_1_0 调度。
  • AIC-only kernel 需要在函数体开头调用 __builtin_cce_kernel_type_set(1)（对应 KERNEL_TYPE_AIC_ONLY），使运行时正确调度到 AIC 核。
  • SYNCALL 不返回 RecordEvent，也不作为 Event<SrcOp, DstOp> 的依赖操作使用。
  • 在 auto 模式下与现有同步指令保持一致，不直接发射硬件同步。

示例

自动（Auto）

在 auto 构建路径下，SYNCALL 与既有同步策略一致，不直接发射跨核硬件同步；用于占位或与 host/编译器协同的图级语义。典型算子开发仍以显式 manual kernel 中的 SYNCALL 为准。

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

// auto 模式下 SYNCALL 为 no-op（与 TSYNC 等在 auto 下的处理一致）
void example_auto_noop() {
  SYNCALL();  // 不触发 FFTS
}

手动（Manual）— 硬件模式

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

// AIV-only：全 AIV 核 FFTS 屏障（需正确 kernel meta / ELF）
void example_hard_aiv() {
  SYNCALL();
}

// AIC-only：仅编译到 AIC（__DAV_CUBE__）单元时可用；A5 上已验证硬模式路径
void example_hard_aic() {
  SYNCALL<SyncCoreType::AICOnly>();
}

// MIX：AIC 与 AIV 配对 ELF，见上文「Kernel Meta 宏」一节
void example_hard_mix() {
  SYNCALL<SyncCoreType::Mix>();
}

手动（Manual）— 软件模式

软件模式需传入 已清零 的 GM workspace 与合法容量的 UB/L1 Tile。Mode 须为 SyncAllMode::Soft（Hard 时忽略 workspace，行为同无参 SYNCALL_IMPL）。

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

void example_soft_aiv(__gm__ int32_t *gmPtr) {
  GlobalTensor<int32_t, pto::Shape<>, pto::Stride<>> gmWs(gmPtr);
  Tile<TileType::Vec, int32_t, 1, SYNCALL_SOFT_SLOT_INT32> ub;
  SYNCALL<SyncAllMode::Soft, SyncCoreType::AIVOnly>(gmWs, ub, 0);
}

MIX 软件模式需同时提供 UB 与 L1（Mat）Tile；A5 AIC 侧通过代理路径写 GM，详见「约束」一节。