TGATHER¶

指令示意图¶

TGATHER tile operation

简介¶

使用索引 Tile 或编译时掩码模式来收集/选择元素。

数学语义¶

基于索引的 gather（概念性定义）：

设 R = dst.GetValidRow()，C = dst.GetValidCol()。对于 0 <= i < R 且 0 <= j < C：

\[ \mathrm{dst}_{i,j} = \mathrm{src0}\!\left[\mathrm{indices}_{i,j}\right] \]

确切的索引解释和边界行为由实现定义。

基于掩码模式的 gather 是由 pto::MaskPattern 控制的实现定义的选择/归约操作。

汇编语法¶

PTO-AS 形式：参见 PTO-AS 规范。

基于索引的 gather：

%dst = tgather %src0, %indices : !pto.tile<...> -> !pto.tile<...>

基于掩码模式的 gather：

%dst = tgather %src {maskPattern = #pto.mask_pattern<P0101>} : !pto.tile<...> -> !pto.tile<...>

AS Level 1（SSA）¶

%dst = pto.tgather %src, %indices : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>
%dst = pto.tgather %src {maskPattern = #pto.mask_pattern<P0101>}: !pto.tile<...> -> !pto.tile<...>

AS Level 2（DPS）¶

pto.tgather ins(%src, %indices : !pto.tile_buf<...>, !pto.tile_buf<...>) outs(%dst : !pto.tile_buf<...>)
pto.tgather ins(%src, {maskPattern = #pto.mask_pattern<P0101>} : !pto.tile_buf<...>) outs(%dst : !pto.tile_buf<...>)

C++ 内建接口¶

声明于 include/pto/common/pto_instr.hpp：

基于索引的 Gather¶

template <typename TileDataD, typename TileDataS0, typename TileDataS1, typename TileDataTmp, typename... WaitEvents>
PTO_INST RecordEvent TGATHER(TileDataD &dst, TileDataS0 &src0, TileDataS1 &src1, TileDataTmp &tmp, WaitEvents &... events);

基于掩码模式的 Gather¶

template <typename DstTileData, typename SrcTileData, MaskPattern maskPattern, typename... WaitEvents>
PTO_INST RecordEvent TGATHER(DstTileData &dst, SrcTileData &src, WaitEvents &... events);

基于比较的 Gather（TGather_cmp）¶

收集满足与每行阈值标量比较条件的元素的索引。

template <typename TileDataD, typename TileDataS, typename TileDataS1, typename TileDataC, typename TileDataTmp, CmpMode cmpMode, typename... WaitEvents>
PTO_INST RecordEvent TGATHER(TileDataD &dst, TileDataS &src0, TileDataS1 &k_value, TileDataC &cdst, TileDataTmp &tmp, uint32_t offset, WaitEvents &... events);

对于 src0 的每一行 i，使用 cmpMode（GT 或 EQ）将每个元素 src0[i, j] 与阈值 k_value[i] 比较。匹配元素的索引被收集到 dst[i] 中。每行的匹配数量存储在 cdst[i] 中。offset 参数指定起始索引值。

基于比较的 Gather 约束¶

A2A3:
- TileDataD::DType 必须是 int32_t 或 uint32_t。
- TileDataS::DType 必须是 float、half，或 int32_t（仅 EQ 模式）。
- TileDataS1::DType 必须是 int32_t 或 uint32_t。
- cmpMode 必须是 CmpMode::GT 或 CmpMode::EQ。
A5:
- TileDataD::DType 必须是 int32_t 或 uint32_t。
- TileDataS::DType 必须是 int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、half 或 float。
- TileDataS1::DType 必须是 uint16_t 或 uint32_t。
- cmpMode 必须是 CmpMode::GT 或 CmpMode::EQ。

约束¶

基于索引的 gather：实现检查 (A2A3):
- sizeof(DstTileData::DType) 必须是 2 或 4 字节（b16/b32）。
- sizeof(Src1TileData::DType) 必须是 4 字节（b32: int32_t、uint32_t）。
- DstTileData::DType 必须与 Src0TileData::DType 类型相同。
- TmpTileData::DType 必须与 Src1TileData::DType 类型相同。
- src1.GetValidCol() == TmpTileData::Cols 且 src1.GetValidRow() == TmpTileData::Rows。
- dst.GetValidCol() == DstTileData::Cols（连续的目标存储）。
基于索引的 gather：实现检查 (A5):
- sizeof(DstTileData::DType) 对应类型必须是 int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、half、float 之一。
- sizeof(Src1TileData::DType) 对应类型必须是 int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t 之一。
- DstTileData::DType 必须与 Src0TileData::DType 类型相同。
- src1.GetValidCol() == Src1TileData::Cols 且 dst.GetValidCol() == DstTileData::Cols。
基于掩码模式的 gather：实现检查 (A2A3):
- 源元素大小必须是 2 或 4 字节。
- SrcTileData::DType/DstTileData::DType 必须是 int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、half、bfloat16_t 或 float 之一。
- dst 和 src 必须都是 TileType::Vec 且行主序。
- sizeof(dst element) == sizeof(src element) 且 dst.GetValidCol() == DstTileData::Cols（连续的目标存储）。
基于掩码模式的 gather：实现检查 (A5):
- 源元素大小必须是 1、2 或 4 字节。
- dst 和 src 必须都是 TileType::Vec 且行主序。
- SrcTileData::DType/DstTileData::DType 必须是 int8_t、uint8_t、int16_t、uint16_t、int32_t、uint32_t、half、bfloat16_t、float、float8_e4m3_t、float8_e5m2_t 或 hifloat8_t 之一。
- 支持的数据类型限制为目标定义的集合（通过实现中的 static_assert 强制执行），且 sizeof(dst element) == sizeof(src element)，dst.GetValidCol() == DstTileData::Cols（连续的目标存储）。
边界 / 有效性:
- 索引边界不通过显式运行时断言进行验证；超出范围的索引行为由目标定义。

示例¶

自动（Auto）¶

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

void example_auto() {
  using SrcT = Tile<TileType::Vec, float, 16, 16>;
  using IdxT = Tile<TileType::Vec, int32_t, 16, 16>;
  using DstT = Tile<TileType::Vec, float, 16, 16>;
  SrcT src0;
  IdxT idx;
  DstT dst;
  TGATHER(dst, src0, idx);
}

手动（Manual）¶

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

void example_manual() {
  using SrcT = Tile<TileType::Vec, float, 16, 16>;
  using DstT = Tile<TileType::Vec, float, 1, 16>;
  SrcT src;
  DstT dst;
  TASSIGN(src, 0x1000);
  TASSIGN(dst, 0x2000);
  TGATHER<DstT, SrcT, MaskPattern::P0101>(dst, src);
}

汇编示例（ASM）¶

自动模式¶

# 自动模式：由编译器/运行时负责资源放置与调度。
%dst = pto.tgather %src, %indices : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>

手动模式¶

# 手动模式：先显式绑定资源，再发射指令。
# 可选（当该指令包含 tile 操作数时）：
# pto.tassign %arg0, @tile(0x1000)
# pto.tassign %arg1, @tile(0x2000)
%dst = pto.tgather %src, %indices : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>

PTO 汇编形式¶

%dst = pto.tgather %src, %indices : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>
# AS Level 2 (DPS)
pto.tgather ins(%src, %indices : !pto.tile_buf<...>, !pto.tile_buf<...>) outs(%dst : !pto.tile_buf<...>)