1. 总览¶

1.1 设计目标¶

PTO 虚拟 ISA 的设计目标是：

• 在硬件代际演进中提供稳定架构契约
• 以 Tile 为中心定义语义，并显式定义有效区域行为
• 明确区分“架构定义”与“实现定义”
• 在内建接口/PTO-AS/IR/后端代码生成之间建立可验证桥接

1.2 PTO 的架构特征¶

与通用 GPU ISA 写法相比，PTO 将以下概念提升为一等架构对象：

• Tile 为主计算单位：指令语义在 Tile 域上定义。
• 有效区域优先：Rv/Cv 定义架构计算覆盖。
• 位置-意图模型：Mat/Left/Right/Acc/Bias/Scale 等类型参与合法性约束。
• 双编程模型：Auto 与 Manual 都是架构层公民。
• 事件中心同步：顺序通过事件与 TSYNC 显式表达。

1.3 架构边界¶

架构层定义：

• 有效区域内可观察的指令结果
• 必须满足的顺序与同步语义
• 对用户和工具链可见的合法性边界

架构层不定义：

• 微架构调度细节
• 片上布局的具体实现
• 后端特定优化策略

后端差异 MUST 以“实现定义约束”形式记录。

1.4 权威来源¶

PTO 权威来源：

• 单条指令语义：PTO ISA 参考
• 公共 API 签名：include/pto/common/pto_instr.hpp
• 汇编文法：PTO-AS 规范 与 docs/assembly/PTO-AS.bnf

本章节用于将这些来源组合为完整的虚拟 ISA 契约。

1.5 指令族分类¶

PTO 指令族按以下层次组织：

• 同步与资源绑定
• 逐元素与标量/Tile 运算
• 归约/扩展运算
• 内存搬运（GM <-> Tile）与索引内存操作
• 矩阵/向量矩阵运算
• 布局与数据搬运变换
• 不规则与复杂操作

指令族契约在 manual/07-instructions_zh.md 定义。 逐条语义仍以 docs/isa/*_zh.md 为准。

1.6 兼容性原则¶

• SHOULD 优先采用增量演进而非破坏性变更。
• 破坏性架构行为变更 MUST 包含显式版本策略与迁移说明。
• 实现定义行为 MUST 在手册、IR、后端文档中保持一致标注。