张量指令集¶

简介¶

张量指令集是为并行计算和异构计算架构设计的一种指令集合，支持对形状可变的数据块（Tile）进行高效操作。数据块内具有特定的格式，能够处理大规模的并行计算任务，广泛应用于矩阵运算、深度学习、图像处理等领域。

TLSU 类指令¶

TLSU 类指令用于内存与 Tile 数据搬运，包括加载、存储、复制、预取、聚集和散布。详细定义请见 TLSU 数据搬运块。

Function	操作	说明
0	TLOAD	从内存ddr或remote向Tile寄存器拷贝
1	TSTORE	从Tile寄存器向内存ddr或remote拷贝
2	TMOV	Tile寄存器之间的数据移动/复制，支持存储布局的变换
3	TPREFETCH	与 TLOAD 相同的检查和访存足迹，但不更新目标 Tile
4	MGATHER	将离散的内存空间的数据聚集到Tile寄存器中
5	MSCATTER	将Tile寄存器中的数据存储到离散的内存空间
6	`MGATHER.MASK`	带掩码的离散内存聚集
7	`MSCATTER.MASK`	带掩码的离散内存散写
8	`MGATHER.CAS`	每个活动元素执行原子 compare-and-swap
9-12	TMOV	Local 与 Shared Tile 之间的 insert/publish/broadcast/extract
13	`GMOV`	Core4 协同全局内存搬运
14	`TSTORE.SPART`	Shared Tile 分区存储
15-31	-	保留/非法

CUBE类指令¶

CUBE类指令主要用于矩阵和向量的乘法运算，包括基本矩阵乘法、带偏置的矩阵乘法、缩放矩阵乘法以及通用矩阵-向量乘法。关于这种块指令的详细介绍请见矩阵数据块。

矩阵乘法操作¶

Function	操作	说明
0	TMATMUL	矩阵乘：A矩阵乘B矩阵，结果矩阵写到ACC寄存器
1	TMATMUL.BIAS	矩阵乘加：A矩阵乘B矩阵，加偏置矩阵，结果矩阵写到ACC寄存器
2	TMATMUL.ACC	矩阵乘累加：A矩阵乘B矩阵，结果矩阵累加到ACC寄存器
3	-	保留
4	TMATMULMX	缩放矩阵乘，结果写到ACC寄存器
5	TMATMULMX.BIAS	缩放矩阵乘，加偏置矩阵，结果写到ACC寄存器
6	TMATMULMX.ACC	缩放矩阵乘，结果矩阵累加到ACC寄存器
7	-	保留

保留编码¶

Mode	Function	操作	说明
0	8-15	-	保留；v0.58 不定义 ACCCVT

矩阵-向量乘法操作¶

Function	操作	说明
16	TGEMV	通用矩阵-向量乘法，结果写到ACC寄存器
17	TGEMV.BIAS	通用矩阵-向量乘法，带偏置加法，结果写到ACC寄存器
18	TGEMV.ACC	通用矩阵-向量乘法，结果累加到ACC寄存器
19	-	保留
20	TGEMVMX	通用缩放矩阵-向量乘法，结果写到ACC寄存器
21	TGEMVMX.BIAS	通用缩放矩阵-向量乘法，带偏置加法，结果写到ACC寄存器
22	TGEMVMX.ACC	通用缩放矩阵-向量乘法，结果累加到ACC寄存器
23-31	-	保留

TEPL 编码载体：VEC 与 SFU¶

TEPL 是保持不变的 Mode/Function 编码载体，不是执行单元。目录将每条 TEPL 编码操作精确分配给 VEC 或 SFU：VEC 只做逐元素运算，SFU 执行复杂函数、归约/展开、重排和不规则运算。详细定义请见 TEPL 编码载体。

Tile-Tile逐元素操作¶

Function	操作	说明
0	TADD	两个Tile的逐元素加法
1	TSUB	两个Tile的逐元素减法
2	TMUL	两个Tile的逐元素乘法
3	TDIV	两个Tile的逐元素除法
4	TREM	两个Tile的逐元素余数，余数符号与除数相同
5	-	保留/非法
6	TAND	两个Tile的逐元素按位与
7	TOR	两个Tile的逐元素按位或
8	TXOR	两个Tile的逐元素按位异或
9	TSHL	两个Tile的逐元素左移
10	TSHR	两个Tile的逐元素右移
11	TMAX	两个Tile的逐元素最大值
12	TMIN	两个Tile的逐元素最小值
13	TCMP	比较两个Tile并写入一个打包的谓词掩码
14	TPRELU	带逐元素斜率Tile的逐元素参数化ReLU
15	TABS	Tile的逐元素绝对值
16	TNOT	Tile的逐元素按位取反
17	TNEG	Tile的逐元素取负
18	TEXP	逐元素指数运算
19	TLOG	Tile的逐元素自然对数
20	TRECIP	Tile的逐元素倒数
21	TSQRT	逐元素平方根
22	TRSQRT	逐元素倒数平方根
23	TRELU	Tile的逐元素ReLU
24-25	-	保留/非法
26	TSEL	使用掩码Tile在两个Tile之间进行选择（逐元素选择）
27	TCVT	Tile的逐元素数据格式转换。
28-31	-	保留

Tile逐元素和标量操作¶

Mode	Function	操作	说明
1	0	TADDS	Tile与标量的逐元素加法
1	1	TSUBS	从Tile中逐元素减去一个标量
1	2	TMULS	Tile与标量的逐元素乘法
1	3	TDIVS	与标量的逐元素除法（Tile/标量或标量/Tile）
1	4	TREMS	与标量的逐元素余数：remainder(src, scalar)
1	5	-	保留/非法
1	6	TANDS	Tile与标量的逐元素按位与
1	7	TORS	Tile与标量的逐元素按位或
1	8	TXORS	Tile与标量的逐元素按位异或
1	9	TSHLS	Tile按标量逐元素左移
1	10	TSHRS	Tile按标量逐元素右移
1	11	TMAXS	Tile与标量的逐元素最大值：max(src, scalar)
1	12	TMINS	Tile与标量的逐元素最小值
1	13	TCMPS	将Tile与标量逐元素比较
1	14	-	保留/非法
1	15-23	-	预留编码
1	24-25	-	保留/非法
1	26	SELS	使用掩码Tile在源Tile和标量之间进行选择（源Tile逐元素选择）
1	27	TEXPANDS	将标量广播到目标Tile中
1	28-31	-	预留编码

按轴归约/广播操作¶

Mode	Function	操作	说明
2	0	TROWSUM	通过对列求和来归约每一行
2	1	TROWMAX	通过取列间最大值来归约每一行
2	2	TROWMIN	通过取列间最小值来归约每一行
2	3	TROWPROD	通过跨列乘积来归约每一行
2	4	TROWEXPAND	将每个源行的第一个元素广播到目标行中
2	5	TROWEXPANDADD	行广播加法：加上一个每行标量向量
2	6	TROWEXPANDSUB	行广播减法：从src0的每一行中减去一个每行标量向量src1
2	7	TROWEXPANDMUL	行广播乘法：将src0的每一行乘以一个每行标量向量src1
2	8	TROWEXPANDDIV	行广播除法：将src0的每一行除以一个每行标量向量src1
2	9	TROWEXPANDMAX	行广播最大值：与每行标量向量取最大值
2	10	TROWEXPANDMIN	行广播最小值：与每行标量向量取最小值
2	11	TROWEXPANDEXPDIF	行指数差运算：计算exp(src0 - src1)，其中src1为每行标量
2	12-15	-	预留编码
2	16	TCOLSUM	通过对行求和来归约每一列
2	17	TCOLMAX	通过取行间最大值来归约每一列
2	18	TCOLMIN	通过取行间最小值来归约每一列
2	19	TCOLPROD	通过跨行乘积来归约每一列
2	20	TCOLEXPAND	将每个源列的第一个元素广播到目标列
2	21	TCOLEXPANDADD	列广播加法：加上一个每列标量向量
2	22	TCOLEXPANDSUB	列广播减法：从src0的每一列中减去一个每列标量向量src1
2	23	TCOLEXPANDMUL	列广播乘法：将src0的每一列乘以一个每列标量向量src1
2	24	TCOLEXPANDDIV	列广播除法：将src0的每一列除以一个每列标量向量src1
2	25	TCOLEXPANDMAX	列广播最大值：与每列标量向量取最大值
2	26	TCOLEXPANDMIN	列广播最小值：与每列标量向量取最小值
2	27	TCOLEXPANDEXPDIF	列指数差运算：计算exp(src0 - src1)，其中src1为每列标量
2	28-31	-	预留编码

复杂操作¶

Mode	Function	操作	说明
3	0-7	-	预留编码
3	8	THISTOGRAM	累积直方图统计指令
3	9-29	-	预留编码
3	30	ESAVE	异常保存块，用于保存发生异常的Tile块的块内状态
3	31	ERCOV	异常恢复块，用于恢复发生异常的Tile块的块内状态