PyPTO 设计理念（深度）
1. 定位
PyPTO（发音 pai-p-t-o）是面向 AI 加速器的高性能编程框架：用 Tile 编程范式 和 多级 IR，把 Python 侧 Tensor 程序逐步降到 PTO 虚拟指令，再经 PTOAS/pto-isa 落地，并在设备上以 MPMD 方式调度执行。
它要同时讨好三类人：
| 角色 | 期望 | PyPTO 给的接口 |
|---|---|---|
| 算法 | 快写对 | Tensor 级 API |
| 性能 | 可下潜 | Tile/Block 控制、pl.at 粒度 |
| 系统 | 可集成 | 多级 IR、codegen、工具链 |
2. 核心特性精读
- Tile-based：计算以硬件可消化的块为单位
- 多级图变换：Tensor→Tile→Block→Execution，每级有 Pass
- 自动 Codegen：落到
.pto再进 PTOAS - MPMD 调度：不同核不同程序片段是一等能力
- 工具链可视化：编译产物 + 运行轨迹
- Python 友好：动态 shape / 符号
- 分层暴露：不是「只给黑盒」也不是「只给汇编」
3. 与邻居的边界
| 组件 | PyPTO 依赖它做什么 |
|---|---|
| simpler | 设备任务图执行（submodule runtime） |
| PTOAS | .pto→优化→C++ |
| pto-isa | 指令实现 |
| pypto-lib | 业务算子与模型资产（下游） |
| torch | golden / 开发依赖（常装 CPU 版即可） |
4. 安装与最小验证
bash
git clone https://github.com/hw-native-sys/pypto.git
cd pypto
pip install torch --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu
pip install -e ".[dev]"
python examples/hello_world.py
python examples/kernels/06_softmax.py
python examples/models/01_ffn.py构建：scikit-build-core + CMake 自动编 C++ 扩展；默认 RelWithDebInfo。
5. 许可证注意
CANN Open Software License 2.0：面向 华为 AI 处理器 体系使用。商用/分发前读 LICENSE。
6. 设计取舍（AI Infra 视角）
| 取舍 | 含义 |
|---|---|
| 自动 outline 成多 kernel | 换调度灵活性，付 hand-off 成本 |
| Python 前端 | 换生产力，付 tracing/编译复杂度 |
| 绑定 PTO | 换跨代与生态，付学习新 ISA 成本 |
7. 检验标准
- [ ] 三分钟讲清 PyPTO 解决什么、不解决什么
- [ ] 本地跑通 hello + softmax
- [ ] 画出与 PTOAS/pto-isa 的调用关系
- [ ] 说明 MPMD 相对纯 SPMD 的动机