triton.language.load

1. OP 概述

原型：

triton.language.load(
 pointer,
 mask=None,
 other=None,
 boundary_check=(),
 padding_option='',
 cache_modifier='',
 eviction_policy='',
 volatile=False,
 _semantic=None
)

简介：返回一个Tensor/Scalar，其值从GlobalMemory中pointer参数指向的位置加载。

2. OP 规格

2.1 参数说明

参数名	类型	说明
`pointer`	`triton.PointerType` 或 `tensor<triton.PointerType>` 或`triton.PointerType<tensor>`（来源于`tl.make_block_ptr`）	指向GM上待读取数据的指针
`mask`	`int1`或`tensor<int1>`	可选参数，当且仅当`pointer` 不来源于`tl.make_block_ptr`时可传入若`mask[i]==False` ，则不会读取`pointer[i]`指向的数据,是`True`则正常读取若`pointer`来源于`tl.make_block_ptr`，则`mask`必须是`None`
`other`	`tensor` 或`scalar`	可选参数，当且仅当`mask!=None`时可传入若`mask[i]==False` ，将返回值的第`i`个位置设置为`other[i]`或`other`（若`other`是`scalar`类型）, 需要支持tensor，因为tritonGPU社区上是tensor和scalar都支持的
`boundary_check`	`tuple(int)`	可选参数，当且仅当`pointer`来源于`tl.make_block_ptr`时可传入整数元组，指示需要做边界检查的维度
`padding_option`	`""`或`"zero"`或`"nan"`	可选参数，当且仅当`boundary_check`不为空时可传入表示访问越界时填充的值
`cache_modifier`	`""` 或 `"ca"`或`"cg"`	可选参数，控制NVIDIA PTX上的cache选项，对Ascend硬件无效
`eviction_policy`	`str`	控制NVIDIA PTX的eviction策略，对Ascend硬件无效
`volatile`	`str`	控制NVIDIA PTX的volatile选项，对Ascend硬件无效
`_semantic`	-	保留参数，暂不支持外部调用

当前910代际均还不支持cache_modifier，eviction_policy， volatile等参数

2.2 支持规格

2.2.1 DataType 支持

	int8	int16	int32	uint8	uint16	uint32	uint64	int64	fp16	fp32	fp64	bf16	bool
GPU	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√
Ascend A2/A3	√	√	√	×	×	×	×	√	√	√	×	√	√

结论：Ascend 对比 GPU 缺失uint8、uint16、uint32、uint64、fp64的支持能力（硬件限制）。

2.2.2 Shape 支持

	支持维度范围
GPU	支持scalar和1~5维tensor
Ascend A2/A3	支持scalar和1~5维 tensor

结论：在 Shape 方面，GPU 与 Ascend 平台无差异，均支持 1 至 5 维张量。

2.2.3 社区约束

若pointer是一个单指针：
- 此时tl.load返回一个标量
- mask和other必须是标量
- other会隐式类型转换成pointer.dtype.element_ty的数据类型
- 此时不允许传入boundary_check和padding_option
若pointer是一个N-Dimensional tensor：
- 此时tl.load返回一个与pointershape相同的N-Dimensional tensor
- mask和other会隐式广播到和pointer相同的shape
- 此时不允许传入boundary_check和padding_option
若pointer来自于tl.make_block_ptr:
- 此时mask 和 other 必须是None
- 此时可以通过boundary_check和padding_option设置边界检查和越界补充值

2.3 特殊限制说明

相对社区能力缺失且无法实现

Ascend 对比 GPU 缺失uint8、uint16、uint32、uint64、fp64的支持能力（硬件限制）。

差异点	描述	解决途径
不支持`padding_option`入参	当前使用的社区分支新增`padding_option`入参，用于越界元素填充策略。	可软件开发支持
与分支、循环语句搭配使用时的泛化性问题	当前tl.load的`pointer`和`mask`的计算过程，如果涉及较复杂的循环和分支语句，可能会出现编译问题	大量泛化测试暴露问题，迭代解决

2.4 使用方法

以下示例中通过triton_ldst_indirect_07_kernel和triton_ldst_indirect_07_func的配合调用，实现了torch_ldst_indirect_07_func的功能：

@triton.jit
def triton_ldst_indirect_07_kernel(
    out_ptr0, in_ptr0, in_ptr1, in_ptr2, stride_in_r,
    XS: tl.constexpr, RS: tl.constexpr
):
    pid = tl.program_id(0)
    in_idx0 = pid * XS + tl.arange(0, XS)
    in_idx1 = tl.arange(0, RS)
    tmp0 = tl.load(in_ptr0 + in_idx0)
    tmp1 = tl.load(in_ptr1 + in_idx1)
    in_idx2 = tmp0[:, None] * stride_in_r + tmp1[None, :]
    tmp2 = tl.load(in_ptr2 + in_idx2)
    out0_idx = in_idx0[:, None] * RS + in_idx1[None, :]
    tl.store(out_ptr0 + out0_idx, tmp2)

def triton_ldst_indirect_07_func(xr, xc, x2, xs, rs):
    nr = x2.size()[0]
    nc = xc.numel()
    stride_in_r = x2.stride()[0]
    assert nr == xs, "test only single core"
    y0 = torch.empty((nr, nc), dtype=x2.dtype, device=x2.device)
    triton_ldst_indirect_07_kernel[nr // xs, 1, 1](
        y0, xr, xc, x2, stride_in_r, XS = xs, RS = rs)
    return y0

def torch_ldst_indirect_07_func(xr, xc, x2):
    flatten_idx = (xr[:, None] * x2.stride()[0] + xc[None, :]).flatten()
    extracted = x2.flatten()[flatten_idx].reshape([xr.numel(), xc.numel()])
    return extracted

DEV = "npu"
DTYPE = torch.float32
offset = 8
N0, N1 = 16, 32
blocksize = 4
lowdimsize = N0
assert N1 >= N0+offset, "N1 must be >= N0+offset"
assert N0 == lowdimsize, "N0 must be == lowdimsize"
xc = offset + torch.arange(0, N0, device=DEV)
xr = torch.arange(0, blocksize, device=DEV)
x2 = torch.randn((blocksize, N1), dtype=DTYPE, device=DEV)
torch_ref = torch_ldst_indirect_07_func(xr, xc, x2)
triton_cal = triton_ldst_indirect_07_func(xr, xc, x2, blocksize, lowdimsize)
torch.testing.assert_close(triton_cal, torch_ref)