BackendHandler：原则化的后端分发¶

跟踪 issue：#948

背景¶

早期版本的 PyPTO 在 pass 与 codegen 中直接根据 backend::BackendType 做分支：

if (backend::GetBackendType() != backend::BackendType::Ascend910) { ... }

这种写法导致每新增一种后端，都要去整个代码库里翻这些散落的 if，并且为每一处都补一条 case。BackendHandler 把所有这类分支集中到一个虚接口里，使新增后端变成一次自包含的局部修改。

设计¶

BackendHandler（include/pypto/backend/common/backend_handler.h）是一个抽象接口，它把后端之间所有"行为差异"显式命名出来。每个 Backend 子类各自持有一个 BackendHandler 子类的单例，并通过新引入的纯虚函数 Backend::GetHandler() 对外暴露。

                       ┌────────────────────────────┐
        Pass / Codegen │  PassContext::Current()    │
                       │     ->GetBackendHandler()  │
                       └─────────────┬──────────────┘
                                     │
                                     ▼
                       ┌────────────────────────────┐
                       │  BackendConfig::GetBackend │
                       │     ->GetHandler()         │
                       └─────────────┬──────────────┘
                                     │
                                     ▼
                ┌──────────────────────────────────────┐
                │  Backend910B / Backend950 / ...      │
                │     -> Ascend910BHandler::Instance() │
                │     -> Ascend950Handler::Instance()  │
                └──────────────────────────────────────┘

PassContext 上的便捷访问点满足 pass-context-config 规则的要求：pass 通过当前 PassContext 查询后端行为，而不是直接读全局状态。

接口¶

方法	用途	Ascend910	Ascend950
`GetPtoTargetArch()`	`module attributes {pto.target_arch = "..."}`	`"a2a3"`	`"a5"`
`GetSyncResourceCatalog()`	该后端持有的不可变同步资源信息	A2/A3 资源池	A5 资源池
`GetLaunchSpecCoreCountMethod()`	`launch_spec` 上设置逻辑 block 数量的运行时 API 名	`"set_block_num"`	`"set_block_num"`
`GetDefaultSimPlatform()`	默认仿真平台名	`"a2a3sim"`	`"a5sim"`
`GetExtraPtoasFlags()`	ptoas 额外参数	`[]`	`["--pto-arch", "a5"]`
`HonorsHighPrecisionAlgorithm()`	PTO-ISA 是否会根据 `high_precision=True` 生成的 `precisionType` 属性选择不同算法；为 false 时两个 PTO 发射路径（Tile 算子回调与 Buffer IR）都会告警该请求被丢弃	`false`	`true`
`RequiresGMPipeBuffer()`	`ExpandMixedKernel` 是否注入 GM 槽位缓冲	`true`	`false`
`SupportsLocalPipeDepth()`	本地消费者深度是否可独立于跨核传输环深度设置	`true`	`false`
`RequiresSplitLoadTpopWorkaround()`	MemoryReuse 是否做 load + tpop_from_aic 原地复用危害规避	`true`	`false`
`RequiresLevel3TmpScratch()`	InitMemRef 是否物化 level-3 显式 tmp；codegen static-view 桥接	`true`	`false`
`RequiresVtoCFractalAdapt()`	AIV 端 V→C tpush 是否需要 fractal 适配 `tile.move`	`false`	`true`
`RequiresRuntimeSubblockBridge()`	拆分 AIV 包装器是否从 runtime 上下文取 subblock id	`true`	`false`
`RequiresNoSplitDualAivDispatch()`	`no_split` 混合 kernel 是否仍需在两个 AIV lane 上同时下发	`true`	`false`
`SplitsCubeToVectorTransportInHardware()`	切分的 Cube-to-Vector push 是否由硬件把传输的 extent 各分一半给两个 AIV lane（此时该 extent 即 lane 划分）	`false`	`true`
`GetL0cMAlignment(dtype)`	L0C 切分、dbC 容量与分配共同使用的物理 M 行对齐	INT32 为 32；其余为 16	16
`BuildCrossCoreTransferView(dest, view)`	跨核传输边界处的 tile 视图	Mat/Left/Right 转 NZ；Vec 保持原样	Mat/Left/Right 转 NZ（a5 硬件要求边界为 fractal）；Vec 保持原样

注册算子规则¶

tile.sel、tile.sels 和 tile.cast 通过 f_plan_scratch 注册临时空间规则。 Select 的规则位于 pto_ops_select.cpp，cast 的规则与其代码生成一起位于 pto_ops_cast.cpp。目标架构在注册时绑定，查询不读取或修改全局后端。 tile.sels 另通过 f_validate 注册原有的类型与 MemRef 重叠检查。

Pass 使用 PassContext::GetBackend() 获取后端并查询规则。该接口保留现有的全局目标解析方式，不引入上下文独立的目标所有权。未配置后端时，独立 select 降低仍保留原来的 A5 临时空间规格和类型处理行为。

Backend::PlanOpScratch 返回的 Required 携带以元素为单位、只读的 TileScratchSpec；NotRequired 明确表示无需临时空间；Unknown 表示缺少必要信息；Unsupported 表示该输入不受支持。已注册但没有规则的算子返回 None，未注册的算子报错。查询本身不生成 IR，也不分配内存。

Cast 查询接收 source_tile 中不可变的物理与有效形状、target_dtype 和实际的 saturating 模式。若另外提供 source_dtype，它必须与 tile 一致。缺少参数或容量计算依赖的维度为动态值时返回 Unknown；维数不合法时返回 Unsupported。调用方在原始算子位置给出诊断。A5、原生转换及饱和转换无需静态形状便可返回 NotRequired。

from pypto import DataType, backend, ir

target = backend.get_backend_instance(backend.BackendType.Ascend910)
source = ir.TileType([4, 128], DataType.FP32, tile_view=ir.TileView(valid_shape=[3, 96]))
plan = target.plan_op_scratch(
    "tile.cast", source_tile=source, target_dtype=DataType.INT16, saturating=False
)
# Required：INT8 [1, 1152]，部分有效形状的容量计算包含物理行跨度。

InitMemRef 与代码生成均查询同一条 cast 规则。PyPTO、DSA-RP 根据返回的规格生成显式 tmp；PTOAS 继续拥有隐式临时空间的分配权。代码生成给依赖临时空间的转换补充静态有效范围视图。调用方显式传入的 tmp 保持不变，编译器合成规格不会变成对其形状或类型的新限制。临时空间的生命周期与复用仍由内存分配及原有别名元数据决定。

内存容量来源¶

BackendHandler::GetCapacityBytes(memory_space) 调用 handler 所属后端的 Backend::GetMemSize()。SoC 是容量的唯一来源；handler 不重复保存数值，也不乘以核数或 die 数。查询返回一个匹配内存组件的字节容量，类型为 uint64_t；SoC 未建模该空间时返回 0。若多个核都有该空间，返回第一个匹配组件的容量。未建模不表示硬件没有该内存。

L0A、L0B、L0C、Bias、L1 分别使用 MemorySpace::Left、Right、Acc、Bias、Mat。同一个接口也能查询 Vec 和 scale 内存。Python 接口为 handler.get_capacity_bytes(memory_space)。两种语言原有的五个独立容量方法均由该统一查询替代。即使尚未配置全局目标，或者当前配置了另一种后端，显式查询该后端的 handler 仍能返回正确容量。对齐规则、最小 tile 维度和成本模型参数仍与容量分别维护。

新增后端流程¶

在 src/backend/<arch>/backend_<arch>.cpp 中实现 Backend<Arch> 子类，并把源文件加入 CMakeLists.txt。
在 src/backend/<arch>/backend_<arch>_handler.cpp 中实现 Backend<Arch>Handler 子类。以所属后端引用初始化基类，该后端的生命周期必须长于 handler。内置 handler 使用后端单例；后端构造期间不能反过来请求 handler，避免单例初始化重入。
让 Backend<Arch>::GetHandler() 返回你的 handler 单例。
在 src/backend/common/backend.cpp 中给 GetBackendInstance 和 BackendTypeToString 各加一行，并在 BackendType 枚举中添加新值。同时将新后端加入 src/backend/common/sync_resources.cpp 中 FindResourceCatalog 使用的后端列表，使目标字符串查询能够访问新 handler 的同步资源目录。

任何 pass / codegen 文件都不需要修改。可以用 tests/ut/backend/test_backend_handler.py 配合 tests/ut/ir/transforms/ 与 tests/ut/codegen/ 里的回归测试做验证。

Python 访问方式¶

handler 也通过 Python 绑定暴露：

from pypto.pypto_core import backend as _backend_core

# 全局后端类型已配置时：
handler = _backend_core.get_handler()

# 调用方已知道目标后端时：
handler = _backend_core.get_backend_instance(BackendType.Ascend950).get_handler()

handler.get_pto_target_arch()              # "a2a3" 或 "a5"
handler.requires_runtime_subblock_bridge()  # bool
handler.supports_local_pipe_depth()        # A2/A3 为 True，A5 为 False
handler.get_extra_ptoas_flags()            # list[str]

运行时相关的 Python 模块（pypto.runtime.runner、pypto.ir.compiled_program、 pypto.backend.pto_backend）现在通过这些访问器来获取后端行为，不再直接判断 BackendType，与 C++ 改造保持一致。

Select 算子规则¶

tile.sel 与 tile.sels 在 BackendOpInfo::scratch_plan_func 注册 scratch 规划函数；TSELS 还在 validate_func 注册原有 dtype 与 MemRef 别名检查。 PTOCodegen 在输出 Tile PTO 前调用验证函数。两后端共享 pto_ops_select.cpp，具体规则在注册阶段绑定。原有 GetTselScratchSpec、GetTselsScratchSpec、 SupportsTselDataType、SupportsTselsDataType 四个 handler 虚接口已移除。

Pass 经 PassContext::GetBackend() 查询算子规则。该入口保留现有全局目标解析语义，不引入 context 独立持有目标的机制。未配置后端的独立 select lowering 仍使用历史 A5 scratch 几何，并保留原有不按后端限制 dtype 的行为。

from pypto import DataType, backend

target = backend.get_backend_instance(backend.BackendType.Ascend910)
plan = target.plan_op_scratch("tile.sels", DataType.FP16, source_cols=128)
# Required: FP16 [1, 128], one physical source row.

Required 携带以元素为单位的只读 TileScratchSpec；NotRequired 明确表示无需 scratch；Unknown 表示缺少查询所需信息；Unsupported 表示候选不支持。已注册但没有规划函数的算子返回 None，未注册算子报错。查询不读取全局 target、不创建 IR，也不分配内存。

合成规格与显式操作数保持区分：调用者提供的 scratch 原样传递，包括 A5 接受的其他 dtype 占位空间。本次迁移保留既有编译器检查，不增加 scratch 精确几何校验，不改变 PTOAS 校验。生命周期和复用决策仍由现有内存分配与 IR workspace/alias 元数据处理。