如何在Triton 中添加转化PASS

目录

  1. 如何在Triton中添加自定义转换Pass:以Linalg>EmitC为例
  2. MLIR/Triton中转换模式如何处理操作依赖关系
  3. MLIR转换过程中的中间态与IR演进

在Triton中添加自定义转换Pass:以Linalg>EmitC为例

1. 了解Triton的编译架构

Triton使用MLIR作为其编译基础设施,编译流程大致为:

  • Triton IR (前端) → TritonGPU → SCF/Linalg/MemRef → LLVM → PTX

在添加转换pass前,需要明确你要在哪个阶段插入自定义转换。

2. 创建自定义转换Pass

2.1 创建必要的文件结构

首先在Triton代码库中创建适当的目录结构:

bash 复制代码
# 在lib/Conversion下创建新目录
mkdir -p lib/Conversion/LinalgToEmitC
touch lib/Conversion/LinalgToEmitC/LinalgToEmitC.cpp
touch include/triton/Conversion/LinalgToEmitC/Passes.td
touch include/triton/Conversion/LinalgToEmitC/Passes.h

2.2 定义转换Pass (Passes.td)

include/triton/Conversion/LinalgToEmitC/Passes.td中定义pass:

tablegen 复制代码
#include "mlir/Dialect/Pass/PassBase.td"

def TritonLinalgToEmitC : Pass<"triton-linalg-to-emitc", "Operation"> {
  let summary = "Convert Linalg operations to EmitC dialect";
  let description = [{
    This pass converts supported Linalg operations to EmitC operations
    to facilitate C code generation.
  }];
  let constructor = "mlir::triton::createLinalgToEmitCPass()";
}

2.3 实现转换逻辑 (LinalgToEmitC.cpp)

cpp 复制代码
#include "triton/Conversion/LinalgToEmitC/Passes.h"
#include "mlir/Dialect/EmitC/IR/EmitC.h"
#include "mlir/Dialect/Linalg/IR/Linalg.h"
#include "mlir/Dialect/Func/IR/FuncOps.h"
#include "mlir/IR/PatternMatch.h"
#include "mlir/Pass/Pass.h"
#include "mlir/Transforms/DialectConversion.h"
#include "triton/Dialect/Triton/IR/Dialect.h"

using namespace mlir;

namespace {

// 定义转换模式:Linalg.Generic -> EmitC.CallOp
class GenericOpConversion : public OpConversionPattern<linalg::GenericOp> {
public:
  using OpConversionPattern<linalg::GenericOp>::OpConversionPattern;
  
  LogicalResult matchAndRewrite(
      linalg::GenericOp op, OpAdaptor adaptor,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    // 1. 检查操作是否可转换
    if (!op.hasTensorSemantics())
      return failure();
      
    // 2. 准备转换
    Location loc = op.getLoc();
    SmallVector<Value> operands = adaptor.getOperands();
    
    // 3. 构建EmitC调用
    //    这里需要具体实现如何将linalg.generic转换为emitc.call
    //    通常需要解析iterator types, indexing maps等
    
    // 4. 创建EmitC函数调用
    auto funcType = FunctionType::get(
        getContext(), 
        TypeRange(operands), 
        op.getResultTypes()
    );
    
    // 5. 创建调用操作
    auto emitcCall = rewriter.create<emitc::CallOp>(
        loc, 
        "custom_kernel_function",  // C函数名
        funcType.getResults(),
        operands
    );
    
    rewriter.replaceOp(op, emitcCall.getResults());
    return success();
  }
};

// 主转换pass
struct LinalgToEmitCPass : public TritonLinalgToEmitCBase<LinalgToEmitCPass> {
  void runOnOperation() override {
    MLIRContext *context = &getContext();
    ConversionTarget target(*context);
    RewritePatternSet patterns(context);
    
    // 1. 配置转换目标
    target.addLegalDialect<emitc::EmitCDialect, func::FuncDialect>();
    target.addIllegalDialect<linalg::LinalgDialect>();
    
    // 2. 添加转换模式
    patterns.add<GenericOpConversion>(context);
    
    // 3. 应用转换
    if (failed(applyPartialConversion(getOperation(), target, std::move(patterns))))
      signalPassFailure();
  }
};

} // namespace

// 创建pass实例
std::unique_ptr<Pass> mlir::triton::createLinalgToEmitCPass() {
  return std::make_unique<LinalgToEmitCPass>();
}

2.4 暴露Pass API (Passes.h)

cpp 复制代码
#ifndef TRITON_CONVERSION_LINALGTOEMITC_PASSES_H
#define TRITON_CONVERSION_LINALGTOEMITC_PASSES_H

#include "mlir/Pass/Pass.h"

namespace mlir {
namespace triton {

std::unique_ptr<Pass> createLinalgToEmitCPass();

} // namespace triton
} // namespace mlir

#endif // TRITON_CONVERSION_LINALGTOEMITC_PASSES_H

3. 集成到构建系统

修改lib/Conversion/CMakeLists.txt,添加新的转换目录:

cmake 复制代码
add_subdirectory(LinalgToEmitC)

lib/Conversion/LinalgToEmitC/CMakeLists.txt中:

cmake 复制代码
add_mlir_library(TritonLinalgToEmitC
  LinalgToEmitC.cpp

  DEPENDS
  TritonConversionPassIncGen

  LINK_LIBS PUBLIC
  MLIREmitC
  MLIRLinalg
  MLIRPass
  TritonIR
)

4. 在Triton编译流程中注册Pass

修改tools/triton-opt/triton-opt.cpp,添加你的pass:

cpp 复制代码
#include "triton/Conversion/LinalgToEmitC/Passes.h"

void registerLinalgToEmitC() {
  mlir::registerPass([]() -> std::unique_ptr<mlir::Pass> {
    return mlir::triton::createLinalgToEmitCPass();
  });
}

// 在main函数中调用注册
int main(int argc, char **argv) {
  // ...
  registerLinalgToEmitC();
  // ...
}

5. 实现更复杂的转换模式

上面的示例只处理了linalg.generic,完整的转换需要处理更多操作,如:

  • linalg.matmul
  • linalg.fill
  • linalg.dot
  • linalg.conv

每种操作需要特定的转换逻辑,例如linalg.matmul可能转换为:

cpp 复制代码
class MatmulOpConversion : public OpConversionPattern<linalg::MatmulOp> {
  LogicalResult matchAndRewrite(
      linalg::MatmulOp op, OpAdaptor adaptor,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    
    // 获取输入和输出
    Value lhs = adaptor.getInputs()[0];
    Value rhs = adaptor.getInputs()[1];
    Value out = adaptor.getOutputs()[0];
    
    // 创建EmitC调用,调用自定义的matmul函数
    auto callOp = rewriter.create<emitc::CallOp>(
        op.getLoc(), "custom_matmul", out.getType(),
        ValueRange{lhs, rhs, out});
    
    rewriter.replaceOp(op, callOp.getResults());
    return success();
  }
};

6. 处理类型转换

在复杂的转换中,可能需要自定义类型转换:

cpp 复制代码
struct LinalgToEmitCTypeConverter : public TypeConverter {
  LinalgToEmitCTypeConverter() {
    // 注册类型转换规则
    addConversion([](TensorType type) {
      // 转换tensor类型到适合emitc的类型
      return type;
    });
  }
};

7. 测试你的转换

创建测试文件test/Conversion/LinalgToEmitC/basic.mlir

mlir 复制代码
// RUN: triton-opt %s -triton-linalg-to-emitc | FileCheck %s

func.func @test_matmul(%arg0: tensor<4x4xf32>, %arg1: tensor<4x4xf32>, %arg2: tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32> {
  %0 = linalg.matmul {cast = #linalg.type_fn<cast_signed>} ins(%arg0, %arg1 : tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>)
          outs(%arg2 : tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  return %0 : tensor<4x4xf32>
}
// CHECK-LABEL: func.func @test_matmul
// CHECK: emitc.call "custom_matmul"

8. 高级技巧

  1. 处理内存布局:Linalg操作通常有特定的内存布局要求,需要在emitc调用中正确处理
  2. 性能优化:考虑添加tile、fuse等优化,生成高效的C代码
  3. 自定义代码生成 :结合EmitC的emitc.constantemitc.include等操作,生成完整的C函数

9. 调试技巧

  • 使用-debug-debug-only=linalg-to-emitc选项查看pass执行细节
  • 使用MLIR的打印方法op->print(llvm::errs())在转换过程中打印IR
  • 使用断点和GDB进行交互式调试

MLIR/Triton中转换模式如何处理操作依赖关系

1. MLIR转换框架自动处理的依赖

1.1 SSA依赖自动维护

MLIR的转换框架会自动处理SSA(Static Single Assignment)形式的依赖关系:

cpp 复制代码
// 当一个操作被替换时,所有使用其结果的操作会自动更新
// 例如: 将 %0 = linalg.matmul ... 转换为 %0 = emitc.call ...
// 任何使用%0的操作会自动指向新的值
rewriter.replaceOp(op, newResults);

1.2 转换过程中的拓扑排序

applyPartialConversion/applyFullConversion会自动按拓扑顺序处理操作:

cpp 复制代码
// MLIR会确保按照依赖顺序应用转换模式
// 先转换不依赖于其他要转换操作的操作
if (failed(applyPartialConversion(getOperation(), target, std::move(patterns))))
  signalPassFailure();

2. 显式依赖分析技术

2.1 使用Operation的操作数和结果

最基础的方法是直接查询操作的使用链:

cpp 复制代码
class MatmulOpConversion : public OpConversionPattern<linalg::MatmulOp> {
  LogicalResult matchAndRewrite(
      linalg::MatmulOp op, OpAdaptor adaptor,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    
    // 获取输入操作 (依赖的操作)
    Value lhs = adaptor.getInputs()[0];
    Value rhs = adaptor.getInputs()[1];
    
    // 获取依赖于当前操作的操作
    auto uses = op->getUses(); // 获取所有使用此操作结果的操作
    
    // 通常不需要手动处理这些依赖,因为rewriter会自动处理
    // 但在复杂转换中可能需要分析
    for (auto &use : uses) {
      Operation *user = use.getOwner();
      // 分析依赖操作
    }
    
    // 创建新操作
    auto emitcCall = rewriter.create<emitc::CallOp>(...);
    rewriter.replaceOp(op, emitcCall);
    return success();
  }
};

2.2 依赖切片(Slices)

对于更复杂的依赖分析,可以使用切片API:

cpp 复制代码
#include "mlir/Analysis/SliceAnalysis.h"

void analyzeDependencies(linalg::GenericOp op) {
  // 获取前向切片 (依赖于此操作的操作)
  SetVector<Operation *> forwardSlice;
  getForwardSlice(op, &forwardSlice);
  
  // 获取后向切片 (此操作依赖的操作)
  SetVector<Operation *> backwardSlice;
  getBackwardSlice(op, &backwardSlice);
  
  // 处理依赖
  for (Operation *depOp : backwardSlice) {
    // 分析依赖操作
  }
}

2.3 访问Linalg特定依赖

Linalg操作有特殊的依赖信息:

cpp 复制代码
void analyzeLinalgDependencies(linalg::GenericOp genericOp) {
  // 获取索引映射,这些定义了数据访问模式
  auto indexingMaps = genericOp.getIndexingMaps();
  
  // 分析操作中的计算块
  Block &body = genericOp.getRegion().front();
  
  // 分析块参数的依赖关系
  for (auto arg : body.getArguments()) {
    // 这些参数对应于输入/输出张量的元素
    // 可以分析它们在计算块中的使用
  }
  
  // 获取迭代类型 (parallel, reduction等)
  auto iteratorTypes = genericOp.getIteratorTypes();
}

3. 处理Linalg到EmitC转换中的依赖

3.1 保持数据流依赖

在Linalg到EmitC转换中,需要保持原始操作的数据流依赖:

cpp 复制代码
class GenericOpConversion : public OpConversionPattern<linalg::GenericOp> {
  LogicalResult matchAndRewrite(
      linalg::GenericOp op, OpAdaptor adaptor,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    
    // 1. 收集所有输入/输出张量 (保持依赖)
    SmallVector<Value> inputs = adaptor.getInputs();
    SmallVector<Value> outputs = adaptor.getOutputs();
    
    // 2. 为EmitC创建参数列表,保持顺序
    SmallVector<Value> emitcArgs;
    emitcArgs.append(inputs.begin(), inputs.end());
    emitcArgs.append(outputs.begin(), outputs.end());
    
    // 3. 创建EmitC调用,保持依赖关系
    StringRef functionName = determineFunctionName(op); // 基于op的语义
    
    auto emitcCall = rewriter.create<emitc::CallOp>(
        op.getLoc(), functionName, op.getResultTypes(), emitcArgs);
    
    // 4. 替换操作 - MLIR自动更新所有依赖
    rewriter.replaceOp(op, emitcCall.getResults());
    
    return success();
  }
  
  // 基于Linalg操作的语义确定函数名
  StringRef determineFunctionName(linalg::GenericOp op) const {
    // 分析计算块和迭代类型
    // 例如:如果检测到是矩阵乘法,返回"matmul"
    // 如果是元素级操作,返回"elementwise_add"等
    if (isMatmulLike(op)) return "matmul";
    if (isElementwise(op)) return "elementwise_op";
    return "custom_kernel";
  }
};

3.2 处理循环嵌套依赖

Linalg操作通常包含隐式循环,需要保持循环依赖:

cpp 复制代码
void convertLoopDependencies(linalg::GenericOp op, PatternRewriter &rewriter) {
  // 获取迭代空间维度
  auto iteratorTypes = op.getIteratorTypes();
  size_t numLoops = iteratorTypes.size();
  
  // 收集循环边界
  SmallVector<int64_t> loopBounds;
  for (auto operand : op.getOperands()) {
    if (auto tensorType = operand.getType().dyn_cast<RankedTensorType>()) {
      // 从张量形状推断循环边界
      for (int64_t dim : tensorType.getShape()) {
        loopBounds.push_back(dim);
      }
    }
  }
  
  // 在EmitC中需要生成相应循环结构
  // 可能需要创建多个emitc.call来表示循环
}

4. 高级依赖处理技术

4.1 分阶段转换保持依赖

复杂转换通常需要分阶段进行,每阶段保持特定依赖:

cpp 复制代码
// 阶段1: 先转换数据准备操作
void firstPhaseConversion(ModuleOp module) {
  RewritePatternSet phase1Patterns(context);
  phase1Patterns.add<BufferAllocationConversion>(context);
  (void)applyPatternsAndFoldGreedily(module, std::move(phase1Patterns));
}

// 阶段2: 再转换计算操作,此时依赖已经准备好
void secondPhaseConversion(ModuleOp module) {
  RewritePatternSet phase2Patterns(context);
  phase2Patterns.add<LinalgToEmitCConversion>(context);
  (void)applyPatternsAndFoldGreedily(module, std::move(phase2Patterns));
}

4.2 自定义转换策略

对于特别复杂的依赖,可能需要自定义转换策略:

cpp 复制代码
struct LinalgToEmitCStrategy : public ConversionPattern {
  // 重写匹配和重写方法,手动控制转换顺序
  LogicalResult matchAndRewrite(
      Operation *op, ArrayRef<Value> operands,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    
    // 1. 首先分析依赖图
    DependencyAnalysis analysis(op);
    
    // 2. 按依赖顺序排序需要转换的操作
    auto orderedOps = analysis.getTopologicalOrder();
    
    // 3. 按顺序转换操作
    for (Operation *depOp : orderedOps) {
      if (depOp->hasTrait<OpTrait::IsTerminator>()) continue;
      
      // 应用特定转换
      if (succeeded(convertSingleOp(depOp, rewriter))) {
        // 跟踪已转换的操作
      }
    }
    
    return success();
  }
};

5. 调试依赖关系

5.1 打印依赖图

在开发转换时,可以打印依赖关系帮助调试:

cpp 复制代码
void debugDependencies(Operation *op) {
  llvm::dbgs() << "Dependency analysis for: " << *op << "\n";
  
  // 打印使用当前操作的操作
  for (Operation *user : op->getUsers()) {
    llvm::dbgs() << "  Used by: " << *user << "\n";
  }
  
  // 打印当前操作使用的值
  for (Value operand : op->getOperands()) {
    if (Operation *defOp = operand.getDefiningOp()) {
      llvm::dbgs() << "  Depends on: " << *defOp << "\n";
    }
  }
}

5.2 可视化依赖

MLIR提供工具生成依赖图的DOT表示:

bash 复制代码
# 生成依赖图
triton-opt input.mlir -mlir-print-op-graph | dot -Tpng -o graph.png

6. Linalg到EmitC转换中的实际依赖处理

在Linalg到EmitC的实际转换中,保持依赖的关键点:

  1. 输入/输出张量的顺序:保持原始Linalg操作中输入和输出的顺序,以维护数据依赖
  2. 迭代空间结构:EmitC调用需要反映Linalg操作的迭代类型(parallel/reduction)
  3. 内存访问模式:Linalg的索引映射定义了内存访问模式,这必须在生成的C代码中保持
  4. 副作用处理:Linalg操作可能有特定副作用语义,需要在EmitC中正确反映

一个更完整的Linalg Generic转换示例:

cpp 复制代码
class GenericOpConversion : public OpConversionPattern<linalg::GenericOp> {
public:
  using OpConversionPattern::OpConversionPattern;
  
  LogicalResult matchAndRewrite(
      linalg::GenericOp op, OpAdaptor adaptor,
      ConversionPatternRewriter &rewriter) const override {
    
    Location loc = op.getLoc();
    
    // 1. 分析依赖和访问模式
    auto iteratorTypes = llvm::to_vector<4>(op.getIteratorTypesArray());
    auto indexingMaps = op.getIndexingMaps();
    
    // 2. 确定需要生成的C函数签名
    // 根据输入/输出数量和类型
    SmallVector<Type> argTypes;
    for (Value input : adaptor.getInputs()) {
      argTypes.push_back(input.getType());
    }
    for (Value output : adaptor.getOutputs()) {
      argTypes.push_back(output.getType());
    }
    
    // 3. 生成函数名,编码依赖信息
    std::string funcName = "linalg_generic_";
    funcName += std::to_string(iteratorTypes.size()) + "d_";
    funcName += std::to_string(op.getNumInputs()) + "in_";
    funcName += std::to_string(op.getNumOutputs()) + "out";
    
    // 4. 创建EmitC调用,保持依赖
    SmallVector<Value> args = adaptor.getOperands();
    auto resultTypes = llvm::to_vector<4>(op.getResultTypes());
    
    // 5. 生成额外的属性,如循环边界和访问模式
    DictionaryAttr callAttrs = rewriter.getDictionaryAttr({
      rewriter.getNamedAttr("iterator_types", 
        rewriter.getStrArrayAttr(iteratorTypes)),
      rewriter.getNamedAttr("indexing_maps", 
        rewriter.getArrayAttr(indexingMaps))
    });
    
    auto emitcCall = rewriter.create<emitc::CallOp>(
        loc, funcName, resultTypes, args, callAttrs, /*templateArgs=*/nullptr);
    
    rewriter.replaceOp(op, emitcCall.getResults());
    return success();
  }
};

在实际应用中,Linalg到EmitC的转换通常不是一对一的操作替换,而是需要分析整个计算图的依赖关系,可能将多个Linalg操作融合成一个EmitC调用,以生成更高效的C代码。MLIR的转换框架提供了必要的基础设施来处理这些复杂的依赖关系。


MLIR转换过程中的中间态与IR演进

在MLIR/Triton的转换过程中完全允许且通常必然存在两种或多种dialect共存的中间状态。这是MLIR转换框架的核心设计原则之一,使复杂的转换可以通过一系列小步骤完成。

1. MLIR转换框架中的中间态

MLIR转换采用渐进式方法,一个操作一个操作地进行转换,中间必然会产生混合dialect的IR。这种设计有以下特点:

  • 增量转换:每次转换一个操作,IR处于混合状态
  • 转换目标(ConversionTarget):定义哪些dialect/operation是合法的
  • 部分转换(Partial Conversion):允许中间状态存在,只要最终达到目标
  • 依赖处理:MLIR自动处理SSA依赖,确保引用一致性

2. Linalg到EmitC转换中的IR演进示例

假设我们有以下初始IR(包含两个Linalg操作):

mlir 复制代码
func.func @example(%in1: tensor<4x4xf32>, %in2: tensor<4x4xf32>, %out: tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32> {
  %0 = linalg.matmul {cast = #linalg.type_fn<cast_signed>} 
        ins(%in1, %in2 : tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>)
        outs(%out : tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  %1 = linalg.fill ins(%cst = arith.constant 0.0 : f32 : f32)
        outs(%0 : tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  return %1 : tensor<4x4xf32>
}

第一步:转换第一个linalg.matmul操作

假设模式匹配首先转换了linalg.matmul操作:

cpp 复制代码
rewriter.replaceOp(matmulOp, emitcCallOp.getResults());

转换后的IR状态

mlir 复制代码
func.func @example(%in1: tensor<4x4xf32>, %in2: tensor<4x4xf32>, %out: tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32> {
  // Linalg.matmul 已转换为 EmitC.call
  %0 = emitc.call @custom_matmul(%in1, %in2, %out) : 
         (tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  // linalg.fill 仍然存在,但已更新为使用新的%0
  %1 = linalg.fill ins(%cst = arith.constant 0.0 : f32 : f32)
        outs(%0 : tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  return %1 : tensor<4x4xf32>
}

关键变化

  • linalg.matmul 被替换为 emitc.call
  • 所有使用原%0的操作(此处是linalg.fill)自动更新为使用新操作的结果
  • IR现在是混合状态:同时包含EmitC和Linalg dialect

第二步:转换linalg.fill操作

接着,转换框架处理linalg.fill

cpp 复制代码
rewriter.replaceOp(fillOp, emitcFillCall.getResults());

最终转换后的IR

mlir 复制代码
func.func @example(%in1: tensor<4x4xf32>, %in2: tensor<4x4xf32>, %out: tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32> {
  %0 = emitc.call @custom_matmul(%in1, %in2, %out) : 
         (tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>, tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  // linalg.fill 也已转换为 EmitC
  %1 = emitc.call @memset_zero(%0) : 
         (tensor<4x4xf32>) -> tensor<4x4xf32>
  
  return %1 : tensor<4x4xf32>
}

3. 转换框架如何管理中间状态

3.1 ConversionTarget配置

cpp 复制代码
ConversionTarget target(*context);
// 允许EmitC和必要的辅助dialect
target.addLegalDialect<emitc::EmitCDialect, func::FuncDialect, arith::ArithDialect>();
// 标记Linalg为非法,需要转换
target.addIllegalDialect<linalg::LinalgDialect>();
// 允许特定操作保持不变
target.addLegalOp<arith::ConstantOp>();

3.2 依赖处理机制

在中间状态中,MLIR通过以下方式维护依赖关系:

cpp 复制代码
// 当replaceOp被调用时:
rewriter.replaceOp(oldOp, newValues);

// 内部自动执行:
// 1. 创建新操作,使用相同结果类型
// 2. 更新所有使用oldOp结果的操作,指向新值
// 3. 删除oldOp

3.3 中间状态的合法性检查

在部分转换中,框架会检查中间状态是否合法:

cpp 复制代码
// 在每一步转换后,框架检查:
if (!target.isLegal(updatedOp)) {
  // 如果操作仍不合法,继续应用模式
}

4. 调试中间状态

在开发转换pass时,可以观察中间状态:

cpp 复制代码
void MyConversionPass::runOnOperation() {
  // ...
  if (failed(applyPartialConversion(...))) {
    // 打印中间状态
    getOperation()->dump();
    signalPassFailure();
  }
}

使用命令行选项查看详细转换过程:

bash 复制代码
triton-opt input.mlir -triton-linalg-to-emitc -debug-only=dialect-conversion

输出会显示每一步转换前后的IR状态。

5. 处理复杂依赖的中间状态

当操作之间存在复杂依赖时,中间状态管理更为关键。例如,考虑依赖链:A→B→C,其中A和C需要转换,B不需要:

mlir 复制代码
// 初始状态
%a = linalg.matmul ...   // 需要转换
%b = tensor.extract_slice %a ...  // 不需要转换
%c = linalg.fill %b ...   // 需要转换

转换过程

  1. 转换A: %a = emitc.call @matmul...

    • B自动更新,继续使用新的%a
    • C仍然依赖B
  2. 转换C: %c = emitc.call @fill...

    • 没有其他操作依赖C,所以没有额外更新

中间状态

mlir 复制代码
%a = emitc.call @matmul...  // 已转换
%b = tensor.extract_slice %a ...  // 未转换,但正确引用%a
%c = emitc.call @fill %b ...  // 已转换

6. 高级转换策略:分阶段转换

对于特别复杂的转换,可以采用分阶段策略,每个阶段产生不同的中间状态:

cpp 复制代码
void runOnOperation() override {
  MLIRContext *context = &getContext();
  
  // 阶段1: 只转换特定Linalg操作
  {
    ConversionTarget target(*context);
    target.addLegalDialect<emitc::EmitCDialect, linalg::LinalgDialect>();
    target.addIllegalOp<linalg::MatmulOp>(); // 只转换matmul
    
    RewritePatternSet patterns(context);
    patterns.add<MatmulToEmitC>(context);
    
    if (failed(applyPartialConversion(getOperation(), target, std::move(patterns))))
      signalPassFailure();
    
    // 此时IR包含EmitC和剩余Linalg操作
  }
  
  // 阶段2: 转换其他Linalg操作
  {
    ConversionTarget target(*context);
    target.addLegalDialect<emitc::EmitCDialect>();
    target.addIllegalDialect<linalg::LinalgDialect>();
    
    RewritePatternSet patterns(context);
    patterns.add<GenericLinalgToEmitC>(context);
    
    if (failed(applyPartialConversion(getOperation(), target, std::move(patterns))))
      signalPassFailure();
  }
}

7. 实际注意事项

  1. 转换顺序重要性:MLIR不保证操作的处理顺序,应设计转换使其顺序无关
  2. 资源管理:在中间状态中,确保资源(如内存)正确管理
  3. 副作用处理:确保转换保持操作的副作用语义
  4. 验证中间状态:使用MLIR的验证机制确保中间IR的有效性
cpp 复制代码
// 验证中间IR
getOperation()->walk([](Operation *op) {
  if (failed(op->verify())) {
    op->emitError("Invalid operation in intermediate state");
  }
});

总结

在MLIR/Triton转换过程中,混合dialect的中间状态不仅是允许的,而且是转换框架的核心设计。当第一个操作转换完成后,IR会变成部分转换的状态,MLIR会自动处理依赖关系,确保所有引用正确更新。这种渐进式转换方法使复杂的dialect转换可以分解为可管理的小步骤,同时保持IR的一致性和正确性。

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