tilelang-op-design

name	tilelang-op-design
description	根据算子需求生成 TileLang-NPUIR 算子设计文档（DESIGN.md）。涵盖编程模式选型（Developer/Expert/混合）、API 映射、内存层级规划、Tiling 策略、循环结构、同步策略、验证方案等。触发：设计算子、生成 DESIGN.md、算子方案设计、新算子开发、算子实现方案。

TileLang-NPUIR 算子设计文档生成

1. 目标

根据算子需求信息，生成一份完整的 TileLang-NPUIR 算子设计文档（DESIGN.md），涵盖以下核心决策：

• 编程模式选型：Developer / Expert / 混合模式
• API 映射：将数学公式拆解为 TileLang DSL 原语组合
• 内存层级规划：GM → L1/UB → L0 的数据搬运路径
• Tiling 策略：Block 划分与 Tile Shape 设计
• 循环结构：T.Parallel / T.serial / T.Pipelined / T.Persistent 的选择
• 同步策略：自动同步 vs 手动同步标志
• 验证方案：与 Golden 函数输出作比对

---

2. 输入要求

必需信息

字段	说明
项目名称	项目分组名，决定 examples/{project}/ 项目目录；由 conductor 解析，无明确项目名时与算子名相同
算子名称	如 softmax、layer_norm、flash_attention，决定 examples/{project}/{op}/ 算子目录及 {op}.py 文件名
数学公式	算子的数学表达，如 $\text{softmax}(x_i) = e^{x_i} / \sum e^{x_j}$
输入张量规格	shape、dtype
输出张量规格	shape、dtype
编程模式偏好	Developer / Expert / 混合
迁移算子路径 ⭐	原算子文件路径（迁移时必需），用于分析原始实现及 实现 golden 函数
输出形状 ⭐	原算子输出 shape（迁移时必需），如 (N, M) 或 (M, N)

迁移算子时必须提供原算子路径和输出形状，否则无法证明迁移正确性。Golden 实现一致性要求详见 tilelang-op-develop SKILL.md。

提问规则（必须严格遵守）：

1. 优先使用调用方传入的字段：若调用方（如 @tilelang-op-conductor 通过 designer 传入 op_requirements 结构）已经提供了字段值，全部跳过提问，直接进入技术约束检测和 DESIGN.md 生成
2. 每次只询问一个字段：使用 question 工具时，questions 数组中只包含一个元素
3. 按表格顺序依次询问：算子名称 → 数学公式 → 输入张量规格 → 输出张量规格 → 编程模式偏好
4. 已提供的字段跳过：如果用户在初始请求中已提供某个字段的值，跳过该字段继续下一个
5. 示例：
   • 第 1 次询问：只问"数学公式"
   • 用户回答后，第 2 次询问：只问"输入张量规格"
   • 以此类推

⚠️ 当被 conductor → designer Subagent 链路调度时：

• designer 会把 conductor 在 Primary 上下文预检收集到的 op_requirements 完整传入
• 此时 5 个必需字段应当全部已 provided，跳过整个提问环节
• 若 skill 仍发现字段歧义或缺漏，不要在当前 Subagent 上下文调用 AskUserQuestion（透传不到真实用户），而是让 designer 返回 partial_input + 缺失字段名给 conductor，由 conductor 在 Primary 上下文追问

推荐信息

字段	说明
典型配置	常用的 shape 组合与优先级
参考实现	PyTorch / NumPy 参考代码
性能目标	目标吞吐量或延迟
动态轴说明	哪些维度在运行时变化

若用户未提供必需信息中的任一项，通过提问补全后再继续。

---

3. 技术约束（必须遵守）

本项目为 TileLang-NPUIR （后端为华为昇腾 NPU），与 GPU 版 TileLang 有显著差异。外部参考实现不可直接使用，必须转换为 Ascend 兼容方案。

生成 DESIGN.md 前必须执行强制检测：三维 Kernel、GPU 专用 API、GEMM 非整除、L0C 溢出等。

详细已知限制清单、强制检测规则、警告输出模板见 references/ascend-constraints.md。

---

4. 工作流程

Phase 1：输入解析与算子特征分析

1. 解析算子名称与数学公式
2. 验证必需字段是否完整
3. 分析算子特征：
   • 计算类型判定：
     • 纯 Vector（element-wise / reduction）→ 仅需 UB
     • 纯 Cube（仅 matmul）→ 需要 L1 + L0A/L0B/L0C
     • 混合（matmul + element-wise 后处理）→ 核间流水线，需要 CV 融合
     • Host 预处理：如 im2col 等 Python 侧预处理步骤，标明在 DESIGN.md 的 §1 和 §4 中
   • 复杂度级别：
     • 单步（如 element-wise add）→ 无循环、单次搬运
     • 多步（如 softmax = max + sub + exp + sum + div）→ 多次计算、可能需要中间缓冲
     • 融合（如 flash attention = GEMM + softmax + GEMM）→ 核间协作、流水线
   • 动态 shape 判定：是否存在运行时才确定的维度
4. 非整除场景预判：检查输入 shape 是否可能不被 block size 整除。GEMM 类算子的 M // block_M 和 N // block_N 在 M < block_M 或 N < block_N 时产生零 block 或不完整 tile，必须在设计中明确处理策略（host 侧 zero-padding + crop，或 Kernel 内动态 block size）

Phase 2：信息收集

必须执行强制步骤 0：搜索本项目同类实现。详细工具调用、信息收集步骤、禁止行为见 references/info-sources.md。

Phase 3：生成 DESIGN.md

基于 templates/design-template.md 模板，填充所有章节：

1. 概述
2. 编程模式选型
3. API 映射设计
4. 数据规格与内存规划
5. Tiling 策略（必含：非整除时 padding+crop 策略，或 Kernel 内动态 block 方案）
6. 循环与调度结构
7. 同步策略
8. CV 融合设计（详见 design-template.md §8.2）
9. 验证方案（Golden + L0 门槛测试计划；完整分层套件 L1/L2/Boundary 交由 tilelang-op-develop，不在此枚举）
10. 风险点与注意事项
11. 交付清单

Phase 4：质量自检

按照 references/quality-checklist.md 中的自检清单逐项检查，确保文档质量。

Phase 5：针对性修订

仅修正未通过自检的项目。信息确实不足的标注为「待确认」并说明原因。

Phase 6：输出

将 DESIGN.md 输出到 examples/{project}/{op}/ 算子目录（{project} 为项目名称、{op} 为算子名称，均由调用方传入；无明确项目名时与算子名相同）。若文件已存在，询问是否覆盖。

---

5. 算子特征分析决策树

详细决策树（Ascend 版）、平台识别、API 映射规则、NPU 硬件约束（分形限制 / 对齐要求 / 存储大小上限）见 references/decision-tree.md。

---

6. 信息源优先级

信息源优先级表与冲突处理原则见 references/info-sources.md。

---

7. 错误处理

场景	处理方式
用户未提供数学公式	提问补全，给出常见算子公式作为参考
必需字段缺失	列出缺失项，逐一提问
API 查询无结果	标注为「需扩展」，在风险点中说明
目标文件已存在	询问用户是否覆盖或另存
算子过于复杂	建议拆分为多个子算子分别设计

---

8. 完成报告

文档生成完成后，按 templates/report-template.md 输出报告。

---

9. 生成算子

完成报告后，询问用户是否根据此报告生成对应算子代码。

---

子目录索引

• templates/design-template.md — DESIGN.md 完整模板