TRANDOM¶

Tile Operation Diagram¶

简介¶

使用基于计数器的密码算法在目标 Tile 中生成随机数。

数学解释¶

该指令实现了一个基于计数器的随机数生成器。对于有效区域中的每个元素，它基于密钥和计数器状态，使用可配置轮数的密码类变换生成 伪随机值。

该算法使用：

• 128 位状态（4 × 32 位计数器）
• 64 位密钥（2 × 32 位字）
• 类似 ChaCha 的四分之一轮操作，使用向量指令

汇编语法¶

PTO-AS 形式：参见 PTO-AS 规范。

同步形式：

trandom %dst, %key, %counter : !pto.tile<...>

AS Level 1 (SSA)¶

%dst = pto.trandom %key, %counter : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>

AS Level 2 (DPS)¶

pto.trandom ins(%key, %counter : !pto.tile_buf<...>, !pto.tile_buf<...>) outs(%dst : !pto.tile_buf<...>)

C++ 内置函数¶

声明于 include/pto/npu/a5/TRandom.hpp：

template <uint16_t Rounds = 10, typename DstTile>
PTO_INST void TRANDOM_IMPL(DstTile &dst, TRandomKey &key, TRandomCounter &counter);

约束条件¶

• 实现检查（A5）：
• DstTile::DType 必须为以下类型之一：int32_t、uint32_t。
• Tile 布局必须为行主序（DstTile::isRowMajor）。
• Rounds 必须为 7 或 10（默认为 10）。
• key 和 counter 不能为空。
• 有效区域：
• 该操作使用 dst.GetValidRow() / dst.GetValidCol() 作为迭代域。

示例¶

Auto 模式¶

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

void example_auto() {
  using TileT = Tile<TileType::Vec, uint32_t, 16, 16>;
  TileT dst;
  TRandomKey key = {0x01234, 0x56789};
  TRandomCounter counter = {0, 0, 0, 0};
  TRANDOM_IMPL(dst, key, counter);
}

Manual 模式¶

#include <pto/pto-inst.hpp>

using namespace pto;

void example_manual() {
  using TileT = Tile<TileType::Vec, uint32_t, 16, 16>;
  TileT dst;
  TRandomKey key = {0x01234, 0x56789};
  TRandomCounter counter = {0, 0, 0, 0};
  TASSIGN(dst, 0x0);
  TRANDOM_IMPL<10>(dst, key, counter);
}

汇编形式示例¶

Auto 模式¶

# Auto 模式：编译器/运行时管理的布局和调度。
%dst = pto.trandom %key, %counter : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>

Manual 模式¶

# Manual 模式：在发出指令之前显式绑定资源。
# Tile 操作数可选：
# pto.tassign %arg0, @tile(0x3000)
%dst = pto.trandom %key, %counter : (!pto.tile<...>, !pto.tile<...>) -> !pto.tile<...>

PTO 汇编形式¶

trandom %dst, %key, %counter : !pto.tile<...>
# AS Level 2 (DPS)
pto.trandom ins(%key, %counter : !pto.tile_buf<...>, !pto.tile_buf<...>) outs(%dst : !pto.tile_buf<...>)