hw-native-sys/pto-isa/pto-comm-testing-debug

Name: pto-comm-testing-debug
Author: hw-native-sys

Claude Code and agent skill by hw-native-sys/pto-isa

Trust tier 3

community

By hw-native-sys
Testing
hw-native-sys/pto-isa
agents/skills/pto-comm-testing-debug/SKILL.md
Updated 23 Sep 2026
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PTO-COMM 通信算子的测试方法和调试技巧。涵盖 CPU 仿真测试、NPU 硬件测试、Golden 数据生成、正确性验证、多 rank 测试框架、常见运行时错误诊断、信号死锁排查、精度问题分析、mssanitizer 内存检测等。触发：需要测试 PTO-COMM 通信算子、生成 Golden 数据、排查通信死锁/数据错误/信号异常、编写测试用例时。

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PTO-COMM 通信算子测试与调试指南

定位

本 Skill 是流程型 + 诊断型 Skill，覆盖 PTO-COMM 通信算子的完整测试流程和常见问题调试方法。

测试体系概述

测试层次

层次	目的	环境	速度
CPU 仿真	功能验证、快速迭代	x86_64 / AArch64	秒级
单指令 ST	验证单条通信指令	NPU 硬件	分钟级
算子级 ST	验证完整通信算子	多 NPU 硬件	分钟级
性能测试	带宽/延迟/吞吐	多 NPU 硬件	分钟级

测试目录结构

tests/
├── cpu/comm/st/testcase/       # CPU 仿真测试
│   ├── common.hpp
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── tgather/
│   └── tscatter/
├── npu/a2a3/comm/st/testcase/  # NPU A2A3 测试
│   ├── common.hpp
│   ├── hccl_context.h
│   ├── comm_mpi.h
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── tput/ tget/ tnotify/ twait/ ttest/
│   ├── tgather/ tscatter/ tbroadcast/ treduce/
│   └── tput_async/ tget_async/
└── npu/a5/comm/st/testcase/    # NPU A5 测试

各测试维度详解

维度	详细文档
CPU 仿真与 NPU 硬件测试	测试环境与运行
Golden 数据生成与正确性验证	正确性验证方法
常见问题诊断与调试工具	问题诊断手册
mssanitizer 内存检测与高级调试	高级调试工具

快速诊断表

症状	可能原因	首查项
程序挂起/超时	TWAIT/TNOTIFY 不匹配、barrier 不对称	信号方向、block 数一致性
全零输出	传输未执行、地址错误	远端地址计算、kernel 是否启动
随机值输出	读到未初始化内存	信号同步先写后读顺序
部分正确	Tiling 边界问题	AlignUp、Tile 边界处理
NaN/Inf	FP16 溢出	AtomicAdd 累积次数
接近但不精确	FP16 精度限制	放宽 atol/rtol
第二次运行异常	信号残留	每次运行前清零信号矩阵
读到陈旧数据	缓存一致性	`dcci` + 编译器屏障

逐步排查法

1. CPU 仿真验证数据逻辑 → 通过
2. 单 rank 单 block 验证 → 通过
3. 单 rank 多 block 验证 → 排查 intra-rank 同步
4. 2 rank 验证 → 排查跨 rank 同步
5. 8 rank 验证 → 排查规模化问题

精度标准速查

数据类型	推荐 atol	推荐 rtol	说明
float (FP32)	1e-5	1e-4	高精度
half (FP16)	1.0	0.01	AtomicAdd 累积误差较大
int32 / int16	0	0	精确匹配

测试检查清单

功能测试

[ ] CPU 仿真通过（验证数据逻辑）
[ ] 单 rank / 单 block 通过
[ ] 单 rank / 多 block 通过（intra-rank 同步）
[ ] 2 rank 通过（基本跨 rank 通信）
[ ] 8 rank（或目标规模）通过
[ ] 信号矩阵每次运行前清零
[ ] FP16 精度在 atol/rtol 阈值内

边界测试

[ ] 数据维度非对齐情况（需要 padding）
[ ] 单个 Tile 即可容纳的小数据量
[ ] 超大数据量（自动分块）
[ ] nranks = 2（最小多 rank）
[ ] nranks = 8（典型规模）

鲁棒性测试

[ ] 连续多次运行均通过（排除信号残留）
[ ] 不同数据模式（全零、全一、随机、极端值）
[ ] 不同 Block 配置（1/4/8/24 blocks）

性能测试

[ ] Warmup 后稳定性能数据
[ ] Compute-only baseline 对比
[ ] 流水线重叠效率（pipelined / (compute + comm)）
[ ] 带宽利用率（实际 / 理论峰值）

Security

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Model reviewPassed

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Skill	用途
`pto-comm-isa-reference`	指令签名与约束速查
`pto-comm-operator-develop`	通信算子开发流程
`pto-comm-performance-optimization`	性能优化方法
`vector-fusion-operator-generate`	向量融合算子开发和测试