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# 任務簡報（Prompt）：重現「openPangu-2.0-Flash × llama.cpp v0.7.0 移植 + CPU 優化」專案

> 把這整份文件當作任務書交給一個具備 shell / git / 網路存取能力的 coding agent，
> 在一台 x86 CPU 機器上逐步完成。所有數字都是「本專案在我們的機器上」的參考值，
> 重現時應以你自己的基準量測為準（百分比方向應相近，絕對值依機器而異）。

## 一、任務目標

1. 把 openPangu-2.0-Flash 的 llama.cpp 支援，從舊 fork **手工移植**到最新的
   **llama.cpp v0.7.0**（commit `620d2225cc436ab0b001e3200e590e3b286ef9ab`, 2026-10-15）。
2. 逐一實驗一批**上游 CPU 加速 PR**，用嚴謹的 A/B 協議量測，**只有真實有幫助的才併入**。
3. 把全部結果（含失敗實驗）寫成 model card，打包成 `diff + patch.sh`，
   上傳到 HuggingFace repo：**`HelloSun/llama.cpp-openPangu-2.0-Flash`**。

## 二、素材與來源

| 項目 | 位置 |
|---|---|
| 待移植的原始 fork | `https://github.com/mrexodia/llama.cpp-openPangu-2.0-Flash`（HEAD `76c92350b`，基於 llama.cpp `6f4f53f2b`, 2026-06-29） |
| 移植目標 base | llama.cpp v0.7.0，commit `620d2225cc436ab0b001e3200e590e3b286ef9ab` |
| 模型 | `openPangu-2.0-Flash-base-Q3_K_M.gguf`（92B MoE、約 6B active、512K context、40.7 GiB）；另有 split MTP draft head `openPangu-2.0-Flash-mtp-Q8_0.gguf`（Q8_0） |
| 模型下載 | `https://huggingface.co/mrexodia/openPangu-2.0-Flash-GGUF` |
| 最終上傳 repo | `https://huggingface.co/HelloSun/llama.cpp-openPangu-2.0-Flash`（需 HF token） |

## 三、環境與限制

- CPU：Intel Xeon Platinum 8559C（Emerald Rapids，**有 AMX**）、2 NUMA nodes。
- RAM 充足（TiB 級），但有**記憶體上限規則**：任何單一程式 RSS 不得超過 64 GiB、
  總和 80 GiB，超過會被砍（exit 137）。→ 全程使用 **Q3_K_M**（40.7 GiB）量化；
  `default + MTP draft` 會超上限、跑不了（要記錄這件事）。
- Host 是共享機器、噪音 ±2–4% → **所有效能比較必須同場 interleaved 交替量測**。
- 工具怪癖：`bc`、`/usr/bin/time` 可能缺失（用 `$SECONDS` 或 python 計時）；
  `llama-cli` 極小 `-c 512` 的 decode 異常慢（用 `-c 8192` 做 E2E smoke）；
  v0.7.0 的 `llama-cli` 沒有 `-no-cnv` 旗標（用 `-p` 單輪模式）。

## 四、工作流程

### 步驟 1：移植（port）

- 在 v0.7.0 base 上逐步搬遷 fork 的 openpangu-v2 支援（逐檔手工適配，
  別整包 cherry-pick，v0.7.0 的 KV-cache / batch / graph 都已重構）。
- **已知坑（必須修）**：原始 fork 在 AMX 機器以 default 設定啟動會
  `GGML_ASSERT(*cur_backend_id != -1)`（`sched_reserve` 階段）——根因是 AMX
  weight repacking 對 batched/3D 權重的打包 bug。移植時修掉它，讓 default 可跑。
- 正確性錨點：`llama-perplexity -m <Q3_K_M> -f <小型文字語料> -c 2048 -t 16`
  → 記下基準 PPL（本專案為 **1.0361**；絕對值取決於語料，重現時以「候選與基準
  必須完全相同」為準）。每次併入優化後都要重跑確認相同。

### 步驟 2：建立效能基準

- 基準指令：`llama-bench -m <Q3_K_M> -t 16 -r 3 -p 512 -n 128 [--repack 0]`
- 原始移植的參考值（本機）：default `pp512 ≈ 57 / tg128 ≈ 10.9`，
  `-nr`（`--repack 0`）`pp512 ≈ 62–64 / tg128 ≈ 10.5–11`。

### 步驟 3：A/B 協議（每個候選 PR 都照做）

1. 從**上一個已併入狀態**的源碼分別建兩個 binary：
   `bin_base`（baseline）與 `bin_cand`（baseline + 該 PR）。
2. 同一場 session 內**交替執行** base/cand（各 3 輪以上），取中位數與每輪勝負
   （0.5% 內算平手）。
3. 增量 = **vs 前一個已併入狀態**（不是 vs 原始移植！），逐 PR 疊加才準。
4. 正確性：PPL 與基準完全相同；受影響 kernel 跑
   `test-backend-ops -b CPU -o MUL_MAT -p 'type=<qX_K>'` 子集。
5. **只併入真實 positive**；negative 只記錄數據，不併入。
6. 重要陷阱：**`llama-bench` 不吃 `LLAMA_ARG_REPACK=0` 環境變數**
   （只認 `--repack 0` CLI flag；env 變數對 llama-cli/perplexity 有效）。

### 步驟 4：候選清單與已知結論（重現時應得到相近方向）

| PR | 內容 | 本專案結論（增量 t/s） |
|---|---|---|
| [#27024](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/27024) | AMX q8_K VNNI gemv | ✅ 併入（pp +3.4% / tg +2.7%） |
| [#22525](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/22525) | q4_K AVX-512 GEMM interleave/staging | ✅ 併入（pp +4.0% / tg +4.9%） |
| [#19706](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/19706) | Q6_K interleave gemm | ❌ 不併（≈ 0，重測仍近似噪音） |
| [#27590](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/27590) | Q5_K/Q6_K AVX-512/VNNI dot | ✅ 併入（`-nr` 下 pp +0.7% / tg +1.4%，4/4 輪勝；上游已關閉未合併，本地驗證） |
| [#18698](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/18698) | repack 平行化 + NUMA affinity | ❌ 不併（pp −4.1% / tg −2.1% 回歸；但載入時間 24s→10s；手工移植版存檔備查） |
| [#27032](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/27032) | draft：GET_ROWS+ADD 融合、get_rows fast path 等 | ❌ 不併（只有 ggml kernel 子集可移植，≈ 中性；此模型圖中無相鄰 GET_ROWS→ADD、`token_embd` 是 Q3_K，機制無用武之地） |
| [#27396](https://github.com/ggml-org/llama.cpp/pull/27396) | draft：speculative draft-model prefill（EAGLE3/DFlash/GLM4） | ❌ 不適用（CPU 端不用投機解碼、MTP 在 CPU 是淨虧；7/17 檔衝突） |

- 融合/移植技巧：可只取 PR 中可獨立套用的子集（例如
  `git apply --include='ggml/*'`），再單獨驗證。
- 若某 PR 3-way apply 衝突太多、機制與本模型圖不符 → 判「不適用、未移植」，
  寫進 model card 即可，不要硬改核心。

### 步驟 5：收尾實驗（重要發現，要寫進 card）

- 最終組合 A/B（vs 原始移植，同一 session，3 輪）：本專案得到
  default **pp +1.2% / tg +3.4%**（每項 3/3 輪勝）；
  `-nr` **pp +6.4% / tg +0.6%**。
- **`-nr` vs default**：本 AMX 機器上 `-nr` 明顯更快，
  `pp512 +16.6% / tg128 +6.1%`（default 的 repack kernels 沒有 AMX 路徑）。
- MTP draft head 在 CPU 上是**淨虧**（4.7 vs 11.5+ t/s），純記錄。

### 步驟 6：測試整合與驗收（shipped 樹必須全綠）

1. 新 arch 加入後，完整 `ctest` 常見兩個既有缺口，需修：
   - `test-generate-models`（test-llama-archs）：把 openpangu-v2 標為
     MoE-mandatory、補齊其必需 hparams（MLA 幾何 `key/value_length_mla`、
     hyper-connection trio、`attention.sink_count` / `conv_kernel_size`、
     per-layer `attention.layer_swa_window`，fixture 層數 ≥ 4，
     讓損壞態還原測試（rf）在寫入前被 metadata 檢查攔下）。
   - `llama-model-saver`：補寫 `attention.sink_count` /
     `attention.conv_kernel_size` / `attention.layer_swa_window`，
     否則合成模型存檔後無法重載（`test-llama-context` 全紅）。
   - `test-llama-context` 的 `replay` case：K sink prefix 只支援 unified
     cache（多 stream 會 GGML_ABORT）→ 加 per-case skip
     （`arch_requires_unified_kv`，比照既有 `arch_reserves_single_seq` 寫法）。
2. 驗收標準：`ctest` **61/61 全過**；`test-llama-context --models` 對 132 個
   合成模型 **132/132 通過**。
3. 全新 E2E：乾淨目錄 → `./patch.sh`（下載 v0.7.0 tarball、套 diff）→ 建置 →
   PPL 與基準相同 → bench spot-check → `llama-cli -c 8192 -p ...` 能生成。

## 五、交付物與上傳要求

最終 HF repo 應包含：

- `llama.cpp-openpangu-v0.7.0.diff` — 完整 patch（本專案最終：48 檔、
  +3340 / −368）
- `patch.sh` — 下載 pinned commit、套 patch、印建置與執行說明
- `README.md` — model card：
  - 移植說明、與原 fork 的相容性/效能比較（原 fork 在 AMX default 會 abort）
  - 逐 PR 表格，**每個機制標「⭕ 有幫助 / ❌ 沒幫助」並列出前後 tok/s**
  - 測試環境、測試結果、專有名詞（TW 用語）
- `LICENSE` + `LICENSE.header` — **GPL-3.0**（patch 集本身），
  內含使用來源的 MIT 參考清單：llama.cpp、mrexodia fork、ggml、
  以及**有被併入的**上游 PR（#27024 @jinzihao、#22525 @HyeongiJeon、
  #27590 @SongXiaoXi）——未被併入的 PR 不列入引用清單。
- 上傳節奏：**每測完一個機制就分階段上傳一次** HF（commit 訊息記清楚該階段
  內容）；最後一次為最終版（diff + README + patch.sh + LICENSE + 本 prompt）。

## 六、成功標準（Definition of Done）

1. `patch.sh` 在乾淨 v0.7.0 上：套用成功 → 建置成功 → 載入模型正確生成
   （PPL 與基準相同）。
2. 完整 `ctest` 全綠（含 openpangu 相關 fixtures 與 context cases）。
3. Model card 完整記錄**全部**實驗（成功與失敗都有數據、結論與原因）。
4. HF repo 內含所有交付物且與本地檔案一致（雜湊一致）。