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arXiv 2609.04105cs.LG

面向硬件的FP4 FlashAttention-4

Hardware-Aware FP4 FlashAttention-4

Robert Hu

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中文总结 AI 辅助

该研究针对Blackwell架构FP4张量核心在注意力计算中的速度瓶颈,提出Direct-P方法及因果路径优化,实现前向吞吐量最高2.13倍、单GPU 80亿参数更新速度最高1.14倍的提升,且分布式训练保留FP8相关数据。

中文摘要 AI 辅助

Blackwell架构的4位浮点(FP4)张量核心并不会自动提升注意力机制的速度,因为当矩阵乘积缩小时,softmax转换和片上依赖会成为主要开销。针对非因果推理,我们提出了Direct-P方法;针对因果推理路径,我们将前向量化直接传递到反向传播中。Direct-P将注意力分数直接映射到FP4概率,在NVIDIA GB200上实现了bfloat16(BF16)前向吞吐量的最高2.13倍。因果路径从保存的量化查询和键中重构概率,并使用8位浮点(FP8)梯度操作数,使单GPU 80亿参数的完整更新速度最高提升1.14倍。匹配的分布式训练保留FP8概率和值,所有测试的MXFP4概率/值训练轨迹均发生发散。

英文摘要

Blackwell's 4-bit floating-point (FP4) tensor cores do not automatically make attention faster because softmax conversion and on-chip dependencies dominate once its matrix products shrink. We address this with \emph{Direct-P} for noncausal inference and a causal path that passes the forward quantization directly into backward. Direct-P maps scores directly to FP4 probabilities and reaches up to 2.13$\times$ the bfloat16 (BF16) forward throughput on an NVIDIA GB200. The causal path reconstructs probabilities from saved quantized queries and keys and uses 8-bit floating-point (FP8) gradient operands, accelerating a complete single-GPU 8-billion-parameter update by up to 1.14$\times$. Matched distributed training retains FP8 probabilities and values; every tested MXFP4 probability/value training trajectory diverges.

发表机构

  • HAO AI Lab(HAO人工智能实验室)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

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