智东西
作者 ZeR0
编辑 漠影
智东西2月26日报道，刚刚，DeepSeek开源周第三弹发布——DeepGEMM，一个支持密集和MoE GEMM的FP8 GEMM库，为V3/R1训练和推理提供动力。
GitHub：
眼尖的网友已经在项目贡献者名单中捕捉到了一个“Liang”，并在DeepSeek推文评论区发问：“是梁文锋（DeepSeek创始人）吗？”
DeepGEMM是一个专为干净、高效的FP8通用矩阵乘法（GEMM）而设计的库，具有细粒度扩展功能，如DeepSeek-V3中所述。它支持普通和混合专家（MoE）分组GEMM。该库用CUDA编写，在安装过程中无需编译，而是使用轻量级即时（JIT）模块在运行时编译所有kernel。
根据DeepSeek晒出的数据，普通GEMM（密集模型）中矩阵运算可提速多达2.7倍，分组GEMM（MoE模型）中连续性布局、掩码布局下可提速多达1.2倍。
目前，DeepGEMM仅支持英伟达Hopper Tensor Core。为了解决不精确的FP8 Tensor Core累积问题，它采用了CUDA核心两级累积（提升）。
虽然它利用了CUTLASS和CuTe的一些概念，但它避免了对其模板或代数的过度依赖。相反，该库的设计非常简单，只有一个核心kernel函数，包含大约300行代码。这使其成为学习Hopper FP8矩阵乘法和优化技术的干净且易于访问的资源。
尽管DeepGEMM设计轻量，但其性能却与各种矩阵形状的专家调整库相当或超过后者。
DeepSeek在搭载NVCC 12.8的H800上测试了DeepSeek-V3/R1推理中可能使用的所有形状（包括预填充和解码，但没有张量并行性）。所有加速指标都是与其基于CUTLASS 3.6的内部精心优化的实现进行比较计算的。
DeepGEMM在有些形状上的表现并不是很好，因此DeepSeek欢迎开发者来优化PR。在普通GEMM（密集模型）中，矩阵运算最高提速达到2.7倍。
在分组GEMM（MoE模型）中，连续性布局、掩码布局下速度可提升1.1倍~1.2倍。
DeepGEMM一发布，DeepSeek的推文评论区好评如潮。有人为英伟达股票发愁：
有人热情夸赞新代码库和DeepSeek工程师：
DeepSeek分享了清晰的上手指南，需要Hopper架构GPU、必须支持sm_90a，要求是Python 3.8、CUDA 12.3、PyTorch 2.1、CUTLASS 3.6或更新版本。DeepSeek强烈推荐CUDA 12.8或更高的版本以获得最佳性能。
安装：
将deep_gemm导入Python项目，就可以开始享用了。
这个代码库仅包含GEMM kernel。它要求LHS扩展因子进行TMA对齐和转置，并且仅支持NT格式（非转置LHS和转置RHS）。对于转置或其他FP8转换操作，需单独实现或将它们融合到先前的kernel中。虽然该库提供了一些简单的PyTorch实用函数，但这些函数可能会导致性能下降。DeepSeek的主要重点是优化GEMM kernels本身。
除了kernel外，该代码库还提供了一些实用函数和环境变量。
DeepSeek用表示CUTLASS中排除的技术。按照CUTLASS设计，DeepGEMM中的内核经过了warp专门化，可实现重叠数据移动、张量核心MMA指令和CUDA核心提升。下图是说明此过程的简化图：
1、Hopper TMA功能
张量内存加速器（TMA）是Hopper架构引入的一项新硬件功能，旨在实现更快、异步的数据移动。具体来说，DeepSeek利用TMA来实现以下目的：
2、常见细节优化
3、统一优化的块调度器
4、完全JIT设计
DeepGEMM采用完全即时（JIT）设计，安装时无需编译。所有内核均使用轻量级JIT实现在运行时进行编译。这种方法具有以下几个优点：
自动选择块大小、warpgroups数量、最佳流程阶段和TMA集群大小全面展开MMA流程，为编译器提供更多优化机会
总体而言，JIT显著提高了小形状的性能，类似于Triton编译器的方法。
5、块大小不对齐
对于某些形状，与2的幂对齐的块大小可能会导致SM未得到充分利用。例如，对于M=256, N=7168，典型的块大小分配会BLOCK_M=128, BLOCK_N=128导致只有(256 / 128) * (7168 / 128) = 112132个SM得到利用。
为了解决这个问题，DeepSeek支持未对齐的块大小（如 112），使(256 / 128) * (7168 / 112) = 128SM能够在这种场景中工作。在细粒度扩展的同时实施此技术需要仔细优化，但最终可以提高性能。
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