【第578期】FlashAttention-4:针对 Blackwell 架构的算法与内核协优设计

【第578期】FlashAttention-4:针对 Blackwell 架构的算法与内核协优设计

From Seventy3 by 任雨山

May 1, 2026 · 20 min

About this episode

This episode discusses FlashAttention-4, an algorithm designed for optimizing attention mechanisms on Blackwell architecture GPUs.

Seventy3:借助NotebookLM的能力进行论文解读,专注人工智能、大模型、机器人算法、crypto方向,让大家跟着AI一起进步。 如果你想要解读自己的论文,获得更多曝光度。请联系小助手微信:seventy3_podcast 加群。 合作邮箱:zhiwudazhanjiangshi# gmail.com 今天的主题是: FlashAttention-4: Algorithm and Kernel Pipelining Co-Design for Asymmetric Hardware Scaling Summary 作为 Transformer 架构的核心层, 注意力机制(Attention) 是大语言模型和长文本应用中的性能瓶颈。虽然 FlashAttention-3 通过异步执行和 Warp 特化(warp specialization)针对 Hopper GPU 优化了注意力计算,但其主要目标仍是 H100 架构。 当前,AI 行业正迅速转向部署基于 Blackwell 的系统(如 B200 和 GB200)。由于硬件扩展的不对称性,这些系统表现出截然不同的性能特征:其 Tensor Core 吞吐量翻倍 ,而其他功能单元(如共享内存带宽、指数运算单元)的提升较慢或保持不变。 为了应对 Blackwell GPU 上这些变化的瓶颈,我们开发了 FlashAttention-4 ,并引入以下核心技术: 重新设计流水线 :充分利用完全异步的矩阵乘累加(MMA)操作和更大的分块(tile)尺寸。 软件模拟与重缩放 :通过软件模拟指数运算和条件式 Softmax 重缩放,减少非矩阵乘法(non-matmul)操作。 优化内存流量 :利用 Tensor Memory 和 2-CTA MMA 模式,减少反向传播过程中的共享内存流量和原子加法(atomic adds)。 性能表现: 在 BF16 精度的 B200 GPU 上,FlashAttention-4 相比 cuDNN 9.13 实现了高达 1.3 倍 的加速,相比 Triton 实现了 2.7 倍 的加速。其性能达到 1613 TFLOPs/s ,硬件利用率高达 71% 。 工程创新: 除了算法创新,FlashAttention-4 完全使用嵌入 Python 的 CuTe-DSL 实现。与传统的基于 C++ 模板的方法相比,这种方式在保持完整表达能力的同时,将编译速度提升了 20-30 倍 。 原文链接: https://arxiv.org/abs/2603.05451

People in this episode

Host: 任雨山

Topics covered

  • FlashAttention
  • algorithm design
  • kernel optimization
  • Blackwell architecture
  • AI performance
  • hardware scaling

Keywords

  • FlashAttention-4
  • Blackwell
  • GPU optimization
  • AI algorithms
  • performance enhancement
  • Tensor Core
  • matrix multiplication

Mentioned in this episode

Organizations: NotebookLM, cuDNN, Triton, CuTe-DSL, Blackwell, Hopper, B200, GB200

Books & works: FlashAttention-4, FlashAttention-3, Transformer, Softmax, arxiv

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