NVIDIA / NVIDIA/nvmath-python

Low GEMM Performance on Hopper GPU with Small M Shapes

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Lingua principale
Cython
Stelle
601
Fork
46
Metriche di merge delle PR
Nessuna PR unita negli ultimi 30g

Descrizione

Hi,

Thank you for the great library! I’m observing some unexpected performance with GEMM on Hopper GPUs when using small M dimensions. I followed the example in example14_autotune.py.

Compared to the PyTorch implementation, the performance is significantly lower — around 30% of the expected TFLOPS and memory bandwidth utilization.

Image

Not sure I am correctly using the API — I would greatly appreciate any suggestions.

Environment:
• GPU: H200
• CUDA: 12.8
• PyTorch: 2.6.0
• nvmath-python: 0.3.0

Benchmark code:

import argparse

import torch
import nvmath
from triton.testing import do_bench


def profile(m, n, k, dtype):
    device = torch.device("cuda")
    assert isinstance(device, torch.device)

    X = torch.randn(m, k, device=device, dtype=dtype)
    Y = torch.randn(n, k, device=device, dtype=dtype)
    
    _torch_gemm = lambda: torch.matmul(X, Y)
    
    mm = nvmath.linalg.advanced.Matmul(X, Y)
    
    mm.plan(preferences={"limit":1000})
    mm.autotune(iterations=1000)
    
    # print(mm.algorithms[0].capabilities)
    _nvmath_gemm = lambda: mm.execute()
    
    t_torch = do_bench(_torch_gemm)
    t_nvmath = do_bench(_nvmath_gemm)
    
    return t_torch, t_nvmath


if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser(description="GEMM profile")
    parser.add_argument("--m", type=int, default=4096)
    parser.add_argument("--n", type=int, default=4096)
    parser.add_argument("--k", type=int, default=4096)
    args = parser.parse_args()

    print("Provider,Operation,dtype,m,n,k,Runtime,GB/s,GFLOPs")
    
    for dtype in [torch.float16, torch.bfloat16]:
        t_torch, t_nvmath = profile(args.m, args.n, args.k, dtype)

        m = args.m
        n = args.n
        k = args.k

        torch_mem_bd = 2 * (m * n + n * k + m * k) * 1e3 / t_torch / 1e9
        torch_gflops = 2 * m * n * k * 1e3 / t_torch / 1e9
        nv_mem_bd = 2 * (m * n + n * k + m * k) * 1e3 / t_nvmath / 1e9
        nv_gflops = 2 * m * n * k * 1e3 / t_nvmath / 1e9
        
        print(f"TORCH,0,{dtype},{args.m},{args.n},{args.k},{t_torch},{torch_mem_bd},{torch_gflops}")
        print(f"NVMATH,0,{dtype},{args.m},{args.n},{args.k},{t_nvmath},{nv_mem_bd},{nv_gflops}")

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Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

Direzione di ricerca

Riproduci il confronto usando examples/linalg/advanced/matmul/example14_autotune.py e il benchmark di profiling fornito nell’ambiente H200 e CUDA 12.8 indicato. Confronta la pianificazione e l’autotuning di nvmath Matmul con torch.matmul per forme M piccole; il lavoro è completato quando il divario di prestazioni è spiegato e viene documentato l’uso corretto dell’API o il fix richiesto.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Valutazione

Stack tecnologico
python, pytorch
Ambito
performance
Tipo di issue
Bug
Difficoltà
4/5
Tempo stimato
3-5 giorni
Stato di attività
Ferma
Chiarezza
Abbastanza chiara
Idoneità per principianti
35/100

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