CUDA Kernel 面试主线

17 课 GPU 底层算子与性能优化

CUDA Kernel 核心主线

从最底层的 GPU 线程映射出发,逐层深入 Warp 归约、共享内存 Tiling、Bank Conflict 消除、数值稳定算子(RMSNorm/LayerNorm/Online Softmax)、Tiled GEMM,进阶拆解工业级前沿代表作:DeepSeek DeepGEMM(Hopper TMA + WGMMA 异步 FP8 内核)与 DeepEP(MoE 专家并行超低延迟通信算子),并拓展具身智能与自动驾驶关键算子:连续动作 Diffusion/Flow Matching 去噪求解器、3D 点云体素化聚合算子以及硬件感知 QAT 伪量化算子。

学习目标

  1. 熟练掌握 Thread / Warp / Block / Grid 坐标系统与 Grid-Stride Loop;

  2. 掌握 Warp Shuffle 指令与 Block 级双阶段树状归约;

  3. 掌握 Shared Memory Tiling、Bank Conflict 避让(Padding 技巧)与合并访存(Coalesced Access);

  4. 掌握 Online Softmax 与 FlashAttention 前置算法的数学推导与数值稳定设计;

  5. 深入理解 Hopper (SM90) 硬件级 TMA、WGMMA 异步流水线与 DeepSeek 细粒度分块量化;

  6. 掌握 MoE 专家并行通信拓扑、SM 硬件算力分区与 Mega-MoE 计算-通信无缝重叠机制;

  7. 掌握具身智能 Flow Matching 去噪积分步进、3D 点云体素化与 QAT 伪量化 STE 底层算子实现。


课程目录

课程名称 模块归属
CUDA Kernel 面试主线 · 第 1/17 课:线程映射与 grid-stride loop CUDA Kernel 基础
CUDA Kernel 面试主线 · 第 2/17 课:Warp/Block 归约与两阶段求和 CUDA Kernel 基础
CUDA Kernel 面试主线 · 第 3/17 课:GEMV 与行级并行 线性代数算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 4/17 课:RMSNorm:统计量与两遍访问 归一化算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 5/17 课:LayerNorm:均值、方差与数值稳定 归一化算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 6/17 课:稳定 Softmax 与朴素复杂度 注意力前置算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 7/17 课:Online Softmax 与可结合状态 注意力前置算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 8/17 课:朴素转置与合并访存 访存优化算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 9/17 课:共享内存转置与 bank conflict 访存优化算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 10/17 课:共享内存 Tiled GEMM 核心矩阵乘算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 11/17 课:SiLU 与算子融合 激活融合算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 12/17 课:ArgMax 对归约与确定性 极值归约算子
CUDA Kernel 面试主线 · 第 13/17 课:DeepSeek DeepGEMM 核心架构与 Hopper FP8 算子拆解 工业前沿进阶
CUDA Kernel 面试主线 · 第 14/17 课:DeepSeek DeepEP 核心架构与 MoE 专家并行通信算子拆解 工业前沿进阶
CUDA Kernel 面试主线 · 第 15/17 课:具身智能连续动作生成算子:Diffusion Policy 与 Flow Matching 去噪求解器 空间具身算子进阶
CUDA Kernel 面试主线 · 第 16/17 课:自动驾驶与具身感知:3D 点云体素化(Voxelization)与空间聚合算子 空间具身算子进阶
CUDA Kernel 面试主线 · 第 17/17 课:硬件感知量化:QAT 伪量化(FakeQuant)、STE 与对称/非对称算子实战 空间具身算子进阶

专题演进与架构图稿