]> git.djapps.eu Git - pkg/ggml/sources/llama.cpp/commitdiff
CUDA: faster tile FA (Pascal/AMD), headsize 256 (#15769)
authorJohannes Gäßler <redacted>
Sat, 6 Sep 2025 22:26:28 +0000 (00:26 +0200)
committerGitHub <redacted>
Sat, 6 Sep 2025 22:26:28 +0000 (00:26 +0200)
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cu [deleted file]
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cuh [deleted file]
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cu [deleted file]
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cuh [deleted file]
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cu [new file with mode: 0644]
ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cuh [new file with mode: 0644]
ggml/src/ggml-cuda/fattn.cu

diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cu b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cu
deleted file mode 100644 (file)
index a900799..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,371 +0,0 @@
-#include "common.cuh"
-#include "fattn-common.cuh"
-#include "fattn-tile-f16.cuh"
-
-#define FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16 64
-
-template<int D, int ncols, int nwarps, bool use_logit_softcap> // D == head size
-#if !defined(GGML_USE_HIP)
-__launch_bounds__(nwarps*WARP_SIZE, 2)
-#endif // !defined(GGML_USE_HIP)
-static __global__ void flash_attn_tile_ext_f16(
-        const char * __restrict__ Q,
-        const char * __restrict__ K,
-        const char * __restrict__ V,
-        const char * __restrict__ mask,
-        const char * __restrict__ sinks,
-        const int  * __restrict__ KV_max,
-        float      * __restrict__ dst,
-        float2     * __restrict__ dst_meta,
-        const float scale,
-        const float max_bias,
-        const float m0,
-        const float m1,
-        const uint32_t n_head_log2,
-        const float logit_softcap,
-        const int32_t ne00, const int32_t ne01, const int32_t ne02, const int32_t ne03,
-                            const int32_t nb01, const int32_t nb02, const int32_t nb03,
-        const int32_t ne10, const int32_t ne11, const int32_t ne12, const int32_t ne13,
-                            const int32_t nb11, const int32_t nb12, const int64_t nb13,
-                            const int32_t nb21, const int32_t nb22, const int64_t nb23,
-                            const int32_t ne31, const int32_t ne32, const int32_t ne33,
-                            const int32_t nb31, const int32_t nb32, const int64_t nb33) {
-#if defined(FLASH_ATTN_AVAILABLE) && defined(FP16_AVAILABLE)
-
-    // Skip unused kernel variants for faster compilation:
-#ifdef FP16_MMA_AVAILABLE
-    NO_DEVICE_CODE;
-    return;
-#endif // FP16_MMA_AVAILABLE
-    if (use_logit_softcap && !(D == 128 || D == 256)) {
-        NO_DEVICE_CODE;
-        return;
-    }
-
-    //In this kernel Q, K, V are matrices while i, j, k are matrix indices.
-
-    const int ic0 = blockIdx.x * ncols; // Index of the Q/QKV column to work on.
-
-    const int sequence = blockIdx.z / ne02;
-    const int head = blockIdx.z - sequence*ne02;
-    const int gqa_ratio = ne02 / ne12; // With grouped query attention there are > 1 Q matrices per K, V matrix.
-    const float2 * Q_f2   = (const float2 *) (Q    + nb03* sequence         + nb02* head              + nb01*ic0);
-    const half2  * K_h2   = (const half2  *) (K    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio));
-    const half2  * V_h2   = (const half2  *) (V    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio)); // K and V have same shape
-    const half   * maskh  = (const half   *) (mask  + nb33*(sequence % ne33)                          + nb31*ic0);
-    const float  * sinksf = (const float  *) (sinks);
-
-    const int stride_KV2 = nb11 / sizeof(half2);
-
-    const float slopef = get_alibi_slope(max_bias, head, n_head_log2, m0, m1);
-    const half  slopeh = __float2half(slopef);
-
-    static_assert(D % (2*WARP_SIZE) == 0, "D not divisible by 2*WARP_SIZE == 64.");
-
-    __shared__ half KQ[ncols*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16];
-    half2 * KQ2 = (half2 *) KQ;
-
-    __shared__ half2 KV_tmp[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16][D/2 + 1]; // Pad D to avoid memory bank conflicts.
-
-    half kqmax[ncols/nwarps];
-#pragma unroll
-    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-        kqmax[j0/nwarps] = -HALF_MAX_HALF;
-    }
-    half2 kqsum[ncols/nwarps] = {{0.0f, 0.0f}};
-
-    half2 VKQ[ncols/nwarps][(D/2)/WARP_SIZE] = {{{0.0f, 0.0f}}};
-
-    // Convert Q to half2 and store in registers:
-    __shared__ half2 Q_h2[ncols][D/2];
-#pragma unroll
-    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-        const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-        for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-            const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-            const float2 tmp = ic0 + j < ne01 ? Q_f2[j*(nb01/sizeof(float2)) + i] : make_float2(0.0f, 0.0f);
-            Q_h2[j][i] = make_half2(scale, scale) * make_half2(tmp.x, tmp.y);
-        }
-    }
-
-    __syncthreads();
-
-    const int k_VKQ_max = KV_max ? KV_max[sequence*gridDim.x + blockIdx.x] : ne11;
-    for (int k_VKQ_0 = blockIdx.y*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; k_VKQ_0 < k_VKQ_max; k_VKQ_0 += gridDim.y*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16) {
-        // Calculate KQ tile and keep track of new maximum KQ values:
-
-        half kqmax_new[ncols/nwarps];
-#pragma unroll
-        for (int j = 0; j < ncols/nwarps; ++j) {
-            kqmax_new[j] = kqmax[j];
-        }
-
-#pragma unroll
-        for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; i_KQ_0 += nwarps) {
-            const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-            for (int k_KQ_0 = 0; k_KQ_0 < D/2; k_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-                const int k_KQ = k_KQ_0 + threadIdx.x;
-
-                KV_tmp[i_KQ][k_KQ] = K_h2[int64_t(k_VKQ_0 + i_KQ)*stride_KV2 + k_KQ];
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-        half2 sum2[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/WARP_SIZE][ncols/nwarps] = {{{0.0f, 0.0f}}};
-
-#pragma unroll
-        for (int k_KQ = 0; k_KQ < D/2; ++k_KQ) {
-            half2 K_k[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/WARP_SIZE];
-            half2 Q_k[ncols/nwarps];
-
-#pragma unroll
-            for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-                const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
-
-                K_k[i_KQ_0/WARP_SIZE] = KV_tmp[i_KQ][k_KQ];
-            }
-#pragma unroll
-            for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-                Q_k[j_KQ_0/nwarps] = Q_h2[j_KQ][k_KQ];
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-#pragma unroll
-                for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                    sum2[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps] += K_k[i_KQ_0/WARP_SIZE]*Q_k[j_KQ_0/nwarps];
-                }
-            }
-        }
-
-#pragma unroll
-        for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-            const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
-
-#pragma unroll
-            for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-                half sum;
-                if (use_logit_softcap) {
-                    const float2 tmp = __half22float2(sum2[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps]);
-                    sum = logit_softcap * tanhf(tmp.x + tmp.y);
-                } else {
-                    sum = __low2half(sum2[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps]) + __high2half(sum2[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps]);
-                }
-                sum += mask ? slopeh*maskh[j_KQ*ne11 + k_VKQ_0 + i_KQ] : __float2half(0.0f);
-
-                kqmax_new[j_KQ_0/nwarps] = ggml_cuda_hmax(kqmax_new[j_KQ_0/nwarps], sum);
-
-                KQ[j_KQ*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16 + i_KQ] = sum;
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-            const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-            kqmax_new[j0/nwarps] = warp_reduce_max(kqmax_new[j0/nwarps]);
-            const half2 KQ_max_scale = __half2half2(hexp(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new[j0/nwarps]));
-            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new[j0/nwarps];
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                const half2 diff = KQ2[j*(FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/2) + i] - __half2half2(kqmax[j0/nwarps]);
-                const half2 val = h2exp(diff);
-                kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps]*KQ_max_scale + val;
-                KQ2[j*(FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/2) + i] = val;
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE] *= KQ_max_scale;
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int k0 = 0; k0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; k0 += nwarps) {
-            const int k = k0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                KV_tmp[k][i] = V_h2[int64_t(k_VKQ_0 + k)*stride_KV2 + i];
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int k0 = 0; k0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16; k0 += 2) {
-            half2  V_k[(D/2)/WARP_SIZE][2];
-            half2 KQ_k[ncols/nwarps];
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                V_k[i0/WARP_SIZE][0] = KV_tmp[k0 + 0][i];
-                V_k[i0/WARP_SIZE][1] = KV_tmp[k0 + 1][i];
-            }
-#pragma unroll
-            for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-                const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-                KQ_k[j0/nwarps] = KQ2[j*(FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16/2) + k0/2];
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-#pragma unroll
-                for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-                    VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE] += V_k[i0/WARP_SIZE][0]* __low2half2(KQ_k[j0/nwarps]);
-                    VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE] += V_k[i0/WARP_SIZE][1]*__high2half2(KQ_k[j0/nwarps]);
-                }
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-    }
-
-    //Attention sink: adjust running max and sum once per head
-    if (sinksf && blockIdx.y == 0) {
-        const half sink = __float2half(sinksf[head]);
-
-#pragma unroll
-        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-            half kqmax_new_j = fmaxf(kqmax[j0/nwarps], sink);
-            kqmax_new_j = warp_reduce_max(kqmax_new_j);
-
-            const half2 KQ_max_scale = __half2half2(hexp(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new_j));
-            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new_j;
-
-            const half val = hexp(sink - kqmax[j0/nwarps]);
-            kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps] * KQ_max_scale;
-            if (threadIdx.x == 0) {
-                kqsum[j0/nwarps].x = __hadd(__low2half(kqsum[j0/nwarps]), val);
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE] *= KQ_max_scale;
-            }
-        }
-    }
-
-    float2 * dst2 = (float2 *) dst;
-
-#pragma unroll
-    for (int j_VKQ_0 = 0; j_VKQ_0 < ncols; j_VKQ_0 += nwarps) {
-        const int j_VKQ = j_VKQ_0 + threadIdx.y;
-
-        if (ic0 + j_VKQ >= ne01) {
-            return;
-        }
-
-        half kqsum_j = __low2half(kqsum[j_VKQ_0/nwarps]) + __high2half(kqsum[j_VKQ_0/nwarps]);
-        kqsum_j = warp_reduce_sum((float)kqsum_j);
-
-        const int j_dst_unrolled = ((sequence*ne01 + ic0 + j_VKQ)*ne02 + head)*gridDim.y + blockIdx.y;
-
-#pragma unroll
-        for (int i00 = 0; i00 < D/2; i00 += WARP_SIZE) {
-            const int i0 = i00 + threadIdx.x;
-
-            half2 dst_val = VKQ[j_VKQ_0/nwarps][i0/WARP_SIZE];
-            if (gridDim.y == 1) {
-                dst_val /= __half2half2(kqsum_j);
-            }
-            dst2[j_dst_unrolled*(D/2) + i0] = __half22float2(dst_val);
-        }
-
-        if (gridDim.y != 1 && threadIdx.x == 0) {
-            dst_meta[j_dst_unrolled] = make_float2(kqmax[j_VKQ_0/nwarps], kqsum_j);
-        }
-    }
-#else
-    GGML_UNUSED_VARS(Q, K, V, mask, sinks, KV_max, dst, dst_meta, scale,
-        max_bias, m0, m1, n_head_log2, logit_softcap,
-        ne00, ne01, ne02, ne03,
-              nb01, nb02, nb03,
-        ne10, ne11, ne12, ne13,
-              nb11, nb12, nb13,
-              nb21, nb22, nb23,
-              ne31, ne32, ne33,
-              nb31, nb32, nb33);
-    NO_DEVICE_CODE;
-#endif // defined(FLASH_ATTN_AVAILABLE) && defined(FP16_AVAILABLE)
-}
-
-template <int cols_per_block, bool use_logit_softcap>
-void launch_fattn_tile_f16_64_128(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
-    const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
-    switch (Q->ne[0]) {
-        case  64: {
-            constexpr int    D             = 64;
-            constexpr int    nwarps        = 8;
-            constexpr size_t nbytes_shared = 0;
-            fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile_ext_f16<D, cols_per_block, nwarps, use_logit_softcap>;
-            launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
-                (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16, true, true, false);
-        } break;
-        case 128: {
-            constexpr int    D             = 128;
-            constexpr int    nwarps        = 8;
-            constexpr size_t nbytes_shared = 0;
-            fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile_ext_f16<D, cols_per_block, nwarps, use_logit_softcap>;
-            launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
-                (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F16, true, true, false);
-        } break;
-        default: {
-            GGML_ABORT("FlashAttention without tensor cores only supports head sizes 64 and 128.");
-        } break;
-    }
-}
-
-void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f16(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
-    const ggml_tensor * KQV = dst;
-    const ggml_tensor * Q   = dst->src[0];
-
-    const int32_t precision = KQV->op_params[3];
-    GGML_ASSERT(precision == GGML_PREC_DEFAULT);
-
-    float logit_softcap;
-    memcpy(&logit_softcap, (const float *) KQV->op_params + 2, sizeof(float));
-
-    if (Q->ne[1] <= 16) {
-        constexpr int cols_per_block = 16;
-        if (logit_softcap == 0.0f) {
-            constexpr bool use_logit_softcap = false;
-            launch_fattn_tile_f16_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-        } else {
-            constexpr bool use_logit_softcap = true;
-            launch_fattn_tile_f16_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-        }
-        return;
-    }
-
-    constexpr int cols_per_block = 32;
-    if (logit_softcap == 0.0f) {
-        constexpr bool use_logit_softcap = false;
-        launch_fattn_tile_f16_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-    } else {
-        constexpr bool use_logit_softcap = true;
-        launch_fattn_tile_f16_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-    }
-}
diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cuh b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f16.cuh
deleted file mode 100644 (file)
index ffc5878..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,3 +0,0 @@
-#include "common.cuh"
-
-void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f16(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst);
diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cu b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cu
deleted file mode 100644 (file)
index b96a9ef..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,379 +0,0 @@
-#include "common.cuh"
-#include "fattn-common.cuh"
-#include "fattn-tile-f32.cuh"
-
-#define FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32 32
-
-template<int D, int ncols, int nwarps, bool use_logit_softcap> // D == head size
-#if !defined(GGML_USE_HIP)
-__launch_bounds__(nwarps*WARP_SIZE, 2)
-#endif // !defined(GGML_USE_HIP)
-static __global__ void flash_attn_tile_ext_f32(
-        const char * __restrict__ Q,
-        const char * __restrict__ K,
-        const char * __restrict__ V,
-        const char * __restrict__ mask,
-        const char * __restrict__ sinks,
-        const int  * __restrict__ KV_max,
-        float      * __restrict__ dst,
-        float2     * __restrict__ dst_meta,
-        const float scale,
-        const float max_bias,
-        const float m0,
-        const float m1,
-        const uint32_t n_head_log2,
-        const float logit_softcap,
-        const int32_t ne00, const int32_t ne01, const int32_t ne02, const int32_t ne03,
-                            const int32_t nb01, const int32_t nb02, const int32_t nb03,
-        const int32_t ne10, const int32_t ne11, const int32_t ne12, const int32_t ne13,
-                            const int32_t nb11, const int32_t nb12, const int64_t nb13,
-                            const int32_t nb21, const int32_t nb22, const int64_t nb23,
-                            const int32_t ne31, const int32_t ne32, const int32_t ne33,
-                            const int32_t nb31, const int32_t nb32, const int64_t nb33) {
-#ifdef FLASH_ATTN_AVAILABLE
-
-    // Skip unused kernel variants for faster compilation:
-#ifdef FP16_MMA_AVAILABLE
-    NO_DEVICE_CODE;
-    return;
-#endif // FP16_MMA_AVAILABLE
-    if (use_logit_softcap && !(D == 128 || D == 256)) {
-        GGML_UNUSED_VARS(Q, K, V, mask, sinks, KV_max, dst, dst_meta, scale,
-            max_bias, m0, m1, n_head_log2, logit_softcap,
-            ne00, ne01, ne02, ne03,
-                  nb01, nb02, nb03,
-            ne10, ne11, ne12, ne13,
-                  nb11, nb12, nb13,
-                  nb21, nb22, nb23,
-                  ne31, ne32, ne33,
-                  nb31, nb32, nb33);
-        NO_DEVICE_CODE;
-        return;
-    }
-
-    // In this kernel Q, K, V are matrices while i, j, k are matrix indices.
-
-    const int ic0 = blockIdx.x * ncols; // Index of the Q/QKV column to work on.
-
-    const int sequence = blockIdx.z / ne02;
-    const int head = blockIdx.z - sequence*ne02;
-    const int gqa_ratio = ne02 / ne12; // With grouped query attention there are > 1 Q matrices per K, V matrix.
-    const float2 * Q_f2   = (const float2 *) (Q    + nb03* sequence         + nb02* head              + nb01*ic0);
-    const half2  * K_h2   = (const half2  *) (K    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio));
-    const half2  * V_h2   = (const half2  *) (V    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio)); // K and V have same shape
-    const half   * maskh  = (const half   *) (mask  + nb33*(sequence % ne33)                          + nb31*ic0);
-    const float  * sinksf = (const float  *) (sinks);
-
-    const int stride_KV2 = nb11 / sizeof(half2);
-
-    const float slope = get_alibi_slope(max_bias, head, n_head_log2, m0, m1);
-
-    static_assert(D % (2*WARP_SIZE) == 0, "D not divisible by 2*WARP_SIZE == 64.");
-
-    __shared__ float KQ[ncols*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32];
-
-    __shared__ float KV_tmp[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32][D + 1]; // Pad D to avoid memory bank conflicts.
-    float2 * KV_tmp2 = (float2 *) KV_tmp;
-
-    float kqmax[ncols/nwarps];
-#pragma unroll
-    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-        kqmax[j0/nwarps] = -FLT_MAX/2.0f;
-    }
-    float kqsum[ncols/nwarps] = {0.0f};
-
-    float2 VKQ[ncols/nwarps][(D/2)/WARP_SIZE] = {{{0.0f, 0.0f}}};
-
-    // Convert Q to half2 and store in registers:
-    __shared__ float Q_f[ncols][D];
-#pragma unroll
-    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-        const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-        for (int i0 = 0; i0 < D; i0 += 2*WARP_SIZE) {
-            float2 tmp = ic0 + j < ne01 ? Q_f2[j*(nb01/sizeof(float2)) + i0/2 + threadIdx.x] : make_float2(0.0f, 0.0f);
-            Q_f[j][i0 + 0*WARP_SIZE + threadIdx.x] = tmp.x * scale;
-            Q_f[j][i0 + 1*WARP_SIZE + threadIdx.x] = tmp.y * scale;
-        }
-    }
-
-    __syncthreads();
-
-    const int k_VKQ_max = KV_max ? KV_max[sequence*gridDim.x + blockIdx.x] : ne11;
-    for (int k_VKQ_0 = blockIdx.y*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; k_VKQ_0 < k_VKQ_max; k_VKQ_0 += gridDim.y*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32) {
-        // Calculate KQ tile and keep track of new maximum KQ values:
-
-        float kqmax_new[ncols/nwarps];
-#pragma unroll
-        for (int j = 0; j < ncols/nwarps; ++j) {
-            kqmax_new[j] = kqmax[j];
-        }
-
-#pragma unroll
-        for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; i_KQ_0 += nwarps) {
-            const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-            for (int k_KQ_0 = 0; k_KQ_0 < D; k_KQ_0 += 2*WARP_SIZE) {
-                const half2 tmp = K_h2[int64_t(k_VKQ_0 + i_KQ)*stride_KV2 + k_KQ_0/2 + threadIdx.x];
-                KV_tmp[i_KQ][k_KQ_0 + 0*WARP_SIZE + threadIdx.x] =  __low2float(tmp);
-                KV_tmp[i_KQ][k_KQ_0 + 1*WARP_SIZE + threadIdx.x] = __high2float(tmp);
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-        float sum[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32/WARP_SIZE][ncols/nwarps] = {{0.0f}};
-
-#pragma unroll
-        for (int k_KQ = 0; k_KQ < D; ++k_KQ) {
-            float K_k[FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32/WARP_SIZE];
-            float Q_k[ncols/nwarps];
-
-#pragma unroll
-            for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-                const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
-
-                K_k[i_KQ_0/WARP_SIZE] = KV_tmp[i_KQ][k_KQ];
-            }
-#pragma unroll
-            for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-                Q_k[j_KQ_0/nwarps] = Q_f[j_KQ][k_KQ];
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-#pragma unroll
-                for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                    sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps] += K_k[i_KQ_0/WARP_SIZE] * Q_k[j_KQ_0/nwarps];
-                }
-            }
-        }
-
-#pragma unroll
-        for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; i_KQ_0 += WARP_SIZE) {
-            const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
-
-#pragma unroll
-            for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
-                const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
-
-                if (use_logit_softcap) {
-                    sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps] = logit_softcap * tanhf(sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps]);
-                }
-
-                sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps] += mask ? slope*__half2float(maskh[j_KQ*ne11 + k_VKQ_0 + i_KQ]) : 0.0f;
-
-                kqmax_new[j_KQ_0/nwarps] = fmaxf(kqmax_new[j_KQ_0/nwarps], sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps]);
-
-                KQ[j_KQ*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32 + i_KQ] = sum[i_KQ_0/WARP_SIZE][j_KQ_0/nwarps];
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-            const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-            kqmax_new[j0/nwarps] = warp_reduce_max(kqmax_new[j0/nwarps]);
-            const float KQ_max_scale = expf(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new[j0/nwarps]);
-            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new[j0/nwarps];
-
-            float kqsum_add = 0.0f;
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                const float diff = KQ[j*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32 + i] - kqmax[j0/nwarps];
-                const float val = expf(diff);
-                kqsum_add += val;
-                KQ[j*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32 + i] = val;
-            }
-            kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps]*KQ_max_scale + kqsum_add;
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].x *= KQ_max_scale;
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].y *= KQ_max_scale;
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int k0 = 0; k0 < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; k0 += nwarps) {
-            const int k = k0 + threadIdx.y;
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                const half2 tmp = V_h2[int64_t(k_VKQ_0 + k)*stride_KV2 + i];
-                KV_tmp2[k*(D/2) + i].x =  __low2float(tmp);
-                KV_tmp2[k*(D/2) + i].y = __high2float(tmp);
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-
-#pragma unroll
-        for (int k = 0; k < FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32; ++k) {
-            float2 V_k[(D/2)/WARP_SIZE];
-            float  KQ_k[ncols/nwarps];
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                const int i = i0 + threadIdx.x;
-
-                V_k[i0/WARP_SIZE] = KV_tmp2[k*(D/2) + i];
-            }
-#pragma unroll
-            for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-                const int j = j0 + threadIdx.y;
-
-                KQ_k[j0/nwarps] = KQ[j*FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32 + k];
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-#pragma unroll
-                for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-                    VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].x += V_k[i0/WARP_SIZE].x*KQ_k[j0/nwarps];
-                    VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].y += V_k[i0/WARP_SIZE].y*KQ_k[j0/nwarps];
-                }
-            }
-        }
-
-        __syncthreads();
-    }
-
-
-    //Attention sink: adjust running max and sum once per head
-    if (sinksf && blockIdx.y == 0) {
-        const float sink = sinksf[head];
-
-#pragma unroll
-        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
-            float kqmax_new_j = fmaxf(kqmax[j0/nwarps], sink);
-            kqmax_new_j = warp_reduce_max(kqmax_new_j);
-
-            const float KQ_max_scale = expf(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new_j);
-            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new_j;
-
-            const float val = expf(sink - kqmax[j0/nwarps]);
-            kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps] * KQ_max_scale;
-            if (threadIdx.x == 0) {
-                kqsum[j0/nwarps] += val;
-            }
-
-#pragma unroll
-            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += WARP_SIZE) {
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].x *= KQ_max_scale;
-                VKQ[j0/nwarps][i0/WARP_SIZE].y *= KQ_max_scale;
-            }
-        }
-    }
-
-    float2 * dst2 = (float2 *) dst;
-
-#pragma unroll
-    for (int j_VKQ_0 = 0; j_VKQ_0 < ncols; j_VKQ_0 += nwarps) {
-        const int j_VKQ = j_VKQ_0 + threadIdx.y;
-
-        if (ic0 + j_VKQ >= ne01) {
-            return;
-        }
-
-        float kqsum_j = kqsum[j_VKQ_0/nwarps];
-        kqsum_j = warp_reduce_sum(kqsum_j);
-
-        const int j_dst_unrolled = ((sequence*ne01 + ic0 + j_VKQ)*ne02 + head)*gridDim.y + blockIdx.y;
-
-#pragma unroll
-        for (int i00 = 0; i00 < D/2; i00 += WARP_SIZE) {
-            const int i0 = i00 + threadIdx.x;
-
-            float2 dst_val = VKQ[j_VKQ_0/nwarps][i0/WARP_SIZE];
-            if (gridDim.y == 1) {
-                dst_val.x /= kqsum_j;
-                dst_val.y /= kqsum_j;
-            }
-            dst2[j_dst_unrolled*(D/2) + i0] = dst_val;
-        }
-
-        if (gridDim.y != 1 && threadIdx.x == 0) {
-            dst_meta[j_dst_unrolled] = make_float2(kqmax[j_VKQ_0/nwarps], kqsum_j);
-        }
-    }
-#else
-    GGML_UNUSED_VARS(Q, K, V, mask, sinks, KV_max, dst, dst_meta, scale,
-        max_bias, m0, m1, n_head_log2, logit_softcap,
-        ne00, ne01, ne02, ne03,
-              nb01, nb02, nb03,
-        ne10, ne11, ne12, ne13,
-              nb11, nb12, nb13,
-              nb21, nb22, nb23,
-              ne31, ne32, ne33,
-              nb31, nb32, nb33);
-    NO_DEVICE_CODE;
-#endif // FLASH_ATTN_AVAILABLE
-}
-
-template <int cols_per_block, bool use_logit_softcap>
-void launch_fattn_tile_f32_64_128(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
-    const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
-    switch (Q->ne[0]) {
-        case  64: {
-            constexpr int    D             = 64;
-            constexpr int    nwarps        = 8;
-            constexpr size_t nbytes_shared = 0;
-            fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile_ext_f32<D, cols_per_block, nwarps, use_logit_softcap>;
-            launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
-                (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32, true, true, false);
-        } break;
-        case 128: {
-            constexpr int    D             = 128;
-            constexpr int    nwarps        = 8;
-            constexpr size_t nbytes_shared = 0;
-            fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile_ext_f32<D, cols_per_block, nwarps, use_logit_softcap>;
-            launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
-                (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, FATTN_KQ_STRIDE_TILE_F32, true, true, false);
-        } break;
-        default: {
-            GGML_ABORT("FlashAttention without tensor cores only supports head sizes 64 and 128.");
-        } break;
-    }
-}
-
-void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f32(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
-    const ggml_tensor * KQV = dst;
-    const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
-
-    float logit_softcap;
-    memcpy(&logit_softcap, (const float *) KQV->op_params + 2, sizeof(float));
-
-    if (Q->ne[1] <= 16) {
-        constexpr int cols_per_block = 16;
-        if (logit_softcap == 0.0f) {
-            constexpr bool use_logit_softcap = false;
-            launch_fattn_tile_f32_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-        } else {
-            constexpr bool use_logit_softcap = true;
-            launch_fattn_tile_f32_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-        }
-        return;
-    }
-
-    constexpr int cols_per_block = 32;
-    if (logit_softcap == 0.0f) {
-        constexpr bool use_logit_softcap = false;
-        launch_fattn_tile_f32_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-    } else {
-        constexpr bool use_logit_softcap = true;
-        launch_fattn_tile_f32_64_128<cols_per_block, use_logit_softcap>(ctx, dst);
-    }
-}
diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cuh b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile-f32.cuh
deleted file mode 100644 (file)
index b1c546c..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,3 +0,0 @@
-#include "common.cuh"
-
-void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f32(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst);
diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cu b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cu
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fb2163a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,596 @@
+#include "common.cuh"
+#include "fattn-common.cuh"
+#include "fattn-tile.cuh"
+
+#define FATTN_TILE_NTHREADS 256
+
+static int fattn_tile_get_kq_stride_host(const int D, const int ncols, const int cc, const int warp_size) {
+    if (GGML_CUDA_CC_IS_AMD(cc)) {
+        switch (D) {
+            case 64:
+                return ncols <= 16 ? 32 : 64;
+            case 128:
+                return ncols <= 16 ? 64 : warp_size;
+            case 256:
+                return 64;
+            default:
+                GGML_ABORT("fatal error");
+                return -1;
+        }
+    }
+    if (fast_fp16_available(cc)) {
+        switch (D) {
+            case 64:
+            case 128:
+                return 128;
+            case 256:
+                return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+            default:
+                GGML_ABORT("fatal error");
+                return -1;
+        }
+    }
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+        case 128:
+            return ncols <= 16 ? 64 : 32;
+        case 256:
+            return 32;
+        default:
+            GGML_ABORT("fatal error");
+            return -1;
+    }
+}
+
+static constexpr __device__ int fattn_tile_get_kq_stride_device(int D, int ncols, int warp_size) {
+#ifdef GGML_USE_HIP
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return ncols <= 16 ? 32 : 64;
+        case 128:
+            return ncols <= 16 ? 64 : warp_size;
+        case 256:
+            return 64;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#else
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+    switch (D) {
+        case 64:
+        case 128:
+            return 128;
+        case 256:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#else
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+        case 128:
+            return ncols <= 16 ? 64 : 32;
+        case 256:
+            return 32;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+#endif // GGML_USE_HIP
+    GGML_UNUSED_VARS(ncols, warp_size);
+}
+
+static constexpr __device__ int fattn_tile_get_kq_nbatch_device(int D, int ncols, int warp_size) {
+#ifdef GGML_USE_HIP
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return 64;
+        case 128:
+            return ncols <= 16 ? 2*warp_size : 128;
+        case 256:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 2*warp_size;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#else
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return 64;
+        case 128:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+        case 256:
+            return ncols <= 16 ? 64 : 128;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#else
+    switch (D) {
+        case 64:
+            return 64;
+        case 128:
+            return 128;
+        case 256:
+            return ncols <= 16 ? 128 : 64;
+        default:
+            return -1;
+    }
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+#endif // GGML_USE_HIP
+    GGML_UNUSED_VARS(ncols, warp_size);
+}
+
+template<int D, int ncols, bool use_logit_softcap> // D == head size
+#ifdef GGML_USE_HIP
+__launch_bounds__(FATTN_TILE_NTHREADS, 1)
+#else
+__launch_bounds__(FATTN_TILE_NTHREADS, 2)
+#endif // GGML_USE_HIP
+static __global__ void flash_attn_tile(
+        const char * __restrict__ Q,
+        const char * __restrict__ K,
+        const char * __restrict__ V,
+        const char * __restrict__ mask,
+        const char * __restrict__ sinks,
+        const int  * __restrict__ KV_max,
+        float      * __restrict__ dst,
+        float2     * __restrict__ dst_meta,
+        const float scale,
+        const float max_bias,
+        const float m0,
+        const float m1,
+        const uint32_t n_head_log2,
+        const float logit_softcap,
+        const int32_t ne00, const int32_t ne01, const int32_t ne02, const int32_t ne03,
+                            const int32_t nb01, const int32_t nb02, const int32_t nb03,
+        const int32_t ne10, const int32_t ne11, const int32_t ne12, const int32_t ne13,
+                            const int32_t nb11, const int32_t nb12, const int64_t nb13,
+                            const int32_t nb21, const int32_t nb22, const int64_t nb23,
+                            const int32_t ne31, const int32_t ne32, const int32_t ne33,
+                            const int32_t nb31, const int32_t nb32, const int64_t nb33) {
+#ifdef FLASH_ATTN_AVAILABLE
+
+    // Skip unused kernel variants for faster compilation:
+#ifdef FP16_MMA_AVAILABLE
+    NO_DEVICE_CODE;
+    return;
+#endif // FP16_MMA_AVAILABLE
+
+    if (use_logit_softcap && !(D == 128 || D == 256)) {
+        GGML_UNUSED_VARS(Q, K, V, mask, sinks, KV_max, dst, dst_meta, scale,
+            max_bias, m0, m1, n_head_log2, logit_softcap,
+            ne00, ne01, ne02, ne03,
+                  nb01, nb02, nb03,
+            ne10, ne11, ne12, ne13,
+                  nb11, nb12, nb13,
+                  nb21, nb22, nb23,
+                  ne31, ne32, ne33,
+                  nb31, nb32, nb33);
+        NO_DEVICE_CODE;
+        return;
+    }
+
+    constexpr int warp_size = 32;
+    constexpr int nwarps    = FATTN_TILE_NTHREADS / warp_size;
+    constexpr int kq_stride = fattn_tile_get_kq_stride_device(D, ncols, warp_size);
+    static_assert(kq_stride % warp_size == 0, "kq_stride not divisable by warp_size.");
+    constexpr int kq_nbatch = fattn_tile_get_kq_nbatch_device(D, ncols, warp_size);
+    static_assert(kq_nbatch % (2*warp_size) == 0, "bad kq_nbatch");
+
+    // In this kernel Q, K, V are matrices while i, j, k are matrix indices.
+
+    const int ic0 = blockIdx.x * ncols; // Index of the Q/QKV column to work on.
+
+    const int sequence = blockIdx.z / ne02;
+    const int head = blockIdx.z - sequence*ne02;
+    const int gqa_ratio = ne02 / ne12; // With grouped query attention there are > 1 Q matrices per K, V matrix.
+    const float2 * Q_f2   = (const float2 *) (Q    + nb03* sequence         + nb02* head              + nb01*ic0);
+    const half2  * K_h2   = (const half2  *) (K    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio));
+    const half2  * V_h2   = (const half2  *) (V    + nb13* sequence         + nb12*(head / gqa_ratio)); // K and V have same shape
+    const half   * maskh  = (const half   *) (mask  + nb33*(sequence % ne33)                          + nb31*ic0);
+    const float  * sinksf = (const float  *) (sinks);
+
+    const int stride_KV2 = nb11 / sizeof(half2);
+
+    const float slope = get_alibi_slope(max_bias, head, n_head_log2, m0, m1);
+
+    __shared__ float KQ[ncols][kq_stride];
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+    __shared__ half2 Q_tmp[ncols][D/2];
+    __shared__ half2 KV_tmp_h2[kq_stride * (kq_nbatch/2 + 1)]; // Padded to avoid memory bank conflicts.
+    half2 VKQ[ncols/nwarps][D/(2*warp_size)] = {{{0.0f, 0.0f}}};
+#else
+    __shared__ float Q_tmp[ncols][D];
+    __shared__ float KV_tmp_f[kq_stride * (kq_nbatch + 1)]; // Padded to avoid memory bank conflicts.
+    float2 * KV_tmp_f2 = (float2 *) KV_tmp_f;
+    float2 VKQ[ncols/nwarps][D/(2*warp_size)] = {{{0.0f, 0.0f}}};
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+
+
+    float kqmax[ncols/nwarps];
+#pragma unroll
+    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+        kqmax[j0/nwarps] = -FLT_MAX/2.0f;
+    }
+    float kqsum[ncols/nwarps] = {0.0f};
+
+#pragma unroll
+    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+        const int j = j0 + threadIdx.y;
+
+#pragma unroll
+        for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+            const float2 tmp = ic0 + j < ne01 ? Q_f2[j*(nb01/sizeof(float2)) + i0 + threadIdx.x] : make_float2(0.0f, 0.0f);
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+            Q_tmp[j][i0 + threadIdx.x] = make_half2(tmp.x * scale, tmp.y * scale);
+#else
+            Q_tmp[j][2*i0             + threadIdx.x] = tmp.x * scale;
+            Q_tmp[j][2*i0 + warp_size + threadIdx.x] = tmp.y * scale;
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+        }
+    }
+
+    __syncthreads();
+
+    const int k_VKQ_max = KV_max ? KV_max[sequence*gridDim.x + blockIdx.x] : ne11;
+    for (int k_VKQ_0 = blockIdx.y*kq_stride; k_VKQ_0 < k_VKQ_max; k_VKQ_0 += gridDim.y*kq_stride) {
+        // Calculate KQ tile and keep track of new maximum KQ values:
+
+        float kqmax_new[ncols/nwarps];
+#pragma unroll
+        for (int j = 0; j < ncols/nwarps; ++j) {
+            kqmax_new[j] = kqmax[j];
+        }
+
+        float sum[kq_stride/warp_size][ncols/nwarps] = {{0.0f}};
+
+#pragma unroll
+        for (int k_KQ_0 = 0; k_KQ_0 < D; k_KQ_0 += kq_nbatch) {
+#pragma unroll
+            for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < kq_stride; i_KQ_0 += nwarps) {
+                const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.y;
+
+#pragma unroll
+                for (int k_KQ_1 = 0; k_KQ_1 < kq_nbatch/2; k_KQ_1 += warp_size) {
+                    const half2 tmp_h2 = K_h2[int64_t(k_VKQ_0 + i_KQ)*stride_KV2 + k_KQ_0/2 + k_KQ_1 + threadIdx.x];
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    KV_tmp_h2[i_KQ*(kq_nbatch/2 + 1) + k_KQ_1 + threadIdx.x] = tmp_h2;
+#else
+                    const float2 tmp_f2 = __half22float2(tmp_h2);
+                    KV_tmp_f[i_KQ*(kq_nbatch + 1) + 2*k_KQ_1             + threadIdx.x] = tmp_f2.x;
+                    KV_tmp_f[i_KQ*(kq_nbatch + 1) + 2*k_KQ_1 + warp_size + threadIdx.x] = tmp_f2.y;
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+            }
+
+            __syncthreads();
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+#pragma unroll
+            for (int k_KQ_1 = 0; k_KQ_1 < kq_nbatch/2; ++k_KQ_1) {
+                half2 K_k[kq_stride/warp_size];
+                half2 Q_k[ncols/nwarps];
+#else
+#pragma unroll
+            for (int k_KQ_1 = 0; k_KQ_1 < kq_nbatch; ++k_KQ_1) {
+                float K_k[kq_stride/warp_size];
+                float Q_k[ncols/nwarps];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+
+#pragma unroll
+                for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < kq_stride; i_KQ_0 += warp_size) {
+                    const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    K_k[i_KQ_0/warp_size] = KV_tmp_h2[i_KQ*(kq_nbatch/2 + 1) + k_KQ_1];
+#else
+                    K_k[i_KQ_0/warp_size] = KV_tmp_f [i_KQ*(kq_nbatch   + 1) + k_KQ_1];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+#pragma unroll
+                for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
+                    const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    Q_k[j_KQ_0/nwarps] = Q_tmp[j_KQ][k_KQ_0/2 + k_KQ_1];
+#else
+                    Q_k[j_KQ_0/nwarps] = Q_tmp[j_KQ][k_KQ_0   + k_KQ_1];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+
+#pragma unroll
+                for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < kq_stride; i_KQ_0 += warp_size) {
+#pragma unroll
+                    for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                        const float2 tmp = __half22float2(K_k[i_KQ_0/warp_size] * Q_k[j_KQ_0/nwarps]);
+                        sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps] += tmp.x + tmp.y;
+#else
+                        sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps] += K_k[i_KQ_0/warp_size] * Q_k[j_KQ_0/nwarps];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                    }
+                }
+            }
+
+            if (k_KQ_0 + kq_nbatch < D) {
+                __syncthreads(); // Sync not needed on last iteration.
+            }
+        }
+
+#pragma unroll
+        for (int i_KQ_0 = 0; i_KQ_0 < kq_stride; i_KQ_0 += warp_size) {
+            const int i_KQ = i_KQ_0 + threadIdx.x;
+
+#pragma unroll
+            for (int j_KQ_0 = 0; j_KQ_0 < ncols; j_KQ_0 += nwarps) {
+                const int j_KQ = j_KQ_0 + threadIdx.y;
+
+                if (use_logit_softcap) {
+                    sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps] = logit_softcap * tanhf(sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps]);
+                }
+
+                sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps] += mask ? slope*__half2float(maskh[j_KQ*ne11 + k_VKQ_0 + i_KQ]) : 0.0f;
+
+                kqmax_new[j_KQ_0/nwarps] = fmaxf(kqmax_new[j_KQ_0/nwarps], sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps]);
+
+                KQ[j_KQ][i_KQ] = sum[i_KQ_0/warp_size][j_KQ_0/nwarps];
+            }
+        }
+
+        __syncthreads();
+
+#pragma unroll
+        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+            const int j = j0 + threadIdx.y;
+
+            kqmax_new[j0/nwarps] = warp_reduce_max<warp_size>(kqmax_new[j0/nwarps]);
+            const float KQ_max_scale = expf(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new[j0/nwarps]);
+            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new[j0/nwarps];
+
+            float kqsum_add = 0.0f;
+#pragma unroll
+            for (int i0 = 0; i0 < kq_stride; i0 += warp_size) {
+                const int i = i0 + threadIdx.x;
+
+                const float diff = KQ[j][i] - kqmax[j0/nwarps];
+                const float val = expf(diff);
+                kqsum_add += val;
+                KQ[j][i] = val;
+            }
+            kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps]*KQ_max_scale + kqsum_add;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+            const half2 KQ_max_scale_h2 = make_half2(KQ_max_scale, KQ_max_scale);
+#pragma unroll
+            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size] *= KQ_max_scale_h2;
+            }
+#else
+#pragma unroll
+            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].x *= KQ_max_scale;
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].y *= KQ_max_scale;
+            }
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+        }
+
+        constexpr int V_cols_per_iter = kq_stride*kq_nbatch / D;
+        static_assert(kq_stride % V_cols_per_iter == 0, "bad V_cols_per_iter");
+#pragma unroll
+        for (int k0 = 0; k0 < kq_stride; k0 += V_cols_per_iter) {
+#pragma unroll
+            for (int k1 = 0; k1 < V_cols_per_iter; k1 += nwarps) {
+                const int k_tile = k1 + threadIdx.y;
+
+#pragma unroll
+                for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                    const int i = i0 + threadIdx.x;
+
+                    const half2 tmp = V_h2[int64_t(k_VKQ_0 + k0 + k_tile)*stride_KV2 + i];
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    KV_tmp_h2[k_tile*(D/2) + i] = tmp;
+#else
+                    KV_tmp_f2[k_tile*(D/2) + i] = __half22float2(tmp);
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+            }
+
+            __syncthreads();
+
+#pragma unroll
+            for (int k1 = 0; k1 < V_cols_per_iter; ++k1) {
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                half2 V_k[(D/2)/warp_size];
+                half2 KQ_k[ncols/nwarps];
+#else
+                float2 V_k[(D/2)/warp_size];
+                float  KQ_k[ncols/nwarps];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+
+#pragma unroll
+                for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                    const int i = i0 + threadIdx.x;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    V_k[i0/warp_size] = KV_tmp_h2[k1*(D/2) + i];
+#else
+                    V_k[i0/warp_size] = KV_tmp_f2[k1*(D/2) + i];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+#pragma unroll
+                for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+                    const int j = j0 + threadIdx.y;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                    const float tmp = KQ[j][k0 + k1];
+                    KQ_k[j0/nwarps] = make_half2(tmp, tmp);
+#else
+                    KQ_k[j0/nwarps] = KQ[j][k0 + k1];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                }
+
+#pragma unroll
+                for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+#pragma unroll
+                    for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+                        VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size]   += V_k[i0/warp_size]  *KQ_k[j0/nwarps];
+#else
+                        VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].x += V_k[i0/warp_size].x*KQ_k[j0/nwarps];
+                        VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].y += V_k[i0/warp_size].y*KQ_k[j0/nwarps];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+                    }
+                }
+            }
+
+            __syncthreads();
+        }
+    }
+
+
+    // Attention sink: adjust running max and sum once per head
+    if (sinksf && blockIdx.y == 0) {
+        const float sink = sinksf[head];
+
+#pragma unroll
+        for (int j0 = 0; j0 < ncols; j0 += nwarps) {
+            float kqmax_new_j = fmaxf(kqmax[j0/nwarps], sink);
+            kqmax_new_j = warp_reduce_max<warp_size>(kqmax_new_j);
+
+            const float KQ_max_scale = expf(kqmax[j0/nwarps] - kqmax_new_j);
+            kqmax[j0/nwarps] = kqmax_new_j;
+
+            const float val = expf(sink - kqmax[j0/nwarps]);
+            kqsum[j0/nwarps] = kqsum[j0/nwarps] * KQ_max_scale;
+            if (threadIdx.x == 0) {
+                kqsum[j0/nwarps] += val;
+            }
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+            const half2 KQ_max_scale_h2 = make_half2(KQ_max_scale, KQ_max_scale);
+#pragma unroll
+            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size] *= KQ_max_scale_h2;
+            }
+#else
+#pragma unroll
+            for (int i0 = 0; i0 < D/2; i0 += warp_size) {
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].x *= KQ_max_scale;
+                VKQ[j0/nwarps][i0/warp_size].y *= KQ_max_scale;
+            }
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+        }
+    }
+
+    float2 * dst2 = (float2 *) dst;
+
+#pragma unroll
+    for (int j_VKQ_0 = 0; j_VKQ_0 < ncols; j_VKQ_0 += nwarps) {
+        const int j_VKQ = j_VKQ_0 + threadIdx.y;
+
+        if (ic0 + j_VKQ >= ne01) {
+            return;
+        }
+
+        float kqsum_j = kqsum[j_VKQ_0/nwarps];
+        kqsum_j = warp_reduce_sum<warp_size>(kqsum_j);
+
+        const int j_dst_unrolled = ((sequence*ne01 + ic0 + j_VKQ)*ne02 + head)*gridDim.y + blockIdx.y;
+
+#pragma unroll
+        for (int i00 = 0; i00 < D/2; i00 += warp_size) {
+            const int i0 = i00 + threadIdx.x;
+
+#ifdef FAST_FP16_AVAILABLE
+            float2 dst_val = __half22float2(VKQ[j_VKQ_0/nwarps][i0/warp_size]);
+#else
+            float2 dst_val = VKQ[j_VKQ_0/nwarps][i0/warp_size];
+#endif // FAST_FP16_AVAILABLE
+
+            if (gridDim.y == 1) {
+                dst_val.x /= kqsum_j;
+                dst_val.y /= kqsum_j;
+            }
+            dst2[j_dst_unrolled*(D/2) + i0] = dst_val;
+        }
+
+        if (gridDim.y != 1 && threadIdx.x == 0) {
+            dst_meta[j_dst_unrolled] = make_float2(kqmax[j_VKQ_0/nwarps], kqsum_j);
+        }
+    }
+#else
+    GGML_UNUSED_VARS(Q, K, V, mask, sinks, KV_max, dst, dst_meta, scale,
+        max_bias, m0, m1, n_head_log2, logit_softcap,
+        ne00, ne01, ne02, ne03,
+              nb01, nb02, nb03,
+        ne10, ne11, ne12, ne13,
+              nb11, nb12, nb13,
+              nb21, nb22, nb23,
+              ne31, ne32, ne33,
+              nb31, nb32, nb33);
+    NO_DEVICE_CODE;
+#endif // FLASH_ATTN_AVAILABLE
+}
+
+template <int D, bool use_logit_softcap>
+static void launch_fattn_tile_switch_ncols(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
+    const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
+
+    const int id                 = ggml_cuda_get_device();
+    const int cc                 = ggml_cuda_info().devices[id].cc;
+    const int warp_size          = 32;
+    const int nwarps             = FATTN_TILE_NTHREADS / warp_size;
+
+    constexpr size_t nbytes_shared = 0;
+
+    if (Q->ne[1] > 16) {
+        constexpr int cols_per_block = 32;
+        fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile<D, cols_per_block, use_logit_softcap>;
+        const int kq_stride = fattn_tile_get_kq_stride_host(D, cols_per_block, cc, warp_size);
+        launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
+            (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, kq_stride, true, true, false, warp_size);
+        return;
+    }
+
+    constexpr int cols_per_block = 16;
+    fattn_kernel_t fattn_kernel = flash_attn_tile<D, cols_per_block, use_logit_softcap>;
+    const int kq_stride = fattn_tile_get_kq_stride_host(D, cols_per_block, cc, warp_size);
+    launch_fattn<D, cols_per_block, 1>
+        (ctx, dst, fattn_kernel, nwarps, nbytes_shared, kq_stride, true, true, false, warp_size);
+}
+
+template <bool use_logit_softcap>
+static void launch_fattn_tile_switch_head_size(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
+    const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
+    switch (Q->ne[0]) {
+        case  64: {
+            launch_fattn_tile_switch_ncols< 64, use_logit_softcap>(ctx, dst);
+        } break;
+        case 128: {
+            launch_fattn_tile_switch_ncols<128, use_logit_softcap>(ctx, dst);
+        } break;
+        case 256: {
+            launch_fattn_tile_switch_ncols<256, use_logit_softcap>(ctx, dst);
+        } break;
+        default: {
+            GGML_ABORT("Unsupported head size");
+        } break;
+    }
+}
+
+void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
+    const ggml_tensor * KQV = dst;
+
+    float logit_softcap;
+    memcpy(&logit_softcap, (const float *) KQV->op_params + 2, sizeof(float));
+
+    if (logit_softcap == 0.0f) {
+        constexpr bool use_logit_softcap = false;
+        launch_fattn_tile_switch_head_size<use_logit_softcap>(ctx, dst);
+    } else {
+        constexpr bool use_logit_softcap = true;
+        launch_fattn_tile_switch_head_size<use_logit_softcap>(ctx, dst);
+    }
+}
diff --git a/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cuh b/ggml/src/ggml-cuda/fattn-tile.cuh
new file mode 100644 (file)
index 0000000..10dc22d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,3 @@
+#include "common.cuh"
+
+void ggml_cuda_flash_attn_ext_tile(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst);
index 48834272660e51ea7e87d49ff036be85c249f6fa..7626d89ca08260986ee264c135fa587c3f935790 100644 (file)
@@ -1,8 +1,7 @@
 #include "common.cuh"
 #include "fattn-common.cuh"
 #include "fattn-mma-f16.cuh"
-#include "fattn-tile-f16.cuh"
-#include "fattn-tile-f32.cuh"
+#include "fattn-tile.cuh"
 #include "fattn-vec-f16.cuh"
 #include "fattn-vec-f32.cuh"
 #include "fattn-wmma-f16.cuh"
@@ -271,8 +270,7 @@ static void ggml_cuda_flash_attn_ext_vec_f32(ggml_backend_cuda_context & ctx, gg
 // Best FlashAttention kernel for a specific GPU:
 enum best_fattn_kernel {
     BEST_FATTN_KERNEL_NONE     =   0,
-    BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F32 = 200,
-    BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F16 = 210,
+    BEST_FATTN_KERNEL_TILE     = 200,
     BEST_FATTN_KERNEL_VEC_F32  = 100,
     BEST_FATTN_KERNEL_VEC_F16  = 110,
     BEST_FATTN_KERNEL_WMMA_F16 = 300,
@@ -411,10 +409,7 @@ static best_fattn_kernel ggml_cuda_get_best_fattn_kernel(const int device, const
     }
 
     // If there is no suitable kernel for tensor cores or small batch sizes, use the generic kernel for large batch sizes:
-    if (prec == GGML_PREC_DEFAULT && fast_fp16_available(cc)) {
-        return BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F16;
-    }
-    return BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F32;
+    return BEST_FATTN_KERNEL_TILE;
 }
 
 void ggml_cuda_flash_attn_ext(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
@@ -422,11 +417,8 @@ void ggml_cuda_flash_attn_ext(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst
     switch (ggml_cuda_get_best_fattn_kernel(ggml_cuda_get_device(), dst)) {
         case BEST_FATTN_KERNEL_NONE:
             GGML_ABORT("fatal error");
-        case BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F32:
-            ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f32(ctx, dst);
-            break;
-        case BEST_FATTN_KERNEL_TILE_F16:
-            ggml_cuda_flash_attn_ext_tile_f16(ctx, dst);
+        case BEST_FATTN_KERNEL_TILE:
+            ggml_cuda_flash_attn_ext_tile(ctx, dst);
             break;
         case BEST_FATTN_KERNEL_VEC_F32:
             ggml_cuda_flash_attn_ext_vec_f32(ctx, dst);