LLM

为什么这两讲至关重要 在已经学过的课程中，L1-L4 讲的是"模型长什么样"，L7-L8 讲的是"多卡怎么协作"。L5-L6 卡在两者之间——单卡内部到底在发生什么。 如果你不理解 GPU 的硬件结构，你就无法理解： 为什么 Flash Attention 是过去五年 LLM 领域最重要的系统优化 为什么大矩阵乘法是"compute-bound"而 Attention 是"memory-bound" 为什么你写的 PyTorch 代码有时 GPU 利用率只有 30% ZeRO-3 的通信开销到底卡在哪里（看懂 L7-8 那块没懂的） Percy 在 L6 的原话很直白：“You cannot optimize what you don’t measure, and you cannot measure what you don’t understand.” Lecture 5：GPU 架构解剖（Tatsu） 5.1 从一张 H100 说起 H100 的基本参数： HBM（显存）：80GB，带宽 ~3.35 TB/s SRAM（片上共享内存）：每 SM 约 256KB，总带宽 ~几十 TB/s（比 HBM 快一个数量级） 计算能力：BF16 下 ~990 TFLOPS 关键不在于这些数字有多大，而在于数字之间的比例。 ...

本讲主线 这节课围绕一个核心问题展开：如何精确估算训练成本。主要分为三块： 内存占用 FLOPs 估算 模型与训练配置 这和 Lecture 1 提到的“效率优先”直接相关。 例题：70B 模型训练时长 问题：使用 1024 张 H100，在 15T tokens 上训练一个 70B 模型，需要多久？ 根据 Transformer 常用训练量估算公式（$6 \times$ 参数量 $\times$ token 数）： $$ \text{总 FLOPs} = 6 \times 70 \times 10^9 \times 15 \times 10^{12} = 6.3 \times 10^{24}\,\text{FLOPs} $$单卡 H100（BF16）理论性能约为 $2 \times 10^{15}$ FLOPs/s。若考虑大模型训练实际效率约为 30%，则单卡有效 FLOPs/s 为： $$ 0.3 \times 2 \times 10^{15} = 6 \times 10^{14}\,\text{FLOPs/s} $$总时长： $$ \text{总时间} = \frac{\text{总 FLOPs}}{\text{每秒有效 FLOPs} \times \text{GPU 数量}} = \frac{6.3 \times 10^{24}}{6 \times 10^{14} \times 1024} $$ 约等于 119 天。 ...

本讲主线 老师推荐了 The Illustrated Transformer 作为辅助材料。 这节课基于 Tatsu H 对 2017-2025 年经典模型的统计，讨论两个问题： 不同模型在架构与超参数上有哪些共性与分歧？ 这些演化背后的工程动机是什么？ 架构与超参数观察 Pre-Norm vs Post-Norm 几乎所有现代 LLM（BERT 这类早期模型除外）都采用 Pre-Norm。核心原因是训练更稳定，梯度路径更顺畅。近年还出现了 double norm 等变体（如 Grok、Gemma 2），但尚未完全普及。 LayerNorm vs RMSNorm RMSNorm 不计算均值，只做均方根归一化，计算更简单。表面上看节省 FLOPs 不多，但在真实系统中，norm 的时间开销往往受 data movement 影响明显，因此 RMSNorm 的工程收益更像是在缓解内存墙，而不仅是减少算术量。 激活函数演化 从早期 ReLU，到 GPT 系列常见的 GeLU，再到近年广泛采用的 SwiGLU（门控激活变体）。门控结构通过逐元素调制，提升了表达能力与训练效率的折中表现。 串行层与并行层 传统 Transformer block 以串行堆叠为主。并行 block（如部分 GPT-J 设计）存在，但总体采用度不高。 位置编码路线 Sine/Absolute/Relative 都在不同阶段被主流模型采用。近年 RoPE（rotary position embeddings）几乎成为事实标准之一。 FFN 维度比（ffn dim : model dim） 传统经验常用 4 倍宽度；在 GLU 系列激活流行后，很多模型会选在 2.5-3.5 区间（常见约 8/3），以平衡参数规模与表达能力。 ...

课程导读 这门课的讲义基于 notebook 组织，不同章节通过函数模块化展开。 开场老师提出了一个很尖锐的问题：研究者正在与底层技术逐步脱节。他给了一个时间线： 八年前，研究者会自己补充数据并训练模型； 六年前，研究者还会下载模型后进行 fine-tune； 现在，很多人直接向闭源模型（GPT-4/Claude/Gemini）提问。 这虽然有些夸张，但确实反映了趋势：模型能力提升后，很多基础环节被“封装”了。老师强调： “Full understanding of this technology is necessary for fundamental research” 随着模型规模持续增大，训练中的计算压力正在从 Attention 逐步转向 FFN。 课程收获 Mechanics：系统如何工作（如 Transformer 结构、GPU 并行方式） Mindset：如何最大化利用硬件与内存，如何看待 scaling laws Intuition：哪些数据和建模决策更可能带来更好结果 老师也指出一个常见误解：只要堆算力，模型就会自动变好。他给出的观点是：准确率 = 效率 × 资源。 在数据和资源固定时，效率决定了上限。 老师将近年的 LLM 工作大致分成两类： 闭源路线：以 GPT 系列为代表，最早系统性拥抱 Scale，但细节封闭。 开放权重路线：以 Qwen 等 open-weight 模型为代表，拥抱 Scale 的同时提升开放度，但常见情况是只公开部分训练细节，数据与失败案例仍不完整。 Tokenization 为什么需要 tokenization？因为 LLM 在 token 序列上建模概率分布，我们需要把原始字符串编码为 token，并保证可逆解码。 🔗 Tokenization 可视化工具: tiktokenizer.vercel.app 常见 tokenization 方法： ...