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CUDA: skip masked out KQ slices in mma FA kernel #14735

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164 changes: 104 additions & 60 deletions ggml/src/ggml-cuda/fattn-mma-f16.cuh

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35 changes: 30 additions & 5 deletions ggml/src/ggml-cuda/fattn.cu
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -8,29 +8,53 @@
#include "fattn-wmma-f16.cuh"
#include "fattn.cuh"

template <int DKQ, int DV, int ncols1, int ncols2>
static void ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_nstages(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
typedef fattn_mma_f16_config<DKQ, DV> c;
const int cc = ggml_cuda_info().devices[ggml_cuda_get_device()].cc;

const ggml_tensor * Q = dst->src[0];
const ggml_tensor * mask = dst->src[3];

if (!cp_async_available(cc)) {
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, ncols1, ncols2, 0>(ctx, dst);
return;
}

if constexpr (c::nstages_max > 1) {
static_assert(c::nstages_max == 2, "bad nstages_max");
if (Q->ne[3] == 1 && mask) {
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, ncols1, ncols2, 2>(ctx, dst);
return;
}
}

ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, ncols1, ncols2, 1>(ctx, dst);
}

template <int DKQ, int DV, int ncols2>
static void ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_ncols1(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst) {
const int cc = ggml_cuda_info().devices[ggml_cuda_get_device()].cc;
const ggml_tensor * Q = dst->src[0];

if constexpr (ncols2 <= 8) {
if (Q->ne[1] <= 8/ncols2) {
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, 8/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_nstages<DKQ, DV, 8/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
return;
}
}

if (Q->ne[1] <= 16/ncols2) {
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, 16/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_nstages<DKQ, DV, 16/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
return;
}

if (ggml_cuda_highest_compiled_arch(cc) == GGML_CUDA_CC_TURING || Q->ne[1] <= 32/ncols2) {
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, 32/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_nstages<DKQ, DV, 32/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
return;
}

ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_case<DKQ, DV, 64/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
ggml_cuda_flash_attn_ext_mma_f16_switch_nstages<DKQ, DV, 64/ncols2, ncols2>(ctx, dst);
}

template <int DKQ, int DV>
Expand Down Expand Up @@ -325,7 +349,8 @@ void ggml_cuda_flash_attn_ext(ggml_backend_cuda_context & ctx, ggml_tensor * dst

const bool gqa_opt_applies = ((Q->ne[2] / K->ne[2]) % 2 == 0) && mask; // The mma-based kernels have GQA-specific optimizations
const bool mma_needs_data_conversion = K->type != GGML_TYPE_F16 || V->type != GGML_TYPE_F16;
const bool mma_faster_for_bs1 = new_mma_available(cc) && gqa_opt_applies && cc < GGML_CUDA_CC_ADA_LOVELACE && !mma_needs_data_conversion;
const bool mma_faster_for_bs1 = new_mma_available(cc) && gqa_opt_applies &&
(Q->ne[3] > 1 || cc < GGML_CUDA_CC_ADA_LOVELACE) && !mma_needs_data_conversion;
const bool can_use_vector_kernel = Q->ne[0] <= 256 && Q->ne[0] % (2*warp_size) == 0;
if (Q->ne[1] == 1 && can_use_vector_kernel && !mma_faster_for_bs1) {
if (prec == GGML_PREC_DEFAULT) {
Expand Down
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,4 +2,5 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 1, 16);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 1, 16, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 1, 16, 1);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 1, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 1, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 1, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 1, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 1, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 1, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 1, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 1, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 1, 8, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 1, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 2, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 16, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 16, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 16, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 16, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 16, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 16, 4, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,4 +2,5 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 2, 16);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 2, 16, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(576, 512, 2, 16, 1);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 4);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 4, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 4, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 4, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 4, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 8);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 2, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 2, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 2, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 2, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 2, 8, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 8, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 8, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 2, 8, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 32, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 32, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 32, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 32, 1, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 32, 1, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 32, 1, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 32, 1, 2);
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(96, 96, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(112, 112, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(128, 128, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(256, 256, 32, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 32, 2, 2);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 2, 0);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 2, 1);
DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(80, 80, 32, 2, 2);
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Original file line number Diff line number Diff line change
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#include "../fattn-mma-f16.cuh"

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Original file line number Diff line number Diff line change
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#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 4, 2);
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Original file line number Diff line number Diff line change
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#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 4, 4);
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Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,9 +2,21 @@

#include "../fattn-mma-f16.cuh"

DECL_FATTN_MMA_F16_CASE(64, 64, 4, 8);
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