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// 阶段 4 · Transformer 与大模型

现代 LLM 架构:位置编码、GQA/MLA 与长上下文

RoPE、SwiGLU、RMSNorm、GQA/MLA、FlashAttention、滑动窗口与上下文扩展。

约 12 小时12 个算法5 篇论文正文编写中

01学习目标

建议先学:Transformer 与注意力

02要掌握的算法

每张卡都有原始论文、前置和学习资料。

旋转位置编码 RoPERotary Position Embedding (RoPE) 通过旋转 Q/K 向量来编码位置,使注意力天然感知相对距离。 2021核心 ALiBi 线性偏置ALiBi (Attention with Linear Biases) 按距离给注意力分数加线性惩罚,代替位置编码。 2021扩展 SwiGLUSwiGLU (Gated Linear Units) 给前馈层加一条“门控”支路,提升 Transformer 质量。 2020核心 RMSNorm 只用均方根缩放、省掉减均值的简化版 LayerNorm。 2019核心 多查询注意力 MQAMulti-Query Attention (MQA) 所有注意力头共享一份 K/V,大幅缩小 KV Cache。 2019扩展 分组查询注意力 GQAGrouped-Query Attention (GQA) 把注意力头分组,每组共享一份 K/V,在 MHA 与 MQA 间折中。 2023核心 多头潜在注意力 MLAMulti-head Latent Attention (MLA) 把 K/V 压缩成一个低维潜在向量缓存,再按需还原。 2024核心 FlashAttentionFlashAttention (v1–v3) 按 GPU 内存层级分块计算的精确注意力,快且省显存。 2022核心 滑动窗口/稀疏注意力Sliding-Window & Sparse Attention 每个 token 只看附近窗口加少量全局 token,让注意力线性增长。 2020核心 原生稀疏注意力 NSANative Sparse Attention (NSA) 可训练、对硬件友好的动态稀疏注意力。 2025核心 YaRN 上下文扩展YaRN (Context Window Extension) 通过调整 RoPE 频率,用少量训练把上下文窗口扩大数倍。 2023核心 环形注意力 Ring AttentionRing Attention 把超长序列切到多张卡上,按环传递 K/V 计算注意力。 2023核心

03必读论文

04课程与视频

05动手:项目、代码与练习

全部是官方或作者公开的免费页面,多数能在浏览器或免费 Colab 里直接运行。

动手项目

把自己的小 GPT 改成 RoPE+RMSNorm+SwiGLU+GQA,记录参数量、速度与损失变化。

  1. 1
    rasbt/LLMs-from-scratch ↗参考实现

    跟书实现 GPT,再按附加章节改成 Llama 式结构(RoPE、RMSNorm、SwiGLU、GQA)。

  2. 2
    PyTorch 文档:scaled_dot_product_attention ↗官方文档

    把手写注意力换成 PyTorch 的 SDPA 接口,对比速度和显存。

06自测题

先自己想,再点开看答案。

GQA 的 KV Cache 相对 MHA 缩小多少?

缩小为 KV 头数/查询头数的比例。

RoPE 让注意力依赖什么?

两个 token 的相对位置。

FlashAttention 节省的主要是什么?

显存读写(IO),而非 FLOPs。

所在人群路线:算法研究者

数据更新于:AI 算法图谱与课程体系(北京时间)