Tritonプログラミング入門：実践的なチュートリアル
Tritonは、カスタムGPUカーネルを書くためのPythonベースの言語およびコンパイラです。本コースでは、ベクトル加算から始まり、現代のディープラーニングシステムで使われる融合型・タイリング型演算子まで、プログラミングモデル、言語の意味論、数値的挙動、パフォーマンス最適化について包括的な科学的チュートリアルを提供します。
コース概要
📚 コンテンツ概要
Triton（カスタムGPUカーネルを記述するためのPythonベースの言語およびコンパイラ）の完全な学習パスを提供する包括的な科学的チュートリアル。本コースでは、プログラミングモデル、言語の意味論、数値挙動、パフォーマンス最適化について扱い、ベクトル加算から現代のディープラーニングシステムで使われる融合済み・タイリングされた演算まで、段階的に進んでいきます。
第一原理に基づいて、高性能GPUカーネル設計の技術をマスターしよう。
著者: EvoClass
謝辞: TritonドキュメントおよびTriton GitHubリポジトリ。
🎯 学習目標
- Tritonの定義とディープラーニングソフトウェアスタックにおける役割を説明できる。
- CUDA、PyTorchのイージーコード、低レベルGPUアセンブリとの違いを識別できる。
- Tritonに適したワークロードを特定し、カーネル融合とボトルネックの重要性を理解できる。
- Triton環境のクリーンインストールを行い、ソフトウェアスタックの整合性を検証できる。
- 基本的なベクトルコピー・カーネルを実装し、環境ロジックとカーネルロジックの区別を検証できる。
- GPUのボトルネックを識別・分類し、PyTorchのオペレータ融合の必要性を正当化できる。
- プログラムインスタンスを定義し、
cdivを使用して1次元のランチグリッドの次元を計算できる。 - 特定のプログラムID（
pid）をメモリオフセットにマッピングするためのポインタ算術を行う。 - ホスト側のPyTorchテンソル（メタデータ）とコンパイラレベルのTritonテンソル（ブロック）の違いを区別できる。
tl.arangeを使用して、プログラムID（pid）と特定のメモリオフセットとの間のマッピングを計算できる。
レッスン 共 10 课时 · 预计 30.0h
レッスン
Lesson
This lesson introduces Triton as a bridge between high-level Python productivity and low-level CUDA performance, focusing on its tile-centric programming model. Students will learn how Triton automates complex hardware tasks like memory management and synchronization to enable the development of high-performance custom kernels.
This lesson introduces Triton as a high-performance, block-based programming model that bridges the gap between high-level PyTorch and low-level CUDA. Students will learn to configure a GPU development environment and utilize Triton to overcome memory bottlenecks by fusing operations and optimizing data movement within the GPU's SRAM.
AI023: The Triton Programming Model: Grids and Pointers (Lesson 3) introduces the block-based parallel paradigm, contrasting Triton’s efficient tile-level processing with the overhead of PyTorch’s eager execution. Students will learn to manage memory through pointer arithmetic and coordinate systems, enabling them to optimize GPU performance by minimizing global memory round-trips.
This lesson introduces the Triton programming model, focusing on the transition from scalar CUDA threads to vectorized program instances that operate on data blocks. Students will learn how to utilize program IDs (pid) for SPMD execution, manage memory offsets, and implement masking to handle data boundaries effectively.
This lesson introduces the parallel execution model for GPU programming, focusing on how to implement a vector addition kernel using block-based execution. Students will learn to identify performance bottlenecks—specifically memory-bound versus compute-bound operations—and optimize hardware utilization by managing occupancy and block size.
This lesson explores the Performance Paradox in Triton programming, explaining how fixed GPU launch overheads can make functionally correct code inefficient for small workloads. Students will learn to distinguish between latency-bound and throughput-bound operations, identify the importance of asynchronous execution in benchmarking, and apply strategies like workload batching to minimize the impact of the launch tax.
AI023: Introduction to Triton Programming — Beyond 1D: Why 2D Layout Awareness Matters (Lesson 7) This lesson explores how transitioning from 1D elementwise processing to 2D tiled grids allows Triton kernels to maximize spatial locality and hardware efficiency. Students learn to implement layout-aware kernels by utilizing strides and broadcasting to process data blocks, which is essential for high-performance operations like matrix multiplication.
This lesson explores reduction operations in Triton, focusing on how to collapse multi-dimensional tensors while managing memory layouts and hardware-level data dependencies. Students will also learn to implement numerically stable Softmax functions by addressing common floating-point issues like overflow and underflow.
This lesson explores the transition from memory-bound elementwise operations to compute-bound tiled matrix multiplication (GEMM) in Triton. Students will learn to optimize LLM performance by implementing 2D tiling, managing tensor strides to avoid memory access errors, and applying operator fusion to reduce global memory overhead.
This lesson explores the systematic optimization lifecycle for Triton kernels, focusing on the transition from functional correctness to hardware-aware performance. Students will learn to utilize debugging tools like the Triton interpreter, establish strong performance baselines, and implement autotuning strategies to maximize hardware utilization.