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基于昇腾 NPU 的训推性能优化技术文档

项目地址: https://gitcode.com/cann/cann-recipes-docs
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CANN Recipes 文档库是昇腾 NPU 训推性能优化的统一入口,集中收录推理优化、训练优化、具身智能与 CANN 原子特性(MultiStream、SuperKernel、Prefetch、NPUGraph)四大类技术文档。本文作为一份完整的导航地图,带你一次性看懂仓库的目录结构,快速定位模型优化实践文档,少走弯路。

仓库结构总览:四大目录各管一摊

整个仓库围绕"场景 × 模型"组织,四大一级目录各司其职,整体结构说明见 README.md:

一级目录主题里面能找到什么
infer/推理大语言模型、多模态生成、推荐系统的推理优化文档
train/训练预训练、强化学习(RL)训练优化文档
embodied_ai/具身智能3D 视觉、机械臂操作、导航、世界模型优化文档
cann_features/CANN 原子特性MultiStream、SuperKernel、Prefetch、NPUGraph 等跨场景公共能力

每个模型目录都遵循 zh/(中文)、en/(英文)、figures/(配图)的固定布局,找文档时认准 zh/ 即可。

推理文档速查:LLM 推理优化一站找全

推理是文档数量最丰富的方向,infer/ 下按 LLM、多模态、推荐系统 三个子场景划分。

大语言模型推理优化文档清单

模型文档亮点
DeepSeek-R1Prefill 阶段优化 + Decode 阶段优化
DeepSeek-V3.2-Exp推理优化实践 + AscendC 融合算子 / PyPTO 算子 / TileLang 算子
DeepSeek-V4推理优化实践 + AutoFuse 算子融合 / AscendC 算子 / PyPTO 算子 / TileLang 算子 / mHC 融合算子 / SHMEM 通信
GPT-OSS推理性能优化
Hy3昇腾 Day-0 适配推理优化
Kimi-K2-Thinking推理优化实践
Kimi K3昇腾 NPU 推理优化
LongCat-2.0推理优化实践
LongCat-FlashAtlas A3 集群推理优化
Qwen DenseAtlas A2/A3 推理优化
Qwen3-MoE低时延推理优化
Qwen3.5-MoE推理性能优化

以 Kimi-K2-Thinking 为例,Prefill 与 Decode 集群分离部署,注意力与 MoE 分别采用不同的并行切分方式,是典型的集群级推理优化案例:

Kimi K2-Thinking 昇腾 NPU 推理优化的 Prefill/Decode 集群并行切分部署架构图

多模态生成与推荐系统推理优化

多模态方向 infer/multimodal/ 覆盖图像与视频生成模型;推荐系统 infer/recommendation/ 目前有 HSTU 模型实践:

模型文档
daVinci-MagiHuman推理优化实践
HunyuanImage-3.0推理优化实践
HunyuanVideo推理优化实践
SANA-Video推理优化实践
Wan2.2-I2V推理优化实践
HSTU(推荐系统)NPU 推理优化

HunyuanVideo 视频生成推理优化中,Ulysses 序列并行通过 AllToAll 通信切分注意力头,是多模态生成多卡并行的常见方案:

HunyuanVideo 多模态生成推理优化中的 Ulysses 注意力并行数据流图

推荐侧的 HSTU 实践则展示了 KV Offload 与前向计算流式重叠的技巧,降低显存占用的同时隐藏通信开销:

HSTU 推荐模型 NPU 推理优化中 KV Offload 与前向计算并行的时间线图

训练文档速查:预训练与强化学习两条线

train/ 目录分为 pretrain(预训练)与 rl(强化学习)两条主线:

场景模型文档
预训练DeepSeek-V3HiF8 & MXFP8 低精度优化实践
预训练DeepSeek-V3.232K 长序列预训练优化
预训练DeepSeek-V4TorchTitan-NPU + AutoFuse 极简训练优化
强化学习DeepSeek-R1基于 verl 的 RL 训练优化实践
强化学习Qwen3-235B32K 长序列 RL 训练优化
解码策略SAM DecodingSAM 解码实践

以 DeepSeek-V4 训练支持为例,文档梳理了 torchtitan → torchtitan-npu → CANN 的分层优化思路,覆盖 DSA、MoE、量化等原生兼容能力:

DeepSeek-V4 昇腾 NPU 训练优化的 TorchTitan-NPU 与 CANN 分层架构图

具身智能文档速查:3D 视觉、操作、导航与世界模型

embodied_ai/ 是面向机器人场景的优化文档区,按四个方向组织:

方向模型文档
3D 视觉3D 高斯泼溅(3DGS)Alpha Blending 算子优化 / 视锥剔除优化 / 负载均衡策略 / 精确相交算子优化
3D 视觉Hunyuan3DNPU 推理优化实践
3D 视觉VGGTNPU 推理优化实践
机械臂操作GR00T N1.6VLA 模型推理昇腾迁移优化
机械臂操作Pi0torch 推理优化 / OM 推理 Debug 经验
导航Alpamayo-R1智驾 VLA 模型推理昇腾迁移优化
世界模型Cosmos昇腾 NPU 多卡并行优化

其中 3DGS(3D 高斯泼溅)是文档粒度最细的样例,四个算子各自成篇。渲染管线中,高斯椭球按 tile 切分后与图像块做精确相交判断,是剔除优化的核心:

3D 高斯泼溅 NPU 优化中 tile 切分与高斯椭球精确相交算法示意图

CANN 原子特性速览:跨场景复用的四大能力

cann_features/ 沉淀了不依赖具体模型的公共能力文档,是理解其他优化实践的"底座":

特性文档
MultiStream 多流NPU 多流原理
SuperKernelSuperKernel 原理
Prefetch 预取NPU Prefetch 原理
NPUGraph 图模式NPU 图模式优化原理

SuperKernel 把多个算子组织到不同执行 scope 中,让注意力、MoE 路由分发等计算在多个 stream 上并行推进,减少算子间空隙:

CANN 原子特性 SuperKernel 多流并行执行 scope 与 stream 调度示意图

快速上手:三种阅读方式

  • 在线站点浏览:仓库自带静态文档站点(utils/site/README.md),支持分类筛选、中英文切换和全文搜索。在仓库根目录执行:
python utils/site/build_content.py
python utils/site/serve.py --port 8001

然后访问 http://127.0.0.1:8001 即可浏览全部文档。

  • 按技术属性筛选:每篇文档末尾都带有 static-meta 静态字段,可从量化类型、并行切分、算子种类、CANN 特性、硬件、框架等维度快速过滤,字段规范见 static_meta_infos.md。

  • 参与贡献:想新增优化文档或补充英文翻译,先看 CONTRIBUTION.md 的贡献指南,新增文档的具体流程见 new_document_skill.md。

小结

这份导航地图覆盖了 CANN Recipes 文档库的全部四大板块:推理(LLM/多模态/推荐 18 个模型目录)、训练(预训练/强化学习)、具身智能(3D 视觉/操作/导航/世界模型)与 CANN 原子特性(4 大公共能力)。按目录定位场景、按模型名检索文档、用站点筛选器过滤技术属性,是高效使用这套昇腾 NPU 优化文档的三条主线。

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