度量检查器:用于GPU内核基准测试预言机的变异分析

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摘要

本文引入变异分析作为评估GPU内核基准测试预言机的指标,揭示了当前测试方法的局限性,并提出了针对LLM生成代码的更好故障检测的优化方案。

针对LLM生成的GPU内核的基准测试通过少量随机输入和宽松的浮点容差来判定正确性,其判定结果现在被用于排行榜和强化学习奖励。最近的研究一致认为这些检查器较弱,并通过手动方式修补——增加输入分布、模糊测试配方、收紧容差——但无法衡量任何补丁是否足够。我们引入变异分析作为内核基准测试预言机的充分性指标:确定性规则将10,303个可编译故障注入到188个KernelBench问题的已验证CUDA实现中,其中7,384个有独立的杀伤见证;任何测试协议都通过其检测到的故障比例来评分。官方检查确定性地遗漏了六分之一的见证故障(16.9%),并且遗漏在不同类别中分布不均:8.7%的算术故障逃逸,但78.6%的精度故障逃逸。该指标解释了原因(一个随缩减大小增长的容差盲带;一个由合法浮点方差设定的输入激进性的测量上限),审计了现有的最强修补(KernelBench-Verified的收益分为来自隐藏输入的+4.0分和来自更紧容差的+4.5分,这一拆分其作者无法计算),并揭露了一个发布的模糊测试配方,该配方错误地拒绝了正确内核107次。通过杀伤矩阵优化测试套件,在每个问题使用两个输入的情况下达到98.0%的检测率(保留集为94.8%),并且测量的故障分类比原始故障本身更能教会测试生成器。在48个完整架构上,这种盲性随着规模增长,集中在深同质流水线中,并且有两个问题被证明是无法裁判的:它们的官方参考违反了基准测试自身的fp64容差。我们将所有内容发布在https://huggingface.co/datasets/Elfsong/KernelBench-M{KernelBench-M}。
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摘要

针对LLM生成的GPU内核的基准测试,目前通过少量随机输入和宽松的浮点容差来判定正确性,其判定结果现已直接影响排行榜和强化学习奖励机制。近期研究共识认为这些检测器存在缺陷,并通过人工补丁进行修复——增加输入分布、模糊化测试方案、收紧容差——但目前缺乏衡量这些补丁是否足够有效的方法。我们将变异分析作为内核基准测试预言机的充分性度量引入:确定性规则向188个KernelBench问题中已验证的CUDA实现注入10,303个可编译故障,其中7,384个具有独立的“杀死“证据;任何测试协议的得分都取决于其检测到的故障比例。官方检测器会遗漏约六分之一有证据支持的故障(16.9%),这种遗漏呈现家族性偏差:仅8.7%的算术故障被遗漏,但精度故障的遗漏率高达78.6%。该度量指标解释了这一现象的原因(容差盲区随规约尺寸增长;合法浮点方差设定了输入激进程度的实测上限),审计了现有最强补丁(KernelBench-Verified的性能提升中,+4.0分来自隐式输入,+4.5分来自收紧容差——这个分割比例连其原作者都无法计算),并揭示了某个已发表的模糊化方案会错误拒绝107次正确的内核。通过针对“杀死矩阵“优化测试套件,仅需每个问题两个输入即可达到98.0%的检测率(在保留数据集上为94.8%),而该度量提供的故障分类法比原始故障本身更能指导测试生成器。在48种完整架构上,盲区随规模扩大而加剧,集中出现在深层同质化流水线中;且有两个问题被证明无法仲裁:它们的官方参考实现在fp64精度下违反了基准测试自身的容差标准。我们将所有内容发布于 https://huggingface.co/datasets/Elfsong/KernelBench-M

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