摘要：我们推出MegaTrain——一种以内存为中心的系统，可在单张GPU上高效实现超千亿参数大语言模型的全精度训练。与传统以GPU为中心的系统不同，MegaTrain将参数和优化器状态存储于主机内存（CPU内存），并将GPU视为瞬时计算引擎。针对每个网络层，我们采用参数流式输入与梯度计算输出的方式，最大限度减少设备持久状态。为突破CPU-GPU带宽瓶颈，我们采用两项关键优化技术：1）引入流水线双缓冲执行引擎，通过多路CUDA流实现参数预取、计算和梯度卸载的并行处理，确保GPU持续运行；2）用无状态层模板替代持久自动微分图，在参数流入时动态绑定权重，既消除持久图元数据又提升调度灵活性。在配备1.5TB主机内存的单个H200 GPU上，MegaTrain可稳定训练高达1200亿参数的模型。训练140亿参数模型时，其训练吞吐量达到DeepSpeed ZeRO-3结合CPU卸载方案的1.84倍。该系统还支持在单张GH200上完成70亿参数模型、512k标记上下文的训练任务。
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