SFU-Sim 黑盒逆向 NVIDIA MUFU 指令，实现位精确仿真并开源

ssh4net · x · 2026-11-13

Haozhi Xie 与 Tao Su 发布 SFU-Sim 论文与 MIT 协议开源代码：通过在真实 GPU 上黑盒逆向工程，构建 NVIDIA 多功能单元（MUFU）指令的位精确（bit-exact）模型。

要点：

厂商文档只给语义与误差界，不唯一确定输出比特模式；SFU-Sim 能精确预测特殊函数指令的每一个输出位。
覆盖 12 种常见 MUFU 形式及 Blackwell（sm120）上特有的两个 BF16 形式，并建模 PTX→SASS 编译路径中的周边指令（如 SIN/COS 前的 FMUL.RZ 预缩放）。
以 SIN/COS 为完整案例：先按 7 位高位分 128 块做段划分假设，用偶/奇配对拟合误差确定最终 64 段，恢复 6+17 位 bit-field 切分与各段定点二次多项式系数，再用截断平方的部分积结构建模 Q37 定点求和，最后归一化到 FP32。
流程含完整模型校验与指定输入域上的穷举位精确验证。

论文与代码均已公开，对需要复现 GPU 数值行为、做确定性仿真或跨硬件一致性验证的工程师很有价值。

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