Monarch v3: NES-Inspired KV Paging for 78% Faster LLM Inference

What Monarch v3 Does
Monarch v3 is an open-source implementation of NES-inspired memory paging for transformer inference that addresses the linear growth of KV cache with sequence length. By 4K tokens, most KV cache sits unused while consuming VRAM at full precision.
How It Works
The system splits KV cache into two regions:
- Hot region: Recent tokens kept at full precision
- Cold region: Older tokens compressed to ~20 bytes each (vs 64-128 bytes hot)
Four components work together:
- TurboQuant Compression: Quantizes KV to 4-bit integers with polar encoding and residual correction, achieving ~97% size reduction with ~0.3% perplexity loss
- Sliding Window Eviction: Recent N tokens stay hot by default, old tokens compress to cold storage
- Attention-Weighted Promotion: High-attention tokens move back to hot with sticky mechanism to prevent thrashing
- Page Swaps: Small batches of cold tokens materialize on access with local decode loop replacing batch matmul
Benchmark Results
Setup: TinyLlama-1.1B fp16, 50 generated tokens
- Standard: 17.01 tok/s, 2112 MB VRAM
- Monarch-v3: 30.42 tok/s, 2131 MB VRAM, 512 hot tokens, 1024 cold tokens
- Gain: +78.7% throughput, +0.9% VRAM
Simplified Decode Loop
for step in 1..100:
q = project_query(next_token)
# Compute attention: hot only (fast)
scores_hot = q @ kv_hot.T
# Access cold if high attention (rare)
if max(scores_hot) < threshold:
kv_cold_promoted = decompress(cold_pages)
scores_cold = q @ kv_cold_promoted.T
# Move to hot for next step
# Aggregate, softmax, apply attn ...
# Evict old tokens from hot → cold
if len(kv_hot) > window_size:
evict_oldest_to_cold()Current Status
- Implementation: Working on Hugging Face Transformers with custom cache backend
- License: Apache 2.0
- Paper: Full technical spec available
- Next: CUDA kernel fusion for cold decompression planned
How to Try It
git clone https://github.com/JohannaWeb/Monarch.git
cd Monarch
pip install -r requirements.txt
python train_tinyllama_fp16.py
python src/benchmark_monarch.py \
--model models/tinyllama_fp16 \
--mode both \
--max-new-tokens 100 \
--promotion-threshold 0.15 \
--sticky-threshold 3 \
--jsonLimitations
The approach relies on recency (recent tokens = high attention), which works for most tasks but may not for retrieval-heavy workloads. Attention extraction is available in base models but not chat variants; fallback uses window-only paging.
📖 Read the full source: r/LocalLLaMA
👀 See Also

Tatu: Claudeのコードブロック内の秘密情報と破壊的コマンドを保護するオープンソースのセキュリティレイヤー
Tatuはオープンソースのフックシステムで、Claude Codeのアクションをリアルタイムで傍受し、漏洩したシークレットをブロックし、PIIにフラグを立て、実行前に破壊的なコマンドを拒否します。インストールはpip/pipxで行い、'tatu-hook init'を実行して監査モードを有効にします。

Composer: Claude Codeエージェントと一緒に編集できるリアルタイムマークダウンエディタ
Composerは、人間とClaude Codeエージェントが同じドキュメントをリアルタイムで編集できるマークダウンエディタです。エージェントはMCP経由で接続し、ドキュメントの読み取り、コメントへの返信、提案の投稿が可能。パブリックドキュメントは無料で、サインイン不要です。

OpenClaw ブラウザリレー Chrome 拡張機能:手動設定の代替手段
Redditユーザーが、手動設定の試みがシステムクラッシュやデバッグの困難を引き起こした後、OpenClawブラウザリレー用のChrome拡張機能で成功を報告。

マイクロソフト BitNet: CPUとGPU向けの1ビットLLM推論フレームワーク
マイクロソフトは、1ビットLLM向けの推論フレームワーク「BitNet」をリリースしました。CPUで1.37倍から6.17倍の高速化を実現し、エネルギー消費を55.4%から82.2%削減します。1000億パラメータのモデルを単一のCPUで秒間5〜7トークンの速度で実行可能です。