作者：Arm 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部 AI 解決方案架構(gòu)師 Na Li；Arm 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部首席軟件工程師 Masoud Koleini

亞馬遜云科技 (AWS) 新一代基于 Arm 架構(gòu)的定制 CPU —— AWS Graviton4 處理器已于 2024 年 7 月正式上線。這款先進(jìn)的處理器基于 64 位 Arm 指令集架構(gòu)的 Arm Neoverse V2 核心打造，使其能為各種云應(yīng)用提供高效且性能強(qiáng)大的解決方案[1]。

在本文中，我們將評(píng)估在基于 Graviton4 處理器的 AWS EC2 實(shí)例（C8g 實(shí)例類型）上運(yùn)行語(yǔ)言模型的推理性能。通過(guò)利用針對(duì) Arm 內(nèi)核優(yōu)化的 Q_4_0_4_8 量化技術(shù)，在參數(shù)范圍從 38 億到 700 億不等的模型[2-5]上使用 llama.cpp[6] 進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。此外，我們還比較了基于 Graviton4 的實(shí)例與采用上一代 Graviton3 處理器的 EC2 實(shí)例上運(yùn)行模型的性能。

Llama 3 70B 在 AWS Graviton4 上的執(zhí)行速度快于人類可讀性水平

與 Graviton3 相比，AWS Graviton4 處理器提供了執(zhí)行更大參數(shù)規(guī)模語(yǔ)言模型的潛力。為了評(píng)估 Graviton4 處理器在運(yùn)行不同參數(shù)大小的大語(yǔ)言模型 (LLM) 時(shí)的性能，我們?cè)?Graviton4 C8g.16xlarge 實(shí)例上部署了三個(gè)模型，分別為 Llama 3 70B、Phi-3-mini 3.8B 和 Llama 3 8B，并測(cè)量了其推理性能。主要性能指標(biāo)是生成下個(gè)詞元 (next-token) 的延遲，如圖表 1 所示。盡管 Llama 3 70B 模型相對(duì)于其他較小的模型表現(xiàn)出更長(zhǎng)的延遲，但在批次大小為 1 的情況下，它仍然能達(dá)到每秒生成 5 至 10 個(gè)詞元的人類可讀性水平，并近乎滿足生成下個(gè)詞元延遲 100 毫秒的目標(biāo)服務(wù)等級(jí)協(xié)議 (SLA)。

圖表 1：在 C8g.16xlarge 實(shí)例上運(yùn)行 Llama 3 70B、Phi-3-mini 3.8B 和 Llama 3 8B 模型時(shí)，下個(gè)詞元生成時(shí)間的性能表現(xiàn)，其中批次大小模擬了一個(gè)或多個(gè)用戶同時(shí)調(diào)用模型的場(chǎng)景

根據(jù) Meta[7] 的說(shuō)法，盡管與 Llama 3 8B 模型相比，Llama 3 70B 模型生成下個(gè)詞元的延遲更長(zhǎng)（圖表 1），但該模型在需要高級(jí)邏輯推理的任務(wù)中表現(xiàn)相當(dāng)卓越（見(jiàn)圖 1 中的示例）。對(duì)于看重低延遲響應(yīng)時(shí)間且無(wú)需復(fù)雜邏輯推理的應(yīng)用而言，Llama 3 8B 模型是合適之選。相反，如果應(yīng)用在延遲性方面的要求更為寬松，但需要高級(jí)推理或創(chuàng)造性能力，則 Llama 3 70B 模型是合適的選擇。

圖 1：在第一行顯示的示例中，Llama 3 8B 和 Llama 3 70B 模型都為基于知識(shí)的問(wèn)題提供了很好的回答；而在第二行的示例中，只有 Llama 3 70B 回答正確，因?yàn)閱?wèn)題的解答需要進(jìn)行邏輯推理

使用 Graviton3 和 Graviton4 處理器

支持不同的語(yǔ)言模型

為了評(píng)估 AWS Graviton 處理器在運(yùn)行 LLM 時(shí)的性能，我們?cè)?Graviton3 (C7g.16xlarge) 和 Graviton4 (C8g.16xlarge) 實(shí)例上部署了參數(shù)范圍從 38 億到 700 億不等的模型，并評(píng)測(cè)了它們的推理能力。

如表 1 所示，基于 Graviton3 和 Graviton4 的實(shí)例均能支持多達(dá) 270 億參數(shù)的模型，包括 Phi-3-mini 3.8B、Llama 3 8B 和 Gemma 2 27B。然而，在被評(píng)估的模型中，Graviton4 能夠處理參數(shù)量最大的 Llama 3 70B 模型。

表 1：Graviton3 和 Graviton4 處理器支持多種語(yǔ)言模型

從 Graviton3 到Graviton4 處理器的性能提升

我們?cè)?Graviton3 (C7g.16xlarge) 和 Graviton4 (C8g.16xlarge) 的實(shí)例上部署了 Llama 3 8B 模型，以評(píng)估性能方面的提升。性能是基于提示詞編碼進(jìn)行評(píng)估的，它衡量了語(yǔ)言模型處理和解釋用戶輸入的速度，如圖表 2 所示。在不同的用戶批次大小測(cè)試中，Graviton4 的提示詞編碼性能相較 Graviton3 提升了 14% 至 26%（見(jiàn)圖表 2 右軸）。

圖表 2：從 Graviton3 (C7g.16xlarge) 到 Graviton4 (C8g.16xlarge) 運(yùn)行 Llama 3 8B 模型的提示詞編碼所實(shí)現(xiàn)的性能提升

如圖表 3 所示，詞元生成（評(píng)估語(yǔ)言模型在運(yùn)行 Llama 3 8B 時(shí)響應(yīng)和生成文本的速度）也展示了顯著的性能提升。性能曲線顯示，在不同的用戶批次大小測(cè)試中，性能都有明顯增長(zhǎng)，Graviton4 在較小的用戶批次上顯示出更顯著的效率提升，實(shí)現(xiàn)了 5% 至 50% 的增長(zhǎng)（參見(jiàn)圖表 3 右軸）。

圖表 3：從 Graviton 3 (C7g.16xlarge) 到 Graviton 4 (C8g.16xlarge) 運(yùn)行 Llama 3 8B 模型實(shí)現(xiàn)的詞元生成性能提升

結(jié)論

在 AWS Graviton4 C8g.x16large 實(shí)例上運(yùn)行 Llama 3 70B，每秒可生成 10 個(gè)詞元，該速度超過(guò)了人類可讀性水平。與 Graviton3 相比，這種性能增強(qiáng)使 Graviton4 能夠處理包括需要高級(jí)推理等更廣泛的生成式 AI 任務(wù)。在運(yùn)行 Llama 3 8B 模型時(shí)，Graviton4 的提示詞編碼性能較 Graviton3 提高了 14% 至 26%，詞元生成性能提高了 5% 至 50%。