本文将通过非常通俗易懂的语言讲述一下大模型训练和推理的基本过程和逻辑,从上层接口调用,进入神经网络训练,一直深入到底层架构,例如CUDA或者业内类似CUDA的框架,然后到驱动程序,GPU,GPU之间的交互为什么要用到nvlink这么高速的网络连接,以及为什么不用DDR5而要用HBM,还有和存储部件如NVMe
SSD或者后台分布式存储系统之间的交互。我们将尽量使得没有接触过这些逻辑开发的人员可以清楚了解整个训练过程,以及训练完毕生成的文件到底是个什么东西,后面的推理应用如何加载这个文件来推理用户的问题。让我们从头开始,一步步深入:1.用户接口调用: 想象你在使用一个聊天机器人。当你发送一条消息时,这就是一次接口调用。你的消息会被送到后台的大模型系统中。2.进入神经网络: 你的消息会被转换成数字形式,就像把文字翻译成计算机能理解的语言。这些数字会被送入神经网络,神经网络就像是一个超级复杂的数学方程。3.深入到底层架构: 为了处理这个复杂的方程,我们需要非常强大的计算能力。这就是CUDA或类似框架发挥作用的地方。CUDA是NVIDIA开发的一种技术,允许程序员利用GPU(图形处理器)进行大规模并行计算。4.驱动程序和GPU: 驱动程序就像是计算机和GPU之间的翻译官。它把高级指令转换成GPU能理解的语言。GPU原本是为处理图形设计的,但它们也非常擅长进行大模型所需的并行计算。5.GPU之间的交互和NVLink: 训练大模型通常需要多个GPU协同工作。NVLink是一种高速连接技术,允许GPU之间快速交换大量数据。想象一下,如果GPU是厨师,NVLink就是他们之间传递食材的超快传送带。6.HBM vs DDR5: HBM(高带宽内存)比DDR5更适合大模型训练,因为它能提供更高的数据传输速度。这就像是给厨师们配备了更快的助手,能更快地递送所需的原料。7.存储系统交互: 训练过程中,模型需要从NVMe SSD或分布式存储系统中读取大量数据。这些存储系统就像是巨大的图书馆,存放着模型学习所需的所有"书籍"。8.训练过程: 在训练过程中,模型会反复学习大量数据,不断调整自己的"方程"以提高准确性。这就像是反复练习解题,直到熟能生巧。9.训练完成后的文件: 训练完成后,我们得到的是一个包含模型所有参数的大文件。这个文件就像是模型的"大脑",包含了它学到的所有知识和技能。10.推理应用: 当我们想使用这个训练好的模型时,推理应用会加载这个大文件。它就像是把模型的"大脑"装入一个新的身体。当用户提出问题时,推理应用会使用这个"大脑"来生成回答。总的来说,整个过程就像是培养一个超级学生。我们提供大量的学习材料(数据),使用强大的学习工具(GPU、高速网络、快速内存),经过长时间的学习(训练),最后得到一个知识渊博的"大脑"(模型文件)。这个"大脑"之后可以被用来回答各种问题或完成各种任务。我们再来看一下上述的描述中,消息从进入神经网络到离开神经网络,在神经网络内部的逻辑算法上大致经过了哪些步骤和处理过程:1.输入处理: 想象神经网络是一个复杂的迷宫。你的消息首先被转换成一串数字,就像给迷宫的入口贴上标签。2.词嵌入: 每个单词都被转换成一个特殊的数字序列,就像给迷宫中的每个物体赋予独特的颜色代码。3.位置编码: 系统会记住每个单词在句子中的位置,就像在迷宫中标记出每个物体的具体位置。4.自注意力机制: 这一步,系统会关注消息中的重要部分。想象成在迷宫中点亮某些特别重要的路径。5.前馈神经网络: 接下来,信息通过一系列复杂的数学运算,就像在迷宫中穿过各种机关和障碍。6.多层处理: 以上步骤会重复多次,每次都在更深的层次上理解信息。就像在迷宫中越走越深,逐渐揭示更多秘密。7.输出生成: 最后,系统会根据处理后的信息生成一个回应。这就像从迷宫的出口拿到一个宝藏。8.解码: 生成的数字序列被转换回人类可以理解的语言。就像把迷宫中获得的密码翻译成普通话。整个过程就像是你的消息在一个智能迷宫中穿梭,每一步都在增加理解和洞察,最终产生一个有意义的回应。这个过程是自动进行的,速度非常快,使得对话看起来像是实时进行的。那么,上述过程中,哪几个步骤必须要用到GPU参与计算?哪些步骤依靠CPU就可以了呢?让我们来具体分析一下:主要由CPU处理的步骤:1.输入处理: CPU可以高效地处理初始的文本到数字的转换。这个步骤计算量相对较小。2.词嵌入查找:虽然词嵌入的训练需要GPU,但查找已训练好的词嵌入通常可以由CPU完成,因为这基本上是一个内存查找操作。3.位置编码:这个步骤通常涉及简单的数学运算,CPU可以胜任。4.解码(输出处理):将最终的数值结果转换回人类可读的文本,这个过程计算量较小,CPU可以处理。主要需要GPU参与的步骤:1.自注意力机制:这个步骤涉及大量的矩阵乘法运算,非常适合GPU的并行处理能力。2.前馈神经网络:同样涉及大规模的矩阵运算,GPU可以大大加速这个过程。3.多层处理:由于这是自注意力和前馈网络的重复,它也主要依赖GPU。需要注意的是:·在实际应用中,为了提高整体效率,即使是一些可以由CPU处理的步骤也可能被转移到GPU上,特别是在大规模推理时。·现代的深度学习框架(如PyTorch或TensorFlow)通常会自动处理CPU和GPU之间的任务分配,以优化性能。·对于非常大的模型,几乎所有步骤都可能在GPU上进行,以减少CPU和GPU之间的数据传输开销。总的来说,GPU主要用于计算密集型的任务,特别是涉及大规模矩阵运算的部分。CPU则更多地用于控制流程、数据预处理和后处理等任务。在实际应用中,两者往往协同工作,以达到最佳的性能和效率。有的朋友可能对于上述的这两个术语:自注意力机制,前馈神经网络不是很清楚,我们用通俗易懂的语言解释这两个术语。1.自注意力机制 (Self-Attention
Mechanism)想象你在阅读一本复杂的小说。当你读到某个情节时,你会自然而然地回想起之前提到的相关信息,这helps你更好地理解当前的内容。自注意力机制就是模仿这个过程的。具体来说:·它让模型能够"关注"输入中的不同部分,并理解它们之间的关系。·就像你读书时会把重要的词句划上重点一样,自注意力机制会给输入中的每个部分分配不同的"重要性权重"。·这使得模型能够捕捉到长距离的依赖关系,比如在一个长句子中理解代词"它"指代的是什么。2.前馈神经网络 (Feedforward Neural
Network)想象你在玩一个复杂的弹珠机。你在顶部放入一个弹珠(输入),然后它会通过一系列的坡道、弹簧和障碍物(神经元层),最终到达底部(输出)。具体来说:·前馈神经网络是最基本的神经网络类型。·信息总是朝一个方向流动,从输入层通过一个或多个隐藏层,最后到达输出层。·每一层都对前一层的输出进行一些数学运算和转换。·这个过程helps模型学习复杂的模式和特征。这两个组件在现代大语言模型中通常是这样工作的:1.自注意力机制首先处理输入,找出单词间的关系和重要性。2.然后,这个处理过的信息被送入前馈神经网络,进行更深层次的处理和特征提取。3.这两个步骤通常会重复多次,每次都在更抽象的层面上理解输入。简单来说,自注意力机制就像是一个聪明的阅读者,懂得抓住重点;而前馈神经网络则像是一个复杂的信息加工厂,能够从这些重点中提炼出更深层的含义。如果你有其任何关于PCIe5&6.0, CXL, NVMe, NAND, DDR5/LPDDR5以及UFS测试方面的我问题想咨询,请添加点击左下角“阅读原文”留言,或者saniffer公众号留言,致电021-50807071 / 13127856862,sales@saniffer.com。