图说GPT网络结构(参数量与计算量估计)

现在AI领域的主流模型几乎都是Transformer网络架构衍生而来。大热的LLM中的生成类模型很多都是来自于Transformer的变体,即decoder only架构。而GPT就是该类中的经典模型。尽管现在变体甚多,但大多没有根本性地改变其套路。

为了阐述方便,首先约定一些符号:

符号 含义
b Batch size
L Transformer layer层数
s Sequence length
n Attention head个数
h Hidden size,或embedding dim
d 每个head的hidden size,与前两者有关系 h = n d h = n d h=nd
V Vocabulary size
P 最大sequence length

在模型的优化时,我们经常需要一些信息,诸如特定配置的模型计算需要多少compute与memory资源,计算与数据传输大概需要多长时间等。这就要求我们对网络中的一些量(如参数量,计算量,内存使用量等)进行一些粗略估计。基于这些估计,还可以得到这些量之间的大致关系。如一个transformer layer的参数量约为 12 h 2 + 13 h 12 h ^ 2 + 13 h 12h2+13h,计算量约为 24 b s h 2 + 4 b h s 2 24 b s h^2 + 4 b h s^2 24bsh2+4bhs2。这意味着,在 h h h远大于 s s s的情况下,计算量与参数量大约是两倍关系。而Backward的计算量又约是Forward计算量的两倍(因需要对输入与权重都计算梯度)。由于transformer layer是网络中参数量(除embedding外)与计算量的主要贡献者。因此,计算量与除embedding外参数量之间有那个著名的公式 C ≈ 6 N C \approx 6 N C≈6N。

但是,诸如这些都是general的结论。实际使用时,我们会碰到各种网络变体,各种配置或各种跑法,另外还可能需要回答一些更细节具体的问题,比如KV Cache节省了多少计算量,需要额外占用多少memory,把某层分布式计算需要增加多少通信量,或者MQA/GQA相比传统的MHA可以节省多少memory等等。而只有了解了那些估计是怎么来的,才能够更加灵活地运用。

下面以经典的GPT2模型为例,在其网络结构上标注了各操作的shape,并进行参数量和计算量估计。

Prefill阶段:

Generation阶段:

相关推荐
Easy_API2 小时前
OpenAI三周内第二次降价,GPT-5.6 Sol砍了20%到33
大数据·前端·人工智能·gpt·深度学习
桃西西呀19 小时前
GPT-5.6 的 ultra 模式凭什么开 4 个 Agent 并行跑?——多智能体协作,是把"一个聪明人"换成"一个团队"
人工智能·llm·agent
澄怀20 小时前
Agent 说「我已经改好文件了」,这句话到底能不能信?
llm·agent
自动化和Linux20 小时前
【win11+virtual Box简单安装centos7,不使用GPT分区】
linux·gpt·虚拟现实
夫唯不争,故无尤也1 天前
On-Policy Distillation(OPD)和reinforcement (RL)结合
llm·agent·强化学习·rl·opd
武子康1 天前
h3.c 的 fast 模式到底删了什么:六个计算轴不能混成一个开关
人工智能·llm·agent
GoCoding1 天前
Qwen3.8-27B 部署
llm·agent
leeyi1 天前
Eino ADK——Agent 的完整生命周期:从创建到中断恢复(第98篇-E84)
llm·aigc·agent
艾莉丝努力练剑1 天前
【AI大模型接入SDK】Provider分析与实现
c++·人工智能·学习·面试·大模型·llm