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NanoGPT的BenchMarking.py

article 2025/9/17 12:22:58

1.Benchmarking是一种评估和比较性能的过程。在深度学习领域，它通常涉及对模型的训练速度、推理速度、内存占用等指标进行测量，以便评估不同模型、不同硬件配置或者不同软件版本之间的性能差异。

例如，当你尝试比较两个不同架构的模型（如 ResNet 和 EfficientNet）在相同数据集和硬件条件下的训练效率时，就可以进行 benchmarking。通过记录每个模型的训练时间、每个 epoch 的处理时间、每秒处理的样本数等指标，来判断哪个模型在这种特定场景下更高效。也可以用于比较同一模型在不同硬件（如 CPU 和 GPU）上的性能表现，从而为选择合适的硬件部署模型提供依据。

2. Pytorch2.0编译

compile = True # use PyTorch 2.0 to compile the model to be faster（Torch.compile()）

Pytorch 2.0 使用了JIT编译思想。

在传统的解释执行中，代码被逐行被解释器执行，每次执行都要进行语法分析、字节码转换等操作，带来性能开销。在传统的编译执行中，代码在运行前会被完全编译成机器码，虽然执行效率高，但是编译过程耗时且缺乏灵活性。

JIT结合了两者的优点，它先将源代码编译成一种中间表示（Intermediate Representation, IR），然后在程序运行时根据需要将部分IR编译成机器码并缓存起来。后续再次执行相同代码时，可以直接使用缓存的机器码，从而提高执行效率。

3.关于随机数种子

torch.manual_seed(seed)是设置Pytorch在CPU上的随机数种子，而torch.cuda.manual_seed(seed)是设置在GPU（这里是cuda）上的随机数种子。

4.关于TF32

TensorFloat-32（TF32）是一种混合精度浮点格式，旨在在 NVIDIA 的 Ampere 架构 GPU 上加速矩阵乘法和深度神经网络操作，同时保持与 FP32（单精度浮点数）相当的数值精度。

torch.backends.cuda.matmul.allow_tf32 = True # allow tf32 on matmul
torch.backends.cudnn.allow_tf32 = True # allow tf32 on cudnn

第一行代码允许在矩阵乘法上使用TF32精度，第二行允许在cuDNN（NVIDIA 的深度神经网络库）上使用TF32精度。

5.上下文处理器（context managger）

nullcontext() 是一个上下文管理器，表示不执行任何操作。当设备类型是 CPU 时，使用 nullcontext()，即不启用 AMP。
torch.amp.autocast(device_type=device_type, dtype=ptdtype) 是一个上下文管理器，用于在支持的设备（如 GPU）上启用自动混合精度。它会自动将操作转换为指定的精度（ptdtype），以加速计算并减少内存占用。

自动混合精度（AMP）的工作原理：

AMP 是一种技术，它允许在训练深度学习模型时自动混合使用不同的精度（如 FP32 和 FP16 或 BF16(Brain Floating)），以提高计算效率并减少内存占用。
在 GPU 上，特别是支持 Tensor Core 的 NVIDIA GPU，使用 FP16 或 BF16 可以显著加速矩阵乘法和卷积等操作，同时保持模型的数值稳定性。

6. torch.cuda.synchronize() 是 PyTorch 中用于 CUDA 操作同步的函数。它主要用于确保所有在 GPU 上启动的异步操作在继续执行后续代码之前已完成。简而言之，它会阻塞 CPU 线程，直到所有已发出的 GPU 操作完成。