AI 心智模型:显存、算力、推理与评估

一句话模型

大模型系统的性能由显存、算力和带宽三者共同决定;训练改变权重,推理消费权重,RAG 和微调解决不同的问题,评估决定你能不能相信结果。

核心概念

1. 显存、算力与带宽

GPU 显存存放模型权重、KV cache、激活值和临时缓冲区,容量决定“能不能跑”。算力(FLOPS)决定矩阵运算有多快,显存带宽(HBM)决定数据搬运有多快,多卡时互联带宽(NVLink、PCIe、InfiniBand)决定通信开销。很多“GPU 利用率低但很慢”的问题,瓶颈在带宽、数据加载或通信,而不是算力不足。显存 OOM 和吞吐低是两类不同问题,先分清再优化。

2. 训练与推理

训练包含前向、反向和优化器更新,显存由权重、梯度、优化器状态、激活和临时缓冲区组成;并行策略(DDP、ZeRO、张量并行、流水并行)本质上是在切分这些状态。推理只做前向,分为 prefill 和 decode 两个阶段:prefill 处理输入,通常受算力限制;decode 逐 token 生成,通常受显存带宽限制。量化减少权重和 KV cache 的位宽,能降低显存和带宽压力,但会带来精度损失。

3. 批处理与并发

批处理把多个请求合并计算,提高 GPU 利用率,但会增加排队和首 token 延迟。连续批处理(continuous batching)在请求结束时动态补入新请求,避免等待最慢的序列;PagedAttention 用分页管理 KV cache,减少碎片。并发上限由显存、KV cache 和调度策略共同决定,不是越大越好。衡量推理服务要同时看吞吐、TTFT(首 token 延迟)、TPOT(单 token 延迟)和错误率。

4. RAG 与微调

RAG 在推理时检索外部知识并拼进上下文,不改变模型权重,适合知识频繁更新、需要引用来源和权限隔离的场景。微调改变权重,适合固定任务的行为、风格、格式和领域表达,需要标注数据和评估集。两者不是互斥的:可以先用 RAG 提供事实,再用微调稳定输出格式。选型的关键是问题出在“不知道”还是“不会做”。

5. 评估

评估要区分检索质量和生成质量:检索看召回率、精确率和排序,生成看忠实度、相关性、完整性和格式合规。离线基准适合回归对比,但不能直接推断生产效果,因为数据分布、提示和工具调用都不同。评估集要避免污染,LLM-as-judge 要校准偏差,线上还要看用户反馈、拒答率和成本。没有评估集的“效果变好”只是感觉。

概念关系

阶段 主导资源 关键指标 常见瓶颈
训练 算力、显存、互联 吞吐、显存占用、通信占比 激活和优化器状态 OOM
Prefill 算力 TTFT、输入 token 吞吐 长上下文、批大小
Decode 显存带宽 TPOT、输出 token 吞吐 KV cache、并发
RAG 检索与上下文窗口 召回率、忠实度、引用率 切分、嵌入、权限
微调 显存、数据质量 任务指标、过拟合 数据不足、灾难性遗忘
评估 数据与标注 通过率、延迟、成本 污染、偏差、覆盖不足
数据 → 训练(改权重) → 推理(prefill + decode) → 输出
          ↑                    ↑
       微调/LoRA            RAG(不改权重)
                               ↓
                          评估与反馈

常见误解

读完自测

合上页面,先回答,再展开对照。

  1. 推理服务显存不够,可能由哪些部分组成?先减哪一项通常最有效?
  2. RAG 和微调分别适合解决什么问题?
  3. 评估 RAG 时,为什么要先看检索指标再看生成指标?
答案
  1. 显存由模型权重、KV cache、激活和框架临时缓冲区组成。推理阶段权重通常占大头,但 KV cache 随并发和上下文长度线性增长。先量化权重或降低并发与上下文长度通常最有效,其次才是调整批处理和释放缓存。
  2. RAG 不改变权重,通过检索外部知识提供事实依据,适合知识更新快、需要引用和权限隔离的场景;微调改变权重,适合稳定行为、风格、格式和领域表达。问题在“不知道”优先 RAG,在“不会做”优先微调。
  3. RAG 的答案质量上限由检索到的上下文决定。召回率低时,生成模型只能编造或拒答,优化提示和换更大模型收益有限。先确认正确文档能被召回,再评估生成是否忠实、完整和可引用。

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