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量化与压缩深入阅读

量化选型从资源约束开始,而不是从算法名称开始。一个已经可以运行的模型,可能面临权重驻留过大、激活峰值过高、KV Cache 挤压并发,或者低精度执行路径没有带来预期速度。不同问题对应不同的压缩对象、介入时机和验证方法。

整条阅读路径使用同一条因果链:

约束定位 → 压缩对象 → 误差来源 → 介入时机 → 方法 / 格式 → backend 执行 → workload 验证 → 部署决策

正文页负责解释单个节点,下面的段落负责说明这些节点如何连接。

第一段:先定位约束和压缩对象

先判断问题来自权重、激活还是 KV Cache。权重量化主要改变模型常驻容量和权重读取带宽;激活量化影响中间状态、算子执行和数值稳定性;KV Cache 量化影响长上下文请求的 cache 容量、读写带宽和并发上限。

如果对象没有确定,直接比较 INT4、INT8 或 FP8 没有意义。还要明确目标是降低显存、降低带宽、提高并发,还是匹配某种硬件 kernel。

对应 01 量化对象与误差直觉。该页建立 scale、zero-point、量化粒度和误差来源的共同口径。

第二段:理解误差如何进入系统

量化把连续的浮点值映射到有限的离散等级。scale、zero-point、分组粒度、异常值处理和校准数据共同决定映射误差。误差可能停留在权重层,也可能通过矩阵乘、激活或 KV Cache 读写累积到输出质量。

因此,bit width 只能说明表示范围和存储下界,不能单独说明任务质量或运行速度。需要把量化误差与目标评测集、输入分布和服务 workload 对齐。

这一部分连接 01 量化对象与误差直觉02 PTQ 与 QAT 的介入时机

第三段:决定量化介入时机

PTQ 适合已有模型的快速校准和部署试探;当 PTQ 的质量损失超过边界,且仍有训练预算时,才考虑 QAT 或量化微调。QLoRA 属于训练显存受限下的低比特适配路径,重点是减少可训练状态和维持任务质量,并不等于完成了推理侧权重量化。

选择时需要同时计算校准成本、训练成本、验证成本和部署收益。不能因为 QAT 理论上能恢复质量,就跳过 PTQ 基线;也不能因为 QLoRA 使用低比特基座,就把它的结果直接当作 GPTQ、AWQ 或 GGUF 的推理结果。

对应 02 PTQ 与 QAT 的介入时机03 低比特训练适配

第四段:区分方法、格式和执行路径

进入权重量化时,需要把三个层次分开:GPTQ / AWQ 是误差控制方法,INT4 / INT8 / NF4 / FP8 是数值表示,GGUF 是文件格式与部署封装;Transformers、bitsandbytes、vLLM、llama.cpp 和 TensorRT-LLM 则决定如何加载和执行。

同一种表示在不同 backend 上可能走不同的反量化和矩阵乘路径。模型文件变小,只能说明存储表示发生变化;是否减少运行时显存、是否使用低比特 kernel、是否提升吞吐,必须由目标 backend 验证。

对应 04 权重量化与后训练压缩05 FP8 与 KV Cache 量化

第五段:将候选放回真实 workload

部署比较应固定模型、硬件、backend、采样参数、输入长度、输出长度和并发,只替换量化候选。至少记录:

  • artifact 是否能被目标 backend 加载;
  • 使用的格式、量化方法和执行路径;
  • 加载峰值、运行时显存和 allocator 保留量;
  • prefill / decode、TTFT、TPOT、端到端延迟和吞吐;
  • 固定评测集或任务指标上的质量变化;
  • 失败原因、重复次数和适用边界。

CPU 实验可以验证公式、误差、格式字段和决策逻辑;真实 GPU 或 serving backend 才能验证 kernel、显存、延迟、吞吐、并发和兼容性。两类结果需要分开标注。

对应 06 部署与 Benchmark 决策

第六段:形成有条件的部署决策

最终判断不是“哪种量化最先进”,而是候选是否在指定约束下满足质量和资源门槛:

  • reject:无法加载、质量不达标,或资源代价超过预算;
  • tune:方向可行,但校准数据、粒度、backend、workload 或重复证据不足;
  • accept:在固定模型、硬件、backend 和 workload 下,质量与资源指标均达标,并且收益具有重复性。

部署主线为 66 浮点推理 baseline → 67 量化推理与部署。如果 PTQ 后质量不足,才插入 65 QLoRA 选择,再生成新的模型或 artifact,回到 66 / 67 复验;65 不是所有量化部署的前置条件。40 和 41 负责机制补充,不能替代 67 的部署证据。

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