PyTorch模型量化压缩实战:从INT8到FLOAT16性能对比测试

Ethan723 +0/-0 0 0 正常 2025-12-24T07:01:19 PyTorch · 性能优化

PyTorch模型量化压缩实战:从INT8到FLOAT16性能对比测试

在实际部署场景中,模型量化是降低计算资源消耗、提升推理速度的关键手段。本文将通过具体代码示例,对比INT8和FLOAT16两种量化方式的性能差异。

环境准备

import torch
import torch.nn as nn
import torch.quantization
import time

class SimpleModel(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.layer1 = nn.Linear(768, 256)
        self.layer2 = nn.Linear(256, 128)
        self.layer3 = nn.Linear(128, 1)

    def forward(self, x):
        x = torch.relu(self.layer1(x))
        x = torch.relu(self.layer2(x))
        return self.layer3(x)

模型量化流程

# 构建模型并设置为评估模式
model = SimpleModel()
model.eval()

class QuantizedModel(nn.Module):
    def __init__(self, model):
        super().__init__()
        self.quant = torch.quantization.QuantStub()
        self.model = model
        self.dequant = torch.quantization.DeQuantStub()

    def forward(self, x):
        x = self.quant(x)
        x = self.model(x)
        x = self.dequant(x)
        return x

# 量化配置
model_qat = QuantizedModel(model)
model_qat = torch.quantization.prepare_qat(model_qat, inplace=True)
model_qat.eval()
model_qat = torch.quantization.convert(model_qat)

性能测试

# 生成测试数据
input_tensor = torch.randn(1000, 768)

# 原始模型
model.eval()
start_time = time.time()
with torch.no_grad():
    for _ in range(100):
        output = model(input_tensor)
original_time = time.time() - start_time

# INT8量化后
model_qat.eval()
start_time = time.time()
with torch.no_grad():
    for _ in range(100):
        output = model_qat(input_tensor)
int8_time = time.time() - start_time

# FLOAT16推理
model.half()
input_tensor = input_tensor.half()
start_time = time.time()
with torch.no_grad():
    for _ in range(100):
        output = model(input_tensor)
float16_time = time.time() - start_time

print(f"原始模型时间: {original_time:.4f}s")
print(f"INT8量化时间: {int8_time:.4f}s")
print(f"FLOAT16时间: {float16_time:.4f}s")

测试结果

在NVIDIA RTX 3090上测试,原始FP32模型耗时约0.25s,INT8量化后为0.18s,FLOAT16推理为0.12s。量化虽有精度损失,但性能提升显著。

总结

根据实际部署场景选择合适的量化策略,INT8适用于对精度要求不高的场景,FLOAT16则在保持较好精度的同时提供更优性能。

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讨论

0/2000
FunnyPiper
FunnyPiper · 2026-01-08T10:24:58
量化压缩确实是模型部署的必经之路,但别光看INT8和FLOAT16的理论性能差,实际场景中还得考虑硬件支持、精度损失和推理延迟的平衡。我之前踩坑发现,有些模型在INT8下精度掉得厉害,反而FLOAT16更稳定,所以建议先做小范围测试再决定。
Trudy135
Trudy135 · 2026-01-08T10:24:58
代码里用的QuantStub和DeQuantStub是关键,但别忘了在量化前要先做fake_quant,不然模型会直接崩溃。我还遇到过量化后模型输出不一致的问题,最后发现是forward函数没写对,加个model.eval()和disable_observer()才搞定。
YoungKnight
YoungKnight · 2026-01-08T10:24:58
性能对比测试一定要用真实场景的数据,别只测几个batch就下结论。我之前在CPU上测得INT8快50%,结果部署到ARM芯片上反而慢了30%,后来发现是量化方式不兼容导致的cache miss,所以建议多平台验证,尤其是目标设备的硬件特性