大型语言模型 (LLM) 是强大的工具，可以为各种任务和领域生成自然语言文本。 最先进的LLM之一是 LLaMA（大型语言模型 Meta AI），这是由 Facebook 的研究部门 Meta AI 开发的一个包含 650 亿个参数的模型。
要在家运行 LLaMA 模型，你需要一台配备强大 GPU 的计算机，能够处理推理所需的大量数据和计算。 在本文中，我们将讨论本地运行 LLaMA 的一些硬件要求。
在消费类硬件上运行 LLaMA 模型有多种不同的方法。 最常见的方法是使用单个 NVIDIA GeForce RTX 3090 GPU。 该 GPU 具有 24 GB 内存，足以运行 LLaMA 模型。 RTX 3090 可以运行 4 位量化的 LLaMA 30B 模型，每秒大约 4 到 10 个令牌。 24GB VRAM 似乎是在消费类台式电脑上使用单个 GPU 的最佳选择。
但是，如果你想运行更大的模型，则必须使用双 GPU 设置。 这将允许你将模型权重放入 VRAM 中。 你还可以使用高级 GPU，例如 NVIDIA A100。 这个GPU非常昂贵，但有40GB内存，可以更好地运行模型。
你还可以在 CPU 上运行 LLaMA 模型。 必须使用模型的 GGML 版本（LLaMA、Vicuna、Alpaca 和 GPT4All）以及名为 llama.cpp 的软件才能使用CPU。 运行 LLaMA 的合适 CPU 是 Core i7 12900K 和 Ryzen 9 5900X。 有关此主题的更多信息，请查看 CPU 部分。
请记住，训练或微调 LLaMA 模型需要比运行模型更多的 VRAM。 这是因为训练过程需要将模型以及训练数据存储在 VRAM 中。 训练所需的 VRAM 量取决于模型的大小和训练数据量。
为了在台式电脑上使用 LLaMA 模型，请查看需要满足的一些硬件要求：
7-19更新：LLAMA 2 权威指南
7-30更新：LLAMA 2本地运行的3个方案
1、运行 LLaMA 的 GPU要求
在消费级机器上运行 LLaMA 时，GPU 是最重要的计算机硬件，因为它负责运行模型所需的大部分处理。 GPU的性能将直接影响推理的速度和准确性。
模型的不同变体和实现可能需要功能较弱的硬件。 不过，GPU 仍将是系统中最重要的部分。
4 位量化 LLaMA 模型的 GPU 要求：
| LLaMA Model | Minimum VRAM Requirement | Recommended GPU Examples |
|---|---|---|
| LLaMA-7B | 6GB | RTX 3060, GTX 1660, 2060, AMD 5700 XT, RTX 3050 |
| LLaMA-13B | 10GB | AMD 6900 XT, RTX 2060 12GB, 3060 12GB, 3080, A2000 |
| LLaMA-30B | 20GB | RTX 3080 20GB, A4500, A5000, 3090, 4090, 6000, Tesla V100, Tesla P40 |
| LLaMA-65B | 40GB | A100 40GB, 2x3090, 2x4090, A40, RTX A6000, 8000 |
- LLama-7B
为了有效运行 LLaMA-7B，建议使用至少具有 6GB VRAM 的 GPU。 适合此模型的 GPU 示例是 RTX 3060，它提供 8GB VRAM 版本。 其他 GPU（例如 GTX 1660、2060、AMD 5700 XT 或 RTX 3050）也具有 6GB VRAM，可以作为支持 LLaMA-7B 的良好选择。
- LLaMA-13B
为了获得 LLaMA-13B 的最佳性能，建议使用至少具有 10GB VRAM 的 GPU。 满足此要求的 GPU 示例包括 AMD 6900 XT、RTX 2060 12GB、3060 12GB、3080 或 A2000。 这些 GPU 提供必要的 VRAM 容量来有效处理 LLaMA-13B 的计算需求。
- LLaMA-30B
为确保 LLaMA-30B 顺利运行，建议使用至少 20GB VRAM 的 GPU。 RTX 3080 20GB、A4500、A5000、3090、4090、6000 或 Tesla V100 是提供所需 VRAM 容量的 GPU 示例。 这些 GPU 可实现 LLaMA-30B 的高效处理和内存管理。
- LLaMA-65B
LLaMA-65B 与至少具有 40GB VRAM 的 GPU 配合使用时，性能最佳。 适用于此型号的 GPU 示例包括 A100 40GB、2x3090、2x4090、A40、RTX A6000 或 8000。这些 GPU 提供充足的 VRAM 容量来处理与 LLaMA-65B 相关的密集计算任务。
每个 LLaMA 模型都有特定的 VRAM 要求，建议的 GPU 是根据其满足或超过这些要求的能力来选择的，以确保相应的 LLaMA 模型平稳高效的性能。
2、运行LLaMA 的 CPU要求
除了 GPU 之外，你还需要一个可以支持 GPU 并处理其他任务（例如数据加载和预处理）的 CPU。 基于 GPQT (GPU) 的模型对 CPU 的要求低于针对 CPU 优化的模型。
适合 LLaMA 的 CPU 是 Intel Core i9-10900K、i7-12700K 或 Ryzen 9 5900x。 但是，为了获得更好的性能，你可能需要使用更强大的 CPU，例如具有 64 核和 128 线程的 AMD Ryzen Threadripper 3990X。 最后，真正重要的是 CPU 的速度。 这才是真正的力量所在。 当在昂贵的服务器 CPU 和高端游戏 CPU 之间进行选择时，后者占据主导地位。
我们必须注意，本文讨论的模型是针对 GPU 的，但也有针对 CPU 的 LLaMa 模型优化器。 例如，GGML 是一种解决方案，可以解决处理大型模型时 GPU 内存带来的限制。 如果你更喜欢使用 CPU，建议运行 GGML 格式的模型文件。
你可以使用名为 llama.cpp（LLaMA 模型的接口）的软件来利用你的 CPU。 llama.cpp 最近的更新引入了新的增强功能，使用户能够在 CPU 和 GPU 之间分配模型的工作负载。 这不仅有利于加载更大的模型，而且还提高了令牌的速度。
这是使用 Ryzen 7 3700X 和 128GB RAM 运行 llama.cpp 的示例。
| GGML Model | Memory per Token | Load Time | Sample Time | Predict Time | Total Time |
|---|---|---|---|---|---|
| LLaMA-7B 4-bit | 14434244 bytes | 1270.15 ms | 325.76 ms | 15147.15 ms / 117.42 ms per token | 17077.88 ms |
| LLaMA-13B 4-bit | 22439492 bytes | 2946.00 ms | 86.11 ms | 7358.48 ms / 216.43 ms per token | 11019.28 ms |
| LLaMA-30B 4-bit | 43387780 bytes | 6666.53 ms | 332.71 ms | 68779.27 ms / 533.17 ms per token | 77333.97 ms |
| LLaMA-65B 4-bit | 70897348 bytes | 14010.35 ms | 335.09 ms | 140527.48 ms / 1089.36 ms per token | 157951.48 ms |
3、运行LLaMA 的内存要求
除了GPU和CPU之外，你还需要足够的RAM（随机存取存储器）和存储空间来存储模型参数和数据。 4 位 LLaMA-30B 的最低 RAM 要求为 32 GB，可以将整个模型保存在内存中，而无需交换到磁盘。 但是，对于较大的数据集或较长的文本，你可能需要使用更多 RAM，例如 64 GB 或 128 GB。
CPU 和内存之间的带宽是一个关键因素，我想强调它的重要性。 当生成单个 token 时，整个模型需要从内存中读取一次。 假设你有 Core i9-10900X（4 通道支持）和 DDR4-3600 内存，这意味着吞吐量为 115 GB/s，而你的型号大小为 13 GB。 在这种情况下，理论限制约为每秒 8.8 个令牌，无论你的 CPU 有多快或有多少个并行核心。
RAM 的大小取决于 GGML 量化的类型和你使用的模型（LLaMA、Alpaca、Wizard、Vicuna 等）。
这些是 在CPU上使用 LLaMA 模型的内存 (RAM) 要求：
| GGML Model | Original size | Quantized size (4-bit) | Quantized size (5-bit) | Quantized size (8-bit) |
|---|---|---|---|---|
| 7B | 13 GB | 3.9 – 7.5 GB | 7.5 – 8.5 GB | 8.5 – 10.0 GB |
| 13B | 24 GB | 7.8 – 11 GB | 11.5 – 13.5 GB | 13.5 – 17.5 GB |
| 30B | 60 GB | 19.5 – 23.0 GB | 23.5 – 27.5 GB | 28.5 – 38.5 GB |
| 65B | 120 GB | 38.5 – 47.0 GB | 47.0 – 52.0 GB | 71.0 – 80.0 GB |
在 CPU 上运行时基于内存 (RAM) 速度的模型 (8GB) 推理速度：
| RAM speed | CPU | CPU channels | Bandwidth | *Inference |
|---|---|---|---|---|
| DDR4-3600 | Ryzen 5 3600 | 2 | 56 GB/s | 7 tokens/s |
| DDR4-3200 | Ryzen 5 5600X | 2 | 51 GB/s | 6.3 tokens/s |
| DDR5-5600 | Core i9-13900K | 2 | 89.6 GB/s | 11.2 tokens/s |
| DDR4-2666 | Core i5-10400f | 2 | 41.6 GB/s | 5.1 tokens/s |
速度为理论最大值，取决于操作系统和系统负载。
4、运行LLaMA的存储要求
LLaMA的最低存储要求是1TB NVMe SSD，可以存储模型文件和数据文件，读写速度很快。 但是，为了更多数据或备份目的，你可能需要使用更多存储空间，例如 2 TB 或 4 TB SSD。
选择高速存储。 选择具有出色顺序速度的 PCIe 4.0 NVMe SSD，以促进存储和系统 RAM 之间的快速数据传输。
5、模型量化如何影响 GPU 的选择？
量化 LLM使用更少的位数来存储和处理模型的权重和激活。 这使得它们的 GPU 部署更快、更高效。
4 位量化 LLM 每个权重或激活仅使用 4 位。 这意味着它们比全精度模型占用更少的内存和计算时间。 它们可以在 VRAM 容量较低的 GPU 上平稳运行。
8 位量化 LLM 每个权重或激活使用 8 位。 与全精度模型相比，这仍然减少了内存和计算成本，但不如 4 位量化那么多。 它们需要更多的 GPU 内存和计算能力才能良好运行。 它们更适合具有高 VRAM 容量和计算能力的 GPU。
总而言之，4 位量化 LLM 效率更高，并且可以在 VRAM 容量较低的 GPU 上运行。 8 位量化 LLM 的效率稍低，需要具有高 VRAM 容量和计算能力的 GPU。
| LLaMA Precision | GPU Memory Requirements | Computational Demands | Suitable GPU |
|---|---|---|---|
| Native (32-bit) | Higher requirements | Higher computational demands | GPUs with larger VRAM capacities and high computational capabilities |
| 16-bit Quantized | Moderate requirements | Moderate computational demands | GPUs with moderate VRAM capacities and good computational capabilities |
| 8-bit Quantized | Relatively higher requirements | Slightly higher computational demands | GPUs with larger VRAM capacities and higher computational capabilities |
| 4-bit Quantized | Lower requirements | Lower computational demands | GPUs with limited VRAM capacities |
正如你所看到的，LLaMA 的精度对其 GPU 内存需求和计算需求有直接影响。 原生（32 位）LLM 需要最多的 GPU 内存和计算能力，而 4 位量化 LLM 需要最少。
适用于 LLaMA 的 GPU 取决于其精度以及您想要使用它执行的特定任务。 如果您需要在各种任务上运行大型 LLaMA，那么您将需要具有大 VRAM 容量和高计算能力的 GPU。 如果您只需要在几个特定任务上运行小型 LLaMA，那么您可以使用具有较小 VRAM 容量和较低计算能力的 GPU。
需要注意的是，随着量化级别的降低，模型的准确性也会降低。 这是因为精度降低可能会导致模型预测出现错误。
最适合你的量化级别取决于你的具体需求和要求。 如果需要一个小而高效的模型，那么你可能需要考虑使用 4 位或 8 位量化模型。 但是，如果你需要高度准确的模型，那么可能需要使用 16 位模型。
6、双GPU是否有效提升 LLaMA性能？
添加第二个 GPU 可能不会像预期那样加快文本生成速度。 瓶颈似乎阻碍了增加更多计算能力的简单解决方案。 一些测试显示出令人惊讶的结果，低端 GPU 每秒生成令牌的速度比高端 GPU 更快。 其原因尚不清楚，文本生成程序可能需要更好的优化才能很好地使用双 GPU 设置。
双 GPU 设置总共具有更多 VRAM，但每个 GPU 仍然有其自己的 VRAM 限制。 30B LLaMA 需要大约 20GB VRAM，因此两个 RTX 3090 GPU（每个都有 24GB VRAM）仍然只有 24GB VRAM 可用。 该模型应适合一个 GPU 的 VRAM 才能正常运行。
但是，如果模型太大而无法容纳单个 GPU 的 VRAM 并且需要利用系统 RAM，则使用多个 GPU 确实可以加快该过程。 在这种情况下，每个 GPU 可以处理模型的一部分，并且计算负载在它们之间分配。 这种并行化可以提高超过单个 GPU 的 VRAM 容量的大型模型的速度。
因此，在处理具有高 VRAM 要求的大型模型时，通常会采用多个 GPU。 它可以有效利用资源并加速训练或推理过程。
将像 65B LLaMA 这样的大型语言模型拆分到具有模型并行性的多个 GPU 上可能会很困难，并且可能会导致通信延迟。 通过 GPU 拆分和同步模型的参数和计算需要仔细编码，并且可能并不总是能大幅提高性能。
双 GPU 设置可能不适用于某些软件。 某些机器学习框架或库可能无法完全使用多个 GPU，并且可能需要额外的工作来设置和优化系统以使用双 GPU。
这些限制意味着，将双 GPU 设置用于 30B LLaMA 的可能优势与难度和潜在问题进行比较非常重要。 有时，获得更强的单GPU或尝试其他优化方法可能是更好的方法。
7、为 LLaMA 选择 PC 硬件的技巧
- 围绕 GPU 构建
创建一个包含主板、CPU 和 RAM 的平台。 GPU 处理训练和推理，而 CPU、RAM 和存储管理数据加载。 选择支持 PCIe 4.0（或 5.0）、多个 NVMe 驱动器插槽、x16 GPU 插槽和充足内存 DIMM 的主板。 建议使用单线程速度较高的 CPU，例如 Ryzen 5000 或 Intel 第 12/13 代。
- 型号选择和 VRAM
为了在响应质量方面获得最佳性能，建议在具有至少 20GB VRAM 的 GPU 上运行 8 位 13B 模型或 4 位 30B 模型。 两种型号都提供相似的质量响应，VRAM 可用性应该是决定因素。 投资具有张量核心的 Nvidia GPU 以增强性能。 考虑 RTX 30 系列或 RTX 40 系列等选项，例如 RTX 3090 24GB、RTX 4090 24GB，以获得最佳性能。
- 速度比较
就每秒生成的令牌而言，13B 模型通常比 30B 模型运行得更快。 虽然确切的速度差异可能有所不同，但与 30B 模型相比，13B 模型往往会在生成速度方面提供显着的改进。
- 内存要求
目标是至少 1.5 倍 VRAM 容量或两倍 VRAM 以获得最佳性能。 当使用 128GB 或更多 RAM 时，主板和 CPU 的选择变得至关重要。
- PCIe 4.0 NVMe 固态硬盘
高顺序速度 PCIe 4.0 NVMe SSD 的重要性主要在于将初始模型加载到 VRAM 中。 模型加载后，SSD 对生成速度（令牌/秒）的影响很小。
- 足够的常规 RAM
拥有足够的常规 RAM（最好是 VRAM 容量的两倍）对于初始模型加载至关重要。 模型一旦加载，对实际生成速度的影响是有限的。 确保初始加载期间有足够的常规 RAM 对于流畅的体验至关重要。
- CPU单线程速度
CPU 的单线程速度主要对于初始模型加载非常重要，而不是在生成期间运行模型。 CPU的作用在数据预处理、模型加载和其他不依赖GPU的操作等任务中更加突出。
- 扩展以提高速度
如果你需要将文本生成速度从 15 个令牌/秒提高到 30 个令牌/秒，设置整个 PC 的文字克隆可能比添加第二个 3090 卡更有效。 将整体系统资源（包括 CPU 和 RAM）加倍可能会在提高文本生成速度方面产生更好的结果。
- 单GPU性能
由于 GPU 本身的内部带宽优势，单个 GPU 通常比多 GPU 设置提供更快的性能。
- 电源及机箱
投资具有足够容量为所有组件供电的高质量电源。 选择通风良好的宽敞机箱以获得最佳散热效果。
- DDR5 和未来平台
虽然 DDR5 和 Zen 4 或 AM5 等未来平台具有优势，但稳定性和兼容性可能会有所不同。 考虑投资具有良好 PCIe 插槽布局和内存支持的高端主板，以实现未来的升级。
请记住，虽然这些提示和技巧提供了基于经验的见解，但各个系统配置和性能可能会有所不同。 始终建议对不同的设置进行试验和基准测试，以找到最适合你的特定需求的解决方案。