apex混合精度训练教程

文章介绍了如何在Pytorch中利用NVIDIA的apex库进行混合精度训练,以减少显存使用并加速模型训练。apex的安装包括官方推荐但可能不成功的gitclone方法和一种成功的通过pythonsetup.pyinstall的方式。在使用apex时,需对模型和优化器进行初始化,并在损失函数中加入特定的scale_loss和backward操作。

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前言

  使用混合精度训练可以减少显存开销,加快模型的训练速度。更详细的apex的优缺点可以参考这篇博文:Pytorch自动混合精度(AMP)训练。我们这里介绍的是单GPU的混合精度训练,多GPU的训练可以参考下这篇博文英伟达APEX,多GPU分布式训练,同步Batchnorm,自动混合精度训练法宝指南

一.apex的安装

apex无法直接通过pip install apex来安装。下面介绍两种安装方法:
在安装之前请先安装git工具,这里附上链接:git工具下载,没有别的需求就直接一路next就行了,安装后记得配置环境变量,自行百度一下即可,很简单。

1.1.官方推荐

这种方法不是很推荐,试了几次都没成功,不知道原因在哪,有知道的伙伴,欢迎评论区留言。

git clone https://github.com/NVIDIA/apex
cd apex
pip install -v --no-cache-dir --global-option="--cpp_ext" --global-option="--cuda_ext" ./2.

1.2.通过git下载文件安装

通过此方法安装成功。这里也需要注意,需要在自己的python环境下面安装。

git clone https://github.com/NVIDIA/apex
cd apex
python setup.py install

二.apex的使用

apex的使用也比较简单,直接导入apex包在对模型和参数初始化,以及loss加入到apex中即可,下面给出示例:

  • 模型和参数部分:
mdoel = Net()
optimizer = AdaXW(params, opt.lr, weight_decay=1e-4)
# 加上这句话即可
model, optimizer = amp.initialize(model, optimizer, opt_level="O1")  # 这里是“欧一”,不是“零一”
  • loss部分:
 loss = criterion(outputs, labels)
 		# loss后面加上这两句
        with amp.scale_loss(loss, optimizer) as scaled_loss:
            scaled_loss.backward()
### NVIDIA Apex 混合精度使用方法 #### 安装Apex 为了开始使用NVIDIA Apex进行混合精度训练,首先需要按照官方指导完成Apex的安装。可以通过如下命令来安装Apex[^2]: ```bash pip install -v --no-cache-dir --global-option="--pyprof" --global-option="--cpp_ext" --global-option="--cuda_ext" . ``` #### 启用自动混合精度(AMP) 一旦Apex成功安装,在PyTorch环境中启用自动混合精度变得简单而直观。主要通过`apex.amp.initialize()`函数初始化模型和优化器,从而允许它们在FP16模式下运行以提高效率。 下面是一个简单的例子展示如何集成Apex AMP到现有的PyTorch代码中: ```python import torch from apex import amp model = Model() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 初始化Amp model, optimizer = amp.initialize( model, optimizer, opt_level="O1", # 可选配置项:"O0","O1","O2","O3" ) for input, target in data_loader: output = model(input) loss = criterion(output, target) with amp.scale_loss(loss, optimizer) as scaled_loss: scaled_loss.backward() optimizer.step() optimizer.zero_grad() ``` 这段代码展示了如何轻松地将现有PyTorch程序转换为支持混合精度训练的形式。其中`opt_level`参数决定了具体采用哪种级别的优化策略,从完全浮点运算(O0)一直到尽可能多地使用半精度计算(O3)[^1]。 #### 支持硬件需求 值得注意的是,要充分利用Apex带来的性能提升,还需要具备相应的硬件条件——特别是配备有Tensor Cores的新一代NVIDIA GPU设备,因为这些核心专为加速低精度矩阵乘法设计,对于深度学习中的卷积层和其他密集操作特别有效[^3]。 #### 性能优势 相较于传统的全精度训练方式,应用了Apex混合精度后的训练过程不仅减少了内存占用量,还显著提升了训练速度,尤其是在处理大规模数据集时效果更为明显[^4]。
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