Zum Inhalt springen
Kurzer Hinweis: flozi00 TechHub ist ein Solo-Nebenprojekt neben einem Vollzeitjob — persönliche Lernnotizen, keine offiziellen Aussagen. Kritische Schritte selbst prüfen.

LLM-Inferenzrechner & Break-Even-Analyse

VRAM-Bedarf und Token-Durchsatz für LLMs berechnen: Gewichte, KV-Cache und GPU-Bandwidth für offene Modelle wie Qwen, DeepSeek oder GLM.

2 Min. Lesezeitflozi00
aigpuinferencevllmdeep-learningtoolscalculator
Direkt zum Fachartikel
Sehen · ausprobieren · verstehen

Kapazität prüfen, dann zwei modellierte Tempogrenzen vergleichen

Der Rechner verbindet eine Speicherprüfung mit Bandbreiten- und Rechenschätzungen; ihr Schnittpunkt ist eine zu prüfende Modellmarke.

KI-gestützte Lernvisualisierung · schematische Erklärung zum Artikel

Schritt 1 / 4Platz für Kontexte schaffen

Gewichte sind nur ein Teil des Speicherverbrauchs. Nach Gewichten und Runtime-Reserve muss das übrige KV-Budget gespeicherte Tokens über gleichzeitige Anfragen abdecken.

AlgorithmusAktueller SchrittBaustein anklicken, um ihn zu erklären
Modell, GPU, Präzision und Batch
Kontextlänge und ausdrückliche Effizienzannahme wählen.
Speicherbedarf und KV-Budget
Gewichte und Runtime vor der Kontextbelegung abziehen.
  1. Modell, GPU, Präzision und Batch Speicherbedarf und KV-Budget
    Speichereingaben
Das solltest du mitnehmen

B* ist der Schnittpunkt vereinfachter Grenzen; Kapazität und echte Serving-Messungen entscheiden über seinen Nutzen.

Die Schätzungen lassen Attention, KV-Verkehr, Planung, Kommunikation und MoE-Überschneidung weg oder vereinfachen sie. Effizienz ist eine Eingabeannahme; ein größerer Batch erhält nicht zwingend das Token-Tempo jedes Nutzers.

Begriffe und vollständiger Ablauf
Roofline-Schätzung
Eine vorhergesagte Grenze aus verfügbarer Rechenleistung und Datentransport.
Gesamtdurchsatz
Tokens pro Sekunde über alle aktiven Anfragen.
Schnittpunkt-Batch B*
Der erste modellierte Batch, bei dem Bandbreiten- und Rechenschätzung zusammentreffen.
  1. Platz für Kontexte schaffen

    Gewichte sind nur ein Teil des Speicherverbrauchs. Nach Gewichten und Runtime-Reserve muss das übrige KV-Budget gespeicherte Tokens über gleichzeitige Anfragen abdecken.

  2. Gewichtswiederverwendung ausdrücklich modellieren

    Das dichte Modell nimmt einen Gewichtslesevorgang pro Decode-Batch an. Die MoE-Näherung erhöht aktive Gewichtsbytes mit dem Batch bis zur Gesamtmenge; echte Expertenüberschneidung muss dieser Regel nicht folgen.

  3. Bandbreiten- und Rechengrenze vergleichen

    Die niedrigere modellierte Grenze begrenzt den gesamten Token-Durchsatz. B* markiert, wo die Bandbreitenschätzung unter den gewählten effektiven Ressourcenannahmen die Rechenschätzung erreicht.

  4. Nutzbarkeit des Schnittpunkts prüfen

    Genügend Speicher kann bereits vor B* ausgehen. Nutze die Kurve zum Erkunden und miss echte Kontextlängen und gleichzeitige Anfragen einschließlich Latenz statt nur gesamter Tokens pro Sekunde.

Alle Verbindungen

  • Modell, GPU, Präzision und Batch → Speicherbedarf und KV-Budget: Speichereingaben
  • Modell, GPU, Präzision und Batch → Modellierte Gewichtsbytes je Schritt: Batch- und Routing-Annahmen
  • Modellierte Gewichtsbytes je Schritt → Bandbreiten-Durchsatzschätzung: Byteverkehr je Schritt
  • Modell, GPU, Präzision und Batch → Rechen-Durchsatzschätzung: aktive Parameter und FLOPS
  • Speicherbedarf und KV-Budget → B*: Schnittpunkt der Grenzen: speichermögliche Batchgrenze
  • Bandbreiten-Durchsatzschätzung → B*: Schnittpunkt der Grenzen: Bandbreitenkurve
  • Rechen-Durchsatzschätzung → B*: Schnittpunkt der Grenzen: Rechengrenze
  • B*: Schnittpunkt der Grenzen → Kontext und Parallelität überprüfen: bedingte Schätzung
Du bestimmst das Tempo. Pausiere jederzeit oder wähle einen Schritt aus.

Zwei interaktive Tools zur Planung von LLM-Serving-Hardware. Der Planer schätzt VRAM-Bedarf, Decode-Durchsatz und Time-to-First-Token für eine konkrete Kombination aus Modell, GPU, Präzision und Batch-Größe ein. Die Break-Even-Analyse beantwortet die tiefere Kapazitätsfrage: Ab welcher Batch-Größe ist Decode nicht mehr bandbreitenlimitiert, ab welchem Punkt ist er compute-limitiert, und welche maximale Sequenzlänge ist bei dieser Batch-Größe noch machbar.

Die Durchsatzzahlen sind idealisierte Roofline-Schätzungen, keine gemessenen Serving-Raten. Der Effizienzregler ist eine Annahme; ein allgemeingültiger Bereich von 60–80 % ist nicht belegt. Der Guide zur Inferenz-Mathematik erklärt die Formeln.

1. Der Planer: Kapazität, Durchsatz, Latenz

Interaktiver Rechner

LLM-Inferenz-Planer beta

Die Gesamtzahl der Parameter bestimmt die VRAM-Kapazität; aktiven Parameter bestimmen die Decode-Geschwindigkeit (nur MoE lädt pro Token die gerouteten Experten). MLA- und Hybrid-Attention-Modelle nutzen komprimierte KV-Cache-Berechnung.

Kapazitätsprüfung (Einzelne GPU)

Modellgewichte (gesamt)
65,52 GB
Aktive Gewichte pro Token
65,52 GB
KV-Cache pro Token
0,26 MB
KV-Cache gesamt (5.120 Tok × 1)
1,34 GB
Aktivierungen
0,8 GB
Runtime-Overhead
1,2 GB
Benötigter VRAM gesamt
68,86 GB
Verfügbarer VRAM
96 GB
Puffer
27,14 GB
Max. Batch @ aktuellem Kontext
~21
Max. Kontext @ Batch 1
~108.639 tok

Roofline-Abgleich

  • GPU-Ops/Byte (BF16 (2 B))279,02 ops/byte
  • Decode-Intensität (Batch 1)1 ops/byte
  • Effektive Intensität (Batch 1)1 ops/byte
  • Abstand278,02 ops/byte

Speicherlimitiert: eine größere Batch erhöht die effektive Intensität, weil sich mehr Tokens jeden Active-Weight-Lesevorgang teilen.

Latenz-Momentaufnahme

Decode-Durchsatz
20,51 tok/s
Zeit pro Token
48,75 ms
Durchsatzgrenze
Speicher
Zeit bis zum ersten Token (4.096 Tok)
762,62 ms
Gesamtzeit pro Anfrage
50,69 s
Speicherbegrenzte Obergrenze
20,51 tok/s
Rechenbegrenzte Obergrenze
5.723,09 tok/s

Decode ≈ min(aggregierte Bandbreite ÷ Bytes pro Schritt, FLOPS(BF16) ÷ 2·aktive Parameter, Sync-Latenz pro Ebene). Sync-Modell: 0 Sync(s)/Ebene × PCIe Gen5 x16 Latenz, skaliert mit der Kernel-Effizienz — TP+EP auf PCIe-Fabrics ist sync-limitiert, nicht bandbreiten-limitiert.TTFT = max(vollständiger Gewichtsstrom, lineare + quadratische Attention-FLOPS).MoE-Kapazität benötigt trotzdem alle 32.762B Parameter im VRAM.

2. Break-Even: Ab wann hilft Batching nicht mehr?

Bei kleinen Batches können Gewichtslesevorgänge den Decode-Schritt begrenzen. Bei dichten Modellen liest das vereinfachte Roofline-Modell die Gewichte einmal pro Batch-Schritt; zusätzliche Anfragen können den aggregierten Durchsatz erhöhen und die Gewichts-Bytes pro generiertem Token senken. KV-Verkehr, Attention, Kernel und Scheduling beeinflussen weiterhin das Tempo je Anfrage. Bei MoE können verschiedene Anfragen dieselben oder unterschiedliche Experten verwenden; die Zahl der unterschiedlichen Gewichte je Schritt hängt vom Routing ab.

Zwei modellierte Grenzen sind relevant:

  1. Compute-Crossover — bei B* treffen sich die idealisierten Bandbreiten- und Rechenobergrenzen. Der reale Übergang hängt zusätzlich von KV-Lesevorgängen, Attention, Kernel-Effizienz und Kommunikation ab.
  2. Näherung für MoE-Abdeckung — der Rechner begrenzt die gelesenen Gewichte je Schritt auf die Gesamtmodellgröße: min(aktive Gewicht-Bytes × Batch, gesamte Gewicht-Bytes). Das setzt unterhalb der Grenze keine Überschneidung und an der Grenze vollständige Abdeckung voraus. Beides ist für geroutete Experten im Allgemeinen falsch; die angezeigte Sättigungs-Batch-Größe ist eine Modellmarke, keine gemessene Schwelle.

B* ist der Schnittpunkt dieser beiden modellierten Grenzen. Für ein dichtes Modell mit Batch-unabhängigen Gewichtslesevorgängen lautet die Formel GPU-FLOPS × Bytes pro Parameter ÷ (2 × Bandbreite), jeweils mit konsistenten effektiven Leistungswerten. B* kann über der durch VRAM möglichen Batch-Größe liegen. Verwenden Sie die Kurve zur Erkundung von Annahmen und messen Sie danach Latenz und Durchsatz bei geplantem Kontext und geplanter Nebenläufigkeit.

Break-even-Analyse

Decode-Break-even-Rechner beta

Diese vereinfachte Roofline schätzt Gewichtslese- und Rechengrenzen bei verschiedenen Batch-Größen. B* ist der Schnittpunkt dieser modellierten Grenzen. MoE-Expertenüberlappung, KV-Verkehr, Attention und Scheduling können den realen Übergang verschieben; messen Sie Ihren Workload. Der Rechner schätzt außerdem die KV-Kapazität bei B*.

Break-even-Betrachtung

Break-even-Batch B* (Übergang speicher- zu rechenlimitiert)~280
Tokens/s pro Anfrage bei B*20,44 tok/s
Tokens/s gesamt bei B*5.723,09 tok/s
Max. Batch im VRAM (bei 2.048 Tok/Seq)~53
Tokens/s gesamt bei VRAM-max-Batch1.087,11 tok/s
Max. Kontextlänge bei B*— (B* exceeds VRAM)
Max. Kontextlänge bei VRAM-max-Batch~2.071 tok
KV-Cache pro Token0,26 MB
Fester VRAM (Gewichte + Overhead)66,72 GB
Freier VRAM für KV + Aktivierungen28,78 GB
Effektive FLOPS / Bandbreite375 TFLOPS / 1.344 GB/s

B* ≈ 280 braucht mehr KV-Speicher, als dieses Setup bietet (VRAM passt ~53 Sequenzen bei 2.048 Tokens). Der modellierte Compute-Übergang ist bei diesem Kontext unerreichbar. Größere Batches können den Gesamtdurchsatz erhöhen; Tempo und Latenz je Anfrage müssen gemessen werden..

Decode-Durchsatz über Batch-Größe

02k3k5k6kVRAM-GrenzeB* (Break-even)batch size →tok/sIst (Minimum beider)Bandbreiten-DeckeCompute-Decke

Aggregierte Tokens/s = min(Bandbreiten-Decke, Compute-Decke). Das MoE-Gewichtslesemodell nimmt unter seiner Gesamtgewichtsgrenze keine Expertenüberschneidung und an der Grenze vollständige Abdeckung an; die reale Kurve hängt vom Routing ab. B* ist der erste Schnittpunkt der modellierten Speicher- und Rechengrenzen. Die VRAM-Linie ist die Kapazitätsgrenze bei einem 2.048-Token-Kontext.

Wie der Break-Even berechnet wird

Beide Rechner teilen dasselbe Decode-Modell:

  • Bandbreitenschätzung (aggregierte tok/s) = Batch × effektive Bandbreite × belegte GPU-Kapazität ÷ modellierte Gewicht-Bytes pro Schritt. Für MoE werden diese durch min(aktiveBytes × Batch, GesamtGewichtBytes) angenähert.
  • Rechenschätzung (aggregierte tok/s) = effektive FLOPS × GPUs ÷ (2 × aktive Parameter), ohne Attention und andere Operationen.
  • B* = erste modellierte Batch-Größe, bei der die Bandbreitenschätzung die Rechenschätzung erreicht. Sie ist weder eine Runtime-Scheduling-Einstellung noch eine verifizierte Grenze für ein reales Modell.
  • Maximale Sequenzlänge bei B* = (Gesamt-VRAM − Gewichte − Laufzeit-Overhead) ÷ (KV-Bytes pro Token × B*), begrenzt durch das Kontextfenster des Modells.

Die Analyse schätzt außerdem die maximale Batch-Größe nach KV-Kapazität bei einem Kontext von ~2k Token. Runtime-Belegungen und Aktivierungsspeicher können die reale Grenze senken. Ein größerer Batch kann das Tempo je Anfrage auch unter B* verringern, etwa durch MoE-Routing, KV-Verkehr oder Scheduling-Overhead.

Verwandte Artikel

Einschränkungen

  • Keine Continuous-Batching-Ankunftsdynamik: B* ist eine Ceiling im Gleichgewichtszustand, keine Scheduling-Policy.
  • Attention-Decode-FLOPs (die mit der Kontextlänge wachsen) sind nicht in der Compute-Obergrenze enthalten; bei sehr langen Kontexten kommt der reale Crossover früher.
  • Die Break-even-Kurve verwendet bei mehreren GPUs Tensor-Parallelität und idealisierte Bandbreitenskalierung. Der Planer ergänzt einen heuristischen Kommunikationsaufschlag; beides ersetzt keinen Benchmark auf der tatsächlichen Topologie.

Quellen