在2019年的亚马逊云科技re:Invent上，亚马逊云科技发布了新的基础设施Inferentia芯片和Inf1实例。Inferentia是一种高性能机器学习推理芯片，由亚马逊云科技定制设计，其目的是提供具有成本效益的大规模低延迟预测。时隔四年，2023年4月亚马逊云科技发布了Inferentia2芯片和Inf2实例，旨在为大型模型推理提供技术保障。

Inf2实例提供高达2.3 petaflops的DL性能和高达384 GB的总加速器内存以及9.8 TB/s的带宽。亚马逊云科技Neuron SDK与PyTorch和TensorFlow等流行的机器学习框架原生集成。因此，用户可以继续使用现有框架和应用程序代码在Inf2上进行部署。开发人员可以在AWS Deep Learning AMI、AWS Deep Learning容器或Amazon ECS、Amazon EKS和Amazon SageMaker等托管服务中使用Inf2实例。

 

Amazon EC2 Inf2实例的核心是亚马逊云科技Inferentia2设备，每个设备包含两个NeuronCores-v2。每个NeuronCore-v2都是一个独立的异构计算单元，具有四个主要引擎：张量（Tensor）、向量（Vector）、标量（Scalar）和GPSIMD引擎。张量引擎针对矩阵运算进行了优化。标量引擎针对ReLU（整流线性单元）函数等元素运算进行了优化。向量引擎针对非元素向量操作进行了优化，包括批量归一化或池化。

亚马逊云科技Inferentia2支持多种数据类型，包括FP32、TF32、BF16、FP16和UINT8，因此用户可以根据工作负载选择最合适的数据类型。它还支持新的可配置FP8（cFP8）数据类型，这与大型模型特别相关，因为它减少了模型的内存占用和I/O要求。

亚马逊云科技Inferentia2嵌入了支持动态执行的通用数字信号处理器（DSP），因此无需在主机上展开或执行控制流运算符。亚马逊云科技Inferentia2还支持动态输入形状，这对于输入张量大小未知的模型（例如处理文本的模型）来说非常关键。

亚马逊云科技Inferentia2支持用C++编写的自定义运算符。Neuron Custom C++Operators使用户能够编写在NeuronCores上本机运行的C++自定义运算符。使用标准PyTorch自定义运算符编程接口将CPU自定义运算符迁移到Neuron并实现新的实验运算符，所有这些都不需要对NeuronCore硬件有深入了解。

Inf2实例是Amazon EC2上的第一个推理优化实例，可通过芯片之间的直接超高速连接（NeuronLink v2）支持分布式推理。NeuronLink v2使用集体通信（Collective Communications）运算符（例如all-reduce）在所有芯片上运行高性能推理管道。

 

Neuron SDK

亚马逊云科技Neuron是一种SDK，可优化在亚马逊云科技Inferentia和Trainium上执行的复杂神经网络模型的性能。亚马逊云科技Neuron包括深度学习编译器、运行时和工具，这些工具与TensorFlow和PyTorch等流行框架原生集成，它预装在亚马逊云科技Deep Learning AMI和Deep Learning Containers中，供客户快速开始运行高性能且经济高效的推理。

Neuron编译器接受多种格式（TensorFlow、PyTorch、XLA HLO）的机器学习模型，并优化它们以在Neuron设备上的运行。Neuron编译器在机器学习框架内调用，其中模型由Neuron Framework插件发送到编译器。生成的编译器工件称为NEFF文件（Neuron可执行文件格式），该文件又由Neuron运行时加载到Neuron设备。

Neuron运行时由内核驱动程序和C/C++库组成，后者提供API来访问Inferentia和Trainium Neuron设备。TensorFlow和PyTorch的Neuron ML框架插件使用Neuron运行时在NeuronCores上加载和运行模型。Neuron运行时将编译的深度学习模型（也称为Neuron 可执行文件格式(NEFF)）加载到Neuron设备，并针对高吞吐量和低延迟进行了优化。