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introduce new int8 quantization API #3241
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| Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| @@ -0,0 +1,222 @@ | ||||||||||||
| # Copyright (c) Meta Platforms, Inc. and affiliates. | ||||||||||||
| # All rights reserved. | ||||||||||||
| # | ||||||||||||
| # This source code is licensed under the BSD 3-Clause license found in the | ||||||||||||
| # LICENSE file in the root directory of this source tree. | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| import copy | ||||||||||||
| import unittest | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| import torch | ||||||||||||
| from torch._inductor.utils import run_and_get_code | ||||||||||||
| from torch.testing import FileCheck | ||||||||||||
| from torch.testing._internal import common_utils | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| from torchao.quantization import ( | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig, | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig, | ||||||||||||
| quantize_, | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| from torchao.quantization.utils import compute_error | ||||||||||||
| from torchao.testing.utils import TorchAOIntegrationTestCase | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
||||||||||||
| # TODO: Refactor after https://github.com/pytorch/ao/pull/2729 is merged | ||||||||||||
| class ToyTwoLinearModel(torch.nn.Module): | ||||||||||||
| def __init__( | ||||||||||||
| self, | ||||||||||||
| input_dim, | ||||||||||||
| hidden_dim, | ||||||||||||
| output_dim, | ||||||||||||
| has_bias=False, | ||||||||||||
| dtype=None, | ||||||||||||
| device=None, | ||||||||||||
| ): | ||||||||||||
| super().__init__() | ||||||||||||
| self.dtype = dtype | ||||||||||||
| self.device = device | ||||||||||||
| self.linear1 = torch.nn.Linear( | ||||||||||||
| input_dim, hidden_dim, bias=has_bias, dtype=dtype, device=device | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| self.linear2 = torch.nn.Linear( | ||||||||||||
| hidden_dim, output_dim, bias=has_bias, dtype=dtype, device=device | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| def forward(self, x): | ||||||||||||
| x = self.linear1(x) | ||||||||||||
| x = self.linear2(x) | ||||||||||||
| return x | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @unittest.skipIf(not torch.cuda.is_available(), "Need CUDA available") | ||||||||||||
| @common_utils.instantiate_parametrized_tests | ||||||||||||
| class TestInt8Tensor(TorchAOIntegrationTestCase): | ||||||||||||
| def setUp(self): | ||||||||||||
| super().setUp() | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| self.test_shape = (32, 20) | ||||||||||||
| self.dtype = torch.bfloat16 | ||||||||||||
| self.batch_size = 32 | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| torch.manual_seed(42) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "config", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig(version=2), | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig(version=2), | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| def test_creation_and_attributes(self, config): | ||||||||||||
| """Test tensor creation, dtypes, and ranges""" | ||||||||||||
| linear = torch.nn.Linear( | ||||||||||||
| self.test_shape[1], | ||||||||||||
| self.test_shape[0], | ||||||||||||
| bias=False, | ||||||||||||
| dtype=self.dtype, | ||||||||||||
| device="cuda", | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| quantize_(linear, config) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| w = linear.weight | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| self.assertEqual(w.shape, self.test_shape) | ||||||||||||
| self.assertEqual(w.qdata.dtype, torch.int8) | ||||||||||||
| self.assertTrue(torch.all(w.qdata >= -128) and torch.all(w.qdata <= 127)) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize("dtype", [torch.bfloat16, torch.float32]) | ||||||||||||
| @common_utils.parametrize("compile", [True, False]) | ||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "config", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig(version=2), | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig(version=2), | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "sizes", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| ((128,), 256, 128), # 2D | ||||||||||||
| ((32, 128), 64, 256), # 3D | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| def test_int8_linear_variants( | ||||||||||||
| self, | ||||||||||||
| dtype: torch.dtype, | ||||||||||||
| config, | ||||||||||||
| compile: bool, | ||||||||||||
| sizes: tuple, | ||||||||||||
| ): | ||||||||||||
| """Test linear operation supports including shape and compile""" | ||||||||||||
| M, N, K = sizes | ||||||||||||
| input_tensor = torch.randn(*M, K, dtype=dtype, device="cuda") | ||||||||||||
| model = ToyTwoLinearModel(K, N, K, dtype=dtype, device="cuda").eval() | ||||||||||||
| model_q = copy.deepcopy(model) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| quantize_(model_q, config) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| self.assertEqual(model_q.linear2.weight.scale.shape, (K,)) | ||||||||||||
| self.assertEqual(model_q.linear2.weight.scale.ndim, 1) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| if compile: | ||||||||||||
| model_q = torch.compile(model_q, fullgraph=True) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| output_fp = model(input_tensor) | ||||||||||||
| output_quantized = model_q(input_tensor) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| assert compute_error(output_fp, output_quantized) > 20, ( | ||||||||||||
| f"Quantization error is too high got a SQNR of {compute_error(output_fp, output_quantized)}" | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "config", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig(version=2), | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig(version=2), | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| @common_utils.parametrize("device", ["cpu", "cuda"]) | ||||||||||||
| @common_utils.parametrize("dtype", [torch.bfloat16, torch.float16]) | ||||||||||||
| def test_slice(self, config, device, dtype): | ||||||||||||
| """Test tensor slicing with per-row quantization""" | ||||||||||||
| tensor_size = 256 | ||||||||||||
| slice_sizes = (64, 128) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| dummy = torch.nn.Linear( | ||||||||||||
| tensor_size, tensor_size, bias=False, dtype=dtype, device=device | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| quantize_(dummy, config) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| weight1 = dummy.weight.clone().narrow(0, 0, slice_sizes[0]) | ||||||||||||
| weight2 = dummy.weight.clone().narrow(1, 0, slice_sizes[1]) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| self.assertEqual(weight1.qdata, dummy.weight.qdata.narrow(0, 0, slice_sizes[0])) | ||||||||||||
| self.assertEqual(weight2.qdata, dummy.weight.qdata.narrow(1, 0, slice_sizes[1])) | ||||||||||||
| self.assertEqual(weight1.scale, dummy.weight.scale.narrow(0, 0, slice_sizes[0])) | ||||||||||||
| self.assertEqual(weight2.scale, dummy.weight.scale) | ||||||||||||
| with self.assertRaises(NotImplementedError): | ||||||||||||
| _ = dummy.weight[::2] | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "config", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig(version=2), | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig(version=2), | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| def test_index_select(self, config): | ||||||||||||
| """test that `x_0 = x[0]` works when `x` is a 2D quantized tensor.""" | ||||||||||||
| N, K = 256, 512 | ||||||||||||
| x = torch.randn(N, K, device="cuda", dtype=torch.bfloat16) | ||||||||||||
| linear = torch.nn.Linear(K, N, bias=False, dtype=torch.bfloat16, device="cuda") | ||||||||||||
| linear.weight.data = x | ||||||||||||
| quantize_(linear, config) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| x_int8 = linear.weight | ||||||||||||
| x_int8_0 = x_int8[0] | ||||||||||||
| torch.testing.assert_close( | ||||||||||||
| x_int8.dequantize()[0], x_int8_0.dequantize(), atol=0, rtol=0 | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
| "config", | ||||||||||||
| [ | ||||||||||||
| Int8DynamicActivationInt8WeightConfig(version=2), | ||||||||||||
| Int8WeightOnlyConfig(version=2), | ||||||||||||
| ], | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
| def test_dequantization_accuracy(self, config): | ||||||||||||
jerryzh168 marked this conversation as resolved.
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|
||||||||||||
| """Test dequantization accuracy separately""" | ||||||||||||
| test_data = torch.tensor([[1.0, -1.0]], dtype=torch.bfloat16, device="cuda") | ||||||||||||
| linear = torch.nn.Linear(2, 1, bias=False, dtype=torch.bfloat16, device="cuda") | ||||||||||||
| linear.weight.data = test_data | ||||||||||||
| quantize_(linear, config) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| tensor = linear.weight | ||||||||||||
| dequantized = tensor.dequantize() | ||||||||||||
| self.assertEqual(dequantized.shape, test_data.shape) | ||||||||||||
| assert compute_error(dequantized, test_data) > 20, ( | ||||||||||||
| f"Dequantization error is too high to get a SQNR of {compute_error(dequantized, test_data)}" | ||||||||||||
| ) | ||||||||||||
|
|
||||||||||||
| @common_utils.parametrize( | ||||||||||||
|
||||||||||||
| FileCheck().check_count( | |
| "torch.ops.triton.quantize_fp8_row.default(", 1 | |
| ).check_count("torch.ops.fbgemm.f8f8bf16_rowwise.default(", 1).check_not( | |
| ".run(" | |
| ).run(code[0]) |
I think we can check 1. the quantize op and then 2. the mm op extern_kernels._int_mm, in a single run (see example), that should be enough
| Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
@@ -140,7 +140,18 @@ def _slice_scale_for_dimension( | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| """ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| aten = torch.ops.aten | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| # Unsupported case for now, this would be 1 scale per data element | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| # Per-tensor quantization (scalar scale) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| if scale.numel() == 1: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| if block_size_for_dim == 1: | |
| # Scale is per-element along this dimension | |
| # Slice away as normal | |
| return aten.slice.Tensor(scale, dim, start, end, step) | |
| else: | |
| # There is blocking in this dimension | |
| # Calculate which scale elements correspond to the sliced data | |
| scale_start = start // block_size_for_dim if start is not None else None | |
| scale_end = ( | |
| (end + block_size_for_dim - 1) // block_size_for_dim | |
| if end is not None | |
| else None | |
| ) | |
| # Error on Step > 1 | |
| if step > 1: | |
| raise NotImplementedError( | |
| "Slicing with step > 1 is not implemented for scale tensors." | |
| ) | |
| return aten.slice.Tensor(scale, dim, scale_start, scale_end, 1) |
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Reverted; I miscalculated block_sizes, and this change is unrelated. The original code is already handling per-tensor and per-row.
btw, this function might be improved by separating the granularity check I think; please check #3345 for this update.
Uh oh!
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