在【LLM】LLM 中 token 簡介與 bert 實操解讀一文中對 LLM 基礎定義進行了介紹，本文會對 LLM 中增量解碼與模型推理進行解讀。

一、LLM 中增量解碼定義

增量解碼（Incremental Decoding）是指在自回歸文本生成過程中，模型每次只計算并生成一個新的 token，并且會利用之前計算得到的中間結果，而不需要重新計算整個序列的表示，以此來提高生成效率和減少計算資源消耗。

在 GPT 系列模型生成對話回復、文章續寫等場景中廣泛應用了增量解碼。

二、增量解碼工作過程

1. 初始輸入：在生成文本時，首先輸入一個初始的文本序列（比如一個問題或者提示詞 ），模型通過 Prefill 階段計算這個初始序列的隱藏狀態，同時生成并緩存與注意力機制相關的鍵（Key）和值（Value）矩陣，即 KV 緩存（KV Cache） 。
2. 逐個生成 token：接下來進入解碼階段，模型會基于上一步生成的 token 和緩存的 KV 矩陣，計算當前位置的隱藏狀態，然后預測下一個 token。例如，在生成第一個 token 后，將其與之前緩存的 KV 矩陣結合，計算得到第二個 token 的隱藏狀態，進而預測第二個 token 。每生成一個新的 token，模型就更新相關的計算狀態，但不需要重新計算整個輸入序列的隱藏狀態，只是在之前計算結果的基礎上增量式地進行計算。
3. 循環直至結束：重復上述步驟，直到達到預設的結束條件，比如生成了特定的結束標記、達到了最大文本長度限制或者滿足了其他停止生成的條件 。 總之，增量解碼通過復用計算結果和 KV 緩存，可以有效提升自回歸模型文本生成的效率和性能。

注意：當 KV cache 的長度超出閾值（例如 1024KB）會進行清理，清理策略取決于大模型的處理策略，有滑動窗口（清理最早的）和全部清理等。

三、新 token 選擇

模型在生成新 token 時，從可能的下一個詞表（token）中選擇一個特定的詞。詞表中有多個詞，詞的個數可以理解為 vocab size，其中每個位置的大小表示選取這個 token 的概率，如何基于這個信息選擇合適的 token 作為本次生成的 token。

• 貪婪采樣（Greedy Sampling） 在每一步，模型選擇概率最高的詞作為下一個詞。這種方法快速且計算成本低，但它可能導致重復。
• 隨機采樣（Random Sampling） 模型根據概率分布隨機選擇下一個詞。這種方法能夠引入隨機性，從而生成更多樣化的文本。但是，隨機性也可能導致文本質量下降，因為模型可能選擇低概率但不相關的詞。
• Top-k 采樣（Top-k Sampling） 這種方法首先選擇 k 個最可能的詞，然后從這個子集中隨機選擇下一個詞。這種方法旨在平衡貪婪采樣的確定性和隨機采樣的多樣性。

四、Prompt（提示詞）

Prompt 是用戶與 LLM 交互的入口，Prompt 進入 Prefill 階段處理，并成為生成后續內容的“上下文語境”。其核心作用是引導模型生成特定類型、風格或內容的輸出。簡單來說，Prompt 就是你告訴模型 “要做什么” 的一段話。

在大模型推理中，Prompt 是用戶與模型交互的起點，它在 Prefill 階段被模型處理，作為生成后續內容的基礎。例如：

Prompt: "請寫一首關于秋天的詩。"

LLM 根據此提示生成對應內容。

設計優質 Prompt 是激發 LLM 能力的關鍵，需要明確任務、約束條件和期望輸出，例如：明確任務指令/給出格式規范/提供上下文例子

五、模型推理：Prefill 與 Decode

參考鏈接：https://blog.csdn.net/firehadoop/article/details/146341556

LLM 推理分為兩個階段：

1. Prefill 階段（批量處理）

• 輸入 token 序列一次性通過所有層。
• 并行計算生成每個 token 的 Key-Value （KV） 緩存，用于后續的高效生成。

1. Decode 階段（自回歸處理）

• 每次生成一個新 token，需要經過模型所有層。
• 依賴 Prefill 階段生成的 KV 緩存。
• 推理過程是串行的，需等待前一個 token 生成完畢。

通過 KV Cache，避免了重復計算，提高生成效率。

prefill 與 decode 的關系類似于接力賽：Prefill 階段跑完第一棒，然后 Decode 階段接過接力棒，一個接一個地完成余下的路程。

以查詢 “介紹一下愛因斯坦” 為例，其核心流程如下：

5.1 初始化階段（Prefill）

• 輸入完整 prompt：“介紹一下愛因斯坦”
• 模型處理輸入并生成初始 KV 緩存（存儲注意力機制的鍵值對）
• 生成第一個輸出 token：“愛”

5.2 循環迭代解碼階段（Deocde）

• 關鍵機制：每次循環僅處理單個新 token，復用之前緩存的 KV 矩陣，計算復雜度從 O（N^2） 降至 O（N）。
• 輸出連貫性：新 token 的生成依賴于歷史所有 token （原始輸入+已生成內容）的語義信息，確保上下文邏輯一致。

5.3 小結

未來會再介紹 LLM 中評價指標與訓練部署～

六、MoE 簡介

一般來說，一個 MoE layer 包含 N 個 Experts（FFN 網絡）和一個 Gating Network。其中 Gating Network 可以將一個 token routing（Token 路由）到少數的專家進行計算。可參考下圖：

• 把不同領域專家模型（比如數學專家 LLM、編程專家 LLM ），抽象成 “專家 Token” 塞進一個 “元模型（meta LLM）” 的詞表。
• 用戶輸入問題時，元模型生成特殊 Token 來 “路由”（決定調用哪個專家模型 ）。比如遇到數學題，就觸發 “數學專家 Token”，讓數學專家 LLM 處理；遇到編程問題，調用 “編程專家 Token”。

總結：Token routing 就是給不同重要性、不同功能的 Token，規劃調用不同專家模型，讓大模型更聰明分配算力、協同專家能力，最終實現 “又快又準又省資源” 的推理。

從整體看，MoE 在 LLM 模型的什么位置呢？如下圖：

參考 https://github.com/jingyaogong/minimind?tab=readme-ov-file

me-ov-file

[外鏈圖片轉存中…(img-yOYHNEwg-1756030828642)]

[外鏈圖片轉存中…(img-wwGuNHge-1756030828642)]

以上就是本文的全部介紹啦～