Looped Transformers improve parameter efficiency by repeatedly applying shared Transformer blocks over multiple recurrent loops, increasing computational depth without increasing the parameter count. However, KV cache memory still scales with the number of loops, becoming a key memory bottleneck that limits batch size and inference throughput. KV cache quantization can alleviate this bottleneck, but existing methods often suffer substantial accuracy degradation at aggressive low-precision regimes. We observe that looped Transformers offer a unique opportunity: KV states across loops are highly similar. Based on this observation, we propose ResidualQuant, which uses the final-loop KV states as a reference and represents the remaining loops with low-precision residuals. Our method further combines least-square scaling and rotations applied to the residuals, as well as loop-wise mixed precision, to enable accurate quantization down to INT2 while retaining efficient reconstruction. Across multiple looped Transformer models and mathematical reasoning and code generation benchmarks, ResidualQuant consistently improves the accuracy-memory tradeoff over state-of-the-art rotation-based KV quantization. In particular, our method retains accuracy close to BF16 under mixed-precision settings while reducing theoretical KV storage by 80.7%, achieving up to 13.0% higher accuracy than the rotation-based baseline at the same memory budget. On an RTX 5090, the reduced KV memory traffic improves fixed-batch decode throughput by up to 2.73x, while the smaller memory footprint enables up to 2x larger batches, improving peak throughput by up to 4.15x.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

年度最佳? ETHZ最新《简化版Transformer》论文
专知会员服务
50+阅读 · 2023年11月29日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡图灵智库】通过基准标志匹配改善的SFM算法(ECCV)
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 9月29日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
4+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
年度最佳? ETHZ最新《简化版Transformer》论文
专知会员服务
50+阅读 · 2023年11月29日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员