Deploying Large Language Models (LLMs) on mobile devices enhances privacy and reduces latency, but is severely constrained by hardware inefficiencies. We present the first comprehensive, cross-layer measurement study of mobile LLM inference, spanning five mainstream frameworks (e.g., llama.cpp and GENIE) and three hardware backends (CPU, GPU, and NPU). To enable this analysis, we develop PowerBench, a fine-grained profiling tool that measures LLM throughput and provides the first backend-specific energy attribution for mobile LLM inference, going beyond traditional device-level measurements. We further conduct hardware microbenchmarks to characterize the memory-system performance and compute capabilities of mobile CPUs, GPUs, and NPUs. Our study yields three critical insights: (1) Framework-induced performance gaps are substantially amplified on NPUs, reaching up to $10\times$ due to differences in offloading strategies, hardware-underutilizing operators, and activation quantization strategies. (2) We identify a distinct ``phase split,'' in which NPUs excel at compute-bound prefilling, while CPUs outperform all other backends in memory-bound decoding. This split is driven by NPUs' preference for large, fixed-shape workloads, which conflicts with the small-kernel, dynamic nature of decoding. (3) Backend-specific profiling uncovers substantial scheduling headroom missed by prior work. Suboptimal thread configurations, uncoordinated NPU sleep latencies, and CPU polling intervals result in unnecessary energy consumption. For example, tuning CPU frequency alone reduces energy consumption by up to $39.7\%$. Leveraging these findings, we estimate that an energy-oriented configuration can reduce energy consumption by up to $53.2\%$ on the NPU backend across three datasets, highlighting the substantial potential for further efficiency improvements in mobile LLM deployment.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

综述:面向移动端大语言模型的隐私与安全
专知会员服务
19+阅读 · 2025年9月7日
揭示生成式人工智能 / 大型语言模型(LLMs)的军事潜力
专知会员服务
32+阅读 · 2024年9月26日
大型语言模型(LLMs),附Slides与视频
专知会员服务
71+阅读 · 2024年6月30日
WSDM 2024| LLMs助力图学习?基于大模型的图数据增强
专知会员服务
27+阅读 · 2023年11月19日
如何检测LLM内容?UCSB等最新首篇《LLM生成内容检测》综述
站在BERT肩膀上的NLP新秀们(PART I)
AINLP
30+阅读 · 2019年6月4日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
一文读懂「Attention is All You Need」| 附代码实现
PaperWeekly
37+阅读 · 2018年1月10日
YesOfCourse团队在Kaggle文本匹配竞赛中获得优异成绩
中国科学院网络数据重点实验室
10+阅读 · 2017年6月15日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
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
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 · 10月15日
VIP会员
最新内容
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
8+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
13+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
8+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
12+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
16+阅读 · 10月15日
现代电磁战:集成式系统簇时代如何实现频谱优势
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017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
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
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