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NVIDIA 宣布 NVLink 高速互联技术计画

NVIDIA (辉达) 宣布在未来的 GPU 产品中整合名为 NVIDIA NVLink 高速互联技术计画,预期可让 GPU 和 CPU 分享资料的速度比目前快 5 至 12 倍。该计画解决长久以来 GPU 和 CPU 之间资料传输的瓶颈,有助发展比目前最强大的系统快 50 至 100 倍的新一代 exascale 级超级电脑。

NVIDIA (辉达) 预期在2016年推出的 Pascal GPU 架构加入 NVLink 技术;而Pascal GPU 架构将是接续今年推出的 NVIDIA Maxwell 架构后的全新架构。全新的 NVLink 是 NVIDIA 与 IBM 共同开发的互联技术,而 IBM 也将在未来的 POWER CPU 整合此技术。

NVIDIA 宣布 NVLink 高速互联技术计画

NVIDIA (辉达) 公司 GPU 研发资深副总裁 Brian Kelleher 表示:「NVLink 技术可在 CPU 和 GPU 之间灵活地加快资料的传输速度,因而可尽情释放 GPU 的潜力,将 GPU 等待需处理资料的时间降到最低。」

IBM 公司副总裁暨 IBM 院士 Bradley McCredie 表示:「NVLink 可加速 CPU 和GPU 之间的资料交换传输速度,因此可藉由运算系统提升资料的处理量,以及克服目前加速运算面临的主要瓶颈。NVLink 可藉由经过加速的 CPU-GPU 系统,让开发人员更容易为高效能和资料分析的应用进行修改。我们深信这项技术会成为我们 OpenPOWER 生态体系的另一个重大贡献。」

由于 NVLink 技术可紧密结合 IBM POWER CPU 和 NVIDIA TeslaR GPU , POWER 资料中心生态体系可完全将 GPU 加速运用到高效能运算、资料分析和机器学习等等广泛的应用中。

优于PCI Express 3.0的功能
今天的 GPU 是透过 PCI Express (PCIe) 介面连接到 x86 架构的 CPU ,这会限制了 GPU 对 CPU 记忆体系统的存取能力,而且其速度会比典型的 CPU 记忆体系统慢 4 至 5 倍。PCIe 甚至可说是 GPU 与 IBM POWER CPU 之间的重大瓶颈,但重点是 IBM POWER CPU 比 x86 架构的 CPU 有更多频宽。由于 NVLink 介面可符合典型 CPU 记忆体系统的频宽,因此它可让 GPU 以最高的频宽存取 CPU 记忆体。

高频宽互连技术将可大幅提升软体应用的效能。由于记忆体系统之间的差异——GPU 的记忆体速度快但容量小,而 CPU 的记忆体容量大但速度慢,各种加速运算应用通常会将资料从网路或磁碟储存移到 CPU 记亿体,然后会在资料被 GPU 处理前将资料複製到 GPU 记忆体。有了 NVLink 后,CPU 记忆体和 GPU 记忆体之间的资料传输速度会快上许多,大幅提升各种 GPU 加速应用的执行速度。

统一记忆体功能
更快的资料传输速度,加上另一项名为统一记忆体 (Unified Memory) 的功能,将可简化 GPU 加速器的编程作业。统一记忆体可让程式设计人员将 CPU 和 GPU 记忆体视为一个记忆体区块。因此程式设计人员可在资料运作时,无需顾虑资料究竟是在 CPU 或 GPU 的记忆体中。

虽然 NVIDIA GPU 未来仍会支援 PCIe 介面,但是 NVLink 技术将会用作连结GPU 和支援 NVLink 的 CPU ,并在多颗 GPU 之间提供直接的高频宽连结。此外, NVLink 除了有非常高的频宽之外,更可在每位元传输方面比 PCIe 节省许多电力。

NVIDIA (辉达) 更设计了一款模组以搭配支援 NVLink 的全新 Pascal 架构 GPU 。这款模组的体积只有现今 GPU 使用的 PCIe 板的三分之一。透过 Pascal 模组底部的连接器,该模组可以直接与主机板连接,提升系统设计和讯号完整度。

NVLink 高速互联技术可实现高度连结的系统,有助高度节能和扩充式的 exascale级超级电脑之发展,这些超级电脑的执行速度高达 1,000 petaflop (每秒可达 1 x 1018浮点运算 ) ,或者比目前最快的超级电脑快 50 至 100 倍。