英伟达NVLink技术深度分析
NVLink,NVIDIA 专属互连技术,在 HPC 和 AI 领域举足轻重。
NVLink 解决方案包括 NVSwitch 芯片、NVLink 服务器和交换机,可实现多 GPU 系统的高带宽、低延迟通信。
凭借每秒 300 GB 的双向数据传输速率,NVLink 显著提升了计算能力,支持大型数据集和复杂模型的快速处理。
什么是NVIDIA NVLink
NVLink,一种突破性的服务器内GPU通信协议,旨在消除通信瓶颈。它提供直连互连,每条通道可达112Gbps,比PCIe Gen5快3倍,释放了GPU的全部潜力。
NVLink:高速 GPU 互连技术
NVLink 简化了 GPU 之间的直接互连,提供以下优势:
* 高速、点对点网络,减少了通信开销。
* 随着 GPU 架构演进而不断优化,从 NVLink1 到 NVLink4。
* 不同版本之间在连接方式、带宽和性能上有所差异:
* NVLink 1.0-3.0:点对点连接,带宽从 80GB/s 到 600GB/s。
* NVLink 4.0:多路复用连接,带宽高达 1.2TB/s。
NVSwitch芯片
NVIDIA NVSwitch:提升服务器通信和带宽
NVSwitch 芯片是一款物理连接器,通过高速 NVLink 接口连接多块 GPU。第三代 NVSwitch 支持每对 GPU 以 900 GB/s 的速率互连,大幅提升服务器内部通信和带宽,助力高效数据处理。
NVSwitch3芯片搭载64个NVLink4端口,提供无与伦比的双向带宽:3.2 TB/s。其独特之处在于SHARP功能,可显著减少网络数据包,聚合多个GPU单元的计算结果,从而提升计算性能。
NVLink服务器
NVLink服务器采用NVLink和NVSwitch技术连接GPU,提供无与伦比的GPU互联性。这些服务器通常用于高性能计算,如英伟达的DGX系列服务器和OEM HGX服务器。
2022年推出NVIDIA DGX H100服务器,这是世界上第一个基于NVIDIA DGX第四代系统的AI平台。该服务器以先进的NVIDIA H100 GPU为动力,提供无与伦比的性能和可扩展性。
NVLink服务器在关键领域不可或缺,提供强大的计算能力和高效数据处理。这些领域包括:
* 科学计算
* 人工智能
* 大数据处理
* 数据中心
NVLink交换机
英伟达 NVLink 交换机是一款 1U 设备,提供 32 个 OSFP 端口,每个端口支持 8 个 112G PAM4 通道。其内部搭载 2 个 NVSwitch3 芯片,可无缝连接主机上的 GPU 设备,为企业级数据中心和高性能计算提供卓越的网络能力。
NVLink网络
NVSwitch 物理交换机通过连接多个 NVLink GPU 服务器创建高速 NVLink 网络。它提供数据隔离和安全性,每个服务器拥有独立的地址空间。
该系统在启动时自动建立网络连接,并允许在运行时动态更改地址。NVLink 网络解决 GPU 之间的带宽限制和通信效率问题。
NVLink网络,专用于GPU服务,独立于IP以太网,提供卓越的性能:
* 数据传输速率高达200Gb/s
* 低延迟,可实现更快的响应时间
* 专用连接,提高可靠性和安全性
InfiniBand网络 VS NVLink网络
InfiniBand网络和NVLink网络是在高性能计算和数据中心应用中使用的两种不同的网络技术。它们有以下区别:
架构和设计:InfiniBand网络是一种采用多通道、高速串行连接的开放标准网络技术,支持点对点和多播通信。NVLink网络是由英伟达(NVIDIA)开发的专有技术,旨在实现GPU之间的高速直连。
应用场景:InfiniBand网络广泛应用于高性能计算集群和大规模数据中心。NVLink网络主要用于大规模GPU集群、HPC、人工智能等领域。
带宽和延迟:InfiniBand网络提供高带宽和低延迟的通信,提供更高的吞吐量和更短的传输延迟。NVLink网络为GPU之间提供更高的带宽和更低的延迟,以支持快速数据交换和协同计算。以下是使用NVLink网络的H100和使用InfiniBand网络的A100之间的带宽比较。
结论
NVIDIA NVLink 革命性技术,赋能高性能计算和 AI。它显著提升 GPU 间通信,增强性能,实现无缝并行处理。作为高性能计算和人工智能应用的基石,NVLink 的重要性随着计算领域的发展将持续增长,推动技术创新。
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