NVLink的演進：從內(nèi)部互聯(lián)到超級網(wǎng)絡

隨著人工智能（AI）技術(shù)的迅猛發(fā)展，對于高效、快速的數(shù)據(jù)傳輸和處理變得越來越迫切。英偉達的NVLink技術(shù)一直處于技術(shù)前沿，不斷推動著GPU之間和GPU與其他組件之間的互聯(lián)效率。

本文將介紹NVLink的演進歷程，從最初的內(nèi)部互聯(lián)到如今的超級網(wǎng)絡，探索其在AI芯片架構(gòu)中的重要作用。

Part 1

NVLink的起源

NVLink是NVIDIA開發(fā)的一種高速、低延遲的互聯(lián)技術(shù)，旨在連接多個GPU以實現(xiàn)高性能并行計算。與傳統(tǒng)的PCIe總線相比，NVLink提供了更高的帶寬和更低的延遲，使得GPU之間可以更加高效地共享數(shù)據(jù)和通信。

NVLink最初的目標是解決GPU之間的互聯(lián)問題。早期的GPU一定需要保留與CPU互聯(lián)的PCIe接口，因此NVLink自然而然地繼承了這一技術(shù)。

NVLink利用了Ethernet生態(tài)的成熟互聯(lián)技術(shù)，但并未完全遵循Ethernet的規(guī)范，采用了不同的調(diào)制方式以降低時延。這使得NVLink在速率和時延上都具有優(yōu)勢，逐漸成為了PCIe的競爭對手。

NVLink采用了基于差分信號線的高速串行通信技術(shù)，通過將多個Sub-Link（子鏈接）組合成Port（端口），實現(xiàn)GPU之間的快速數(shù)據(jù)傳輸。每個Port由多個Sub-Link組成，每個Sub-Link都由一對差分信號線構(gòu)成，可以實現(xiàn)高達幾百Gbps的傳輸速率。NVLink還支持內(nèi)存一致性和直接內(nèi)存訪問（DMA），進一步提高了數(shù)據(jù)傳輸效率和計算性能。

Part 2

NVLink的發(fā)展

NVLink 首次作為與 NVIDIA P100 GPU 的 GPU 互連推出，并與每個新的 NVIDIA GPU 架構(gòu)保持同步發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，NVLink逐漸走出了盒子和機框，成為了一個獨立的網(wǎng)絡設備，對標InfiniBand和Ethernet網(wǎng)絡。

每一代NVLink的速率都會是上一代的1.5到2倍，未來NVLink5.0預計將采用更高的速率，如200G每通道。同時，NVLink在帶寬指標上對PCIe形成了碾壓式的競爭優(yōu)勢，不斷拓展著其應用領(lǐng)域。

NVLink的發(fā)展經(jīng)歷了多個版本，每一代都在帶寬、延遲和能效方面有所提升。新的NVLink帶寬比上一代提高了兩倍，這意味著數(shù)據(jù)傳輸更快，GPU之間的協(xié)作更加高效。第五代NVLink還在總帶寬和性能方面有所提升。

NVSwitch3芯片集成了SHARP功能，對多個GPU單元的計算結(jié)果進行聚合和更新，減少網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包并提高計算性能。這些改進使得第五代NVLink在多GPU系統(tǒng)中的應用更加高效和靈活。

NVLink將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，隨著AI芯片架構(gòu)的不斷演進，NVLink將進一步優(yōu)化其性能和效率。NVLink的未來發(fā)展方向可能包括更高速率的互聯(lián)技術(shù)以及更廣泛的應用場景，從而滿足不斷增長的數(shù)據(jù)處理需求。

小結(jié)

NVLink是一種由NVIDIA開發(fā)并推出的高速連接技術(shù)，作為Nvidia的核心技術(shù)之一，在AI芯片領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。

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