NVIDIA NVLink技术_nvidia庐nvlink csdn

去年年末，美国国家能源局宣布，橡树岭国家实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室采用新的超算系统，获得如此“大单”的两家IT公司分别是IBM和NVIDIA。

　　从官方公布的信息来看，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的新超算系统的计算速度将高达100PetaFLOPS（每秒10亿亿次），而橡树岭国家实验室的全新超算系统的计算速度更为惊人，可达150-300PetaFLOPS。这两套系统的计算速度都远超当前的全球头号超算——天河二号（每秒5.49亿亿次）。

美国国家实验室打造的全新超级计算机系统

　　据了解，之所以这两套超算系统能够拥有如此惊人的计算能力，NVIDIA的下一代GPU架构Volta和全新的NVLink技术起到了极其关键的作用。

　　尽管NVIDIA在高性能计算领域斩获颇丰，但在如此重大的超算项目中“唱主角”并不多见。日前，NVIDIA副总裁及PSG&云计算业务总经理Ashok Pandey先生和NVIDIA解决方案工程架构副总裁Marc Hamilton先生接受了媒体采访，讲出了更多的“秘密”。

　　下一代GPU架构Volta

　　谈及NVIDIA的下一代GPU架构Volta，NVIDIA解决方案工程架构副总裁Marc Hamilton先生表示暂时不能透露更多细节，但可以肯定的是，新一代的架构将会实现更高的能效、更强的性能以及更为方便编程。

“高峰”超级计算机的关键细节

　　Marc Hamilton先生强调说，在易编程特性方面，Volta进一步强化了对于“统一内存”的硬件支持。事实上，大量的能耗并非来自于计算本身，而是在数据传输过程当中，比如CPU和GPU，或者是GPU与网络等，这些数据的传输消耗了相当大的一部分能源。

　　在Volta架构当中，称之为“统一内存”，这意味着不需要来进行相应的数据传输，直接由GPU来访问CPU内存，然后CPU可以直接访问GPU内存，通过这样的一种做法，使得处理器在下一代Volta架构当中，能效得到了显著提升。也就是说，因为“统一内存”的存在，不需要有更多的数据传输，所以进一步提升了能效。

　　Marc Hamilton先生指出，NVIDIA几乎每年都会推出新的GPU，不同带的产品需要经历不同的设计阶段。新的GPU架构通常会在它发布之前2-3年的时间就开始设计，而具体的布局设计则是前一年的时间，大概就是这样的一个节奏。

　　NVIDIA的下一代GPU架构Volta大概会在两年后发布，现在已经基本完成了架构设计，并再做进一步深化的工作，所以，Volta的特性现在已基本确定。

　　Marc Hamilton先生表示，NVIDIA和IBM有一个GPU的路线图，远远不止Volta这一代GPU。这个线路图已经规划至2022年。

　　NVLink的定义及价值

　　Marc Hamilton先生指出，NVLink是一种新的、高速的、节点内的互联技术。Marc Hamilton先生否认NVLink是类似于PCIE升级版的技术。他认为，NVLink拥有非常优秀的能效比，至少是PCIE的两倍；另外，NVLink技术会发展到可以实现在CPU和GPU之间缓存的一致性，而PCIE是一种读写的模式，它并没有在缓存上面的一致性。

NVLink可实现超快的性能

　　Marc Hamilton先生指出，NVLink是OpenPOWER Foundation技术中的一部分，NVIDIA也是其中一员。而在OpenPOWER Foundation中，不仅包括IBM，还有其他一些芯片厂商，甚至是中国的芯片厂商。

　　Marc Hamilton先生的预期是，在Pascal及Volta的架构生命周期之内，一些ARM64位的CPU厂商会采用NVLink技术。退一步来说，即便是NVLink不被运用于CPU当中，那么在GPU之间，NVLink也能够带来巨大的好处。

　　可以确认的是，OpenPOWER是第一家宣布CPU支持NVLink技术的，而这对于有兴趣搭建高性能计算平台的用户来说，也是一个非常有吸引力的技术方案。

　　Marc Hamilton先生强调说，NVLink可以带来最好的并行性能，因为它具备“统一内存”的能力，所以不需要将整个应用都由CPU来完成，而是由GPU来承担一部分，籍此可实现性能的极大提升。

NVLink带来的性能提升效果极为显著

　　橡树岭国家实验室的超算系统主要会针对于开放的科学研究，会涉及很多不同的技术应用领域，比如分子动力学，燃烧技术以及神经网络技术等。超算系统通过对NVLink技术的运用，可以实现非常好的加速。

　　NVIDIA的中国战略

　　对于NVLink这么先进的技术，在中国怎么布局？NVIDIA副总裁及PSG&云计算业务总经理Ashok Pandey先生阐述了自己的观点。

　　Ashok Pandey先指出，NVIDIA非常重视中国市场，并已经规划有相应的战略。

　　首先是以应用及技术来带动。在应用层面，包括科学计算、分子动力学等科学计算的领域。另外，则是深度学习。NVLink是一个重要的技术，NVIDIA必然会教合作伙伴和客户运营该技术。

　　其次，NVIDIA要扎根中国，一定要跟中国的合作伙伴一起成长，包括浪潮、曙光、华为这些本地的合作伙伴，一起来成长。同时这些合作伙伴，各有各的重点，NVIDIA要与他们一起配合，加速NVIDIA的应用以及技术战略的实现。

　　第三，NVIDIA正在转型为平台型公司。这个时候，软件+服务是非常非常重要的，英伟达现在非常积极地把软件、CUDA等相关企业服务带入到中国。

　　Ashok Pandey先生深信不疑的是，在NVIDIA的“中国战略”之下，NVLink一定会发挥更多的优势，并体现出更多的价值。

　　采访总结：不管是Volta还是NVLink，它们所呈现出来的超强性能和巨大价值令人吃惊，这也是美国国家能源局选择NVIDIA的关键因素。不仅如此，NVIDIA在计算领域所展现出来的前瞻性也独步于“江湖”。笔者非常期待Volta和NVLink被广泛运用于中国的高性能计算领域，届时，那会是怎样的一幅胜景。