隨著人工智能（AI）技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)于高效、快速的數(shù)據(jù)傳輸和處理變得越來(lái)越迫切。英偉達(dá)的NVLink技術(shù)一直處于技術(shù)前沿，不斷推動(dòng)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(jìn)歷程，從最初的內(nèi)部互聯(lián)到如今的超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，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(kāi)發(fā)的一種高速、低延遲的互聯(lián)技術(shù)，旨在連接多個(gè)GPU以實(shí)現(xiàn)高性能并行計(jì)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(biāo)是解決GPU之間的互聯(lián)問(wèn)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(shí)延。這使得NVLink在速率和時(shí)延上都具有優(yōu)勢(shì)，逐漸成為了PCIe的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

NVLink采用了基于差分信號(hào)線的高速串行通信技術(shù)，通過(guò)將多個(gè)Sub-Link（子鏈接）組合成Port（端口），實(shí)現(xiàn)GPU之間的快速數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)Port由多個(gè)Sub-Link組成，每個(gè)Sub-Link都由一對(duì)差分信號(hào)線構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(wèn)（DMA），進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸效率和計(jì)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(gè)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(jī)框，成為了一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對(duì)標(biāo)InfiniBand和Ethernet網(wǎng)絡(luò)。

每一代NVLink的速率都會(huì)是上一代的1.5到2倍，未來(lái)NVLink5.0預(yù)計(jì)將采用更高的速率，如200G每通道。同時(shí)，NVLink在帶寬指標(biāo)上對(duì)PCIe形成了碾壓式的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，不斷拓展著其應(yīng)用領(lǐng)域。

NVLink的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)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(duì)多個(gè)GPU單元的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行聚合和更新，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包并提高計(jì)算性能。這些改進(jìn)使得第五代NVLink在多GPU系統(tǒng)中的應(yīng)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(jìn)，NVLink將進(jìn)一步優(yōu)化其性能和效率。NVLink的未來(lái)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(yīng)用場(chǎng)景，從而滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理需求。

小結(jié)

NVLink是一種由NVIDIA開(kāi)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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