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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