NVLink Là Gì? Khám Phá Những Ưu Điểm Nổi Bật Của NVLink

NVLink là gì? Yêu cầu tính toán ngày càng tăng trong lĩnh vực AI và HPC đang thúc đẩy nhu cầu về các hệ thống multi-node, multi-GPU với khả năng giao tiếp liền mạch, tốc độ cao giữa mỗi GPU. Để xây dựng nền tảng tính toán mạnh mẽ và liên kết từ đầu đến cuối có thể đáp ứng tốc độ kinh doanh, cần có một kết nối nhanh chóng, có khả năng mở rộng. NVLink đã xuất hiện và nhanh chóng trở thành một chuẩn kết nối tốc độ cao cho các GPU và CPU.

Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết hơn về công nghệ NVLink, hãy cùng tìm hiểu nhé!

NVLink là gì?

NVLink được hình thành bởi một giao thức phần mềm mạnh mẽ, là một kết nối tốc độ cao cho các GPU và CPU, thường được truyền qua nhiều cặp dây in trên bo mạch máy tính. Nó cho phép bộ xử lý gửi và nhận dữ liệu từ các nhóm bộ nhớ dùng chung với tốc độ cực nhanh.

NVLink hiện đã có thế hệ thứ tư, nó kết nối máy chủ (server) và bộ xử lý được tăng tốc với tốc độ lên đến 900 gigabyte mỗi giây (GB/s). Gấp 7 lần băng thông của PCIe Gen 5, giao tiếp được sử dụng trong các máy chủ x86 thông thường. Và NVLink cũng có hiệu suất năng lượng gấp 5 lần so với PCIe Gen 5, nhờ việc truyền dữ liệu tiêu thụ chỉ 1.3 picojoules cho mỗi bit.

Quá trình phát triển NVLink

Được giới thiệu lần đầu tiên như một giao tiếp kết nối GPU với GPU NVIDIA P100, NVLink đã từng bước phát triển với mỗi kiến trúc GPU mới của NVIDIA.

Tìm hiểu NVLink là gì bạn cần biết năm 2018, NVLink đã nổi bật trong lĩnh vực tính toán hiệu suất cao khi kết nối GPU và CPU trên hai siêu máy tính mạnh nhất thế giới, Summit và Sierra. Các hệ thống này, được cài đặt tại Viện Nghiên cứu Oak Ridge và Lawrence Livermore, đã mở rộng ranh giới của khoa học trong các lĩnh vực như khám phá thuốc, dự đoán thảm họa tự nhiên và nhiều lĩnh vực khác.

Năm 2020, NVLink thế hệ thứ ba đã tăng gấp đôi băng thông tối đa mỗi GPU lên 600GB/s, đóng gói hàng tá kết nối trong mỗi GPU NVIDIA A100 Tensor Core. A100 cung cấp sức mạnh cho siêu máy tính trí tuệ nhân tạo trong các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp, dịch vụ điện toán đám mây và các phòng thí nghiệm tính toán hiệu suất cao trên khắp thế giới.

Hiện nay, 18 kết nối NVLink thế hệ thứ tư được tích hợp trong một GPU NVIDIA H100 Tensor Core duy nhất. Công nghệ này đã đảm nhận một vai trò chiến lược mới, cho phép các CPU và bộ tăng tốc tiên tiến nhất trên hành tinh có khả năng hoạt động.

>> Xem thêm: Tensor Core là gì?

Liên kết Chip-to-Chip

Hiểu NVLink là gì đừng quên NVIDIA NVLink-C2C là một phiên bản của kết nối tại mức bo mạch để kết nối hai bộ xử lý trong cùng một gói, tạo thành một siêu chip. Ví dụ, nó kết nối hai chip CPU để tạo ra 144 lõi Arm Neoverse V2 trong siêu chip NVIDIA Grace CPU, một bộ xử lý được xây dựng để cung cấp hiệu suất tiết kiệm năng lượng cho người dùng đám mây, doanh nghiệp và tính toán hiệu suất cao (HPC).

NVIDIA NVLink-C2C cũng kết hợp với CPU Grace và GPU Hopper để tạo ra siêu chip Grace Hopper. Nó tích hợp tính toán tăng tốc cho các tác vụ HPC và trí tuệ nhân tạo (AI) khó khăn nhất trên thế giới vào một con chip duy nhất.

Một trong những máy tính đầu tiên sử dụng Grace Hopper, Alps – một siêu máy tính AI dự kiến sẽ được sử dụng tại Swiss National Computing Center. Khi ra mắt, hệ thống hiệu suất cao này sẽ làm việc trên các vấn đề khoa học lớn trong các lĩnh vực từ thiên văn học đến hóa học lượng tử.

Biết rõ NVLink là gì, ta thấy Grace và Grace Hopper cũng rất phù hợp để mang lại hiệu suất tiết kiệm năng lượng cho các khối công việc điện toán đám mây đòi hỏi khắt khe.

Ví dụ, Grace Hopper là một bộ xử lý lý tưởng cho các hệ thống đề xuất. Các công cụ kinh tế này của Internet thường yêu cầu truy cập nhanh, hiệu quả vào nhiều dữ liệu nhằm cung cấp hàng nghìn tỷ kết quả cho hàng tỷ người dùng hàng ngày.

Ngoài ra, NVLink được sử dụng trong một system-on-chip mạnh mẽ cho ngành ô tô, bao gồm các vi xử lý NVIDIA Hopper, Grace và Ada Lovelace. NVIDIA DRIVE Thor là một máy tính trên ô tô kết hợp các chức năng thông minh như bảng điều khiển kỹ thuật số, giải trí, lái tự động, đỗ xe và nhiều chức năng khác vào một kiến trúc duy nhất.

Liên kết LEGO của máy tính

Tìm hiểu NVLink là gì, ta nhận ra NVLink cũng hoạt động như socket được đóng vào một mảnh LEGO. Đây là cơ sở để xây dựng siêu hệ thống nhằm giải quyết những công việc HPC và trí tuệ nhân tạo lớn nhất. Ví dụ, NVLink trên cả tám GPU trong một hệ thống NVIDIA DGX chia sẻ kết nối nhanh, trực tiếp qua chip NVSwitch. Cùng nhau, chúng tạo ra một mạng NVLink trong đó mọi GPU trong máy chủ là một phần của một hệ thống duy nhất.

Để đạt được hiệu suất cao hơn, các hệ thống DGX có thể được xếp chồng thành các đơn vị mô-đun gồm 32 máy chủ, tạo thành một cụm máy tính mạnh mẽ và hiệu quả.

Người dùng có thể kết nối một khối mô-đun gồm 32 hệ thống DGX thành một siêu máy tính trí tuệ nhân tạo duy nhất bằng cách kết hợp mạng NVLink bên trong DGX và cấu trúc Infiniband chuyển đổi NVIDIA Quantum-2 giữa chúng.

Để đạt được hiệu suất cao hơn, người dùng có thể sử dụng siêu máy tính trí tuệ nhân tạo trong đám mây như máy tính mà Microsoft Azure đang xây dựng với hàng chục nghìn GPU A100 cũng như H100. Đây là dịch vụ được sử dụng bởi các nhóm như OpenAI để huấn luyện một số mô hình AI phát sinh lớn nhất thế giới.

Ưu điểm của NVLink là gì?

• Băng thông lớn: NVLink cung cấp băng thông dữ liệu cao hơn so với các giao tiếp khác như PCIe. Điều này cho phép truyền tải dữ liệu nhanh chóng giữa các card đồ họa và thành phần khác, tối ưu hóa hiệu suất xử lý và tính toán.
• Độ trễ thấp: NVLink giảm thiểu độ trễ trong việc truyền dữ liệu, cho phép các thành phần giao tiếp với nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả. Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu xử lý thời gian thực như trí tuệ nhân tạo và tác vụ tính toán phức tạp.
• Tính toán song song tối ưu hóa: Khả năng kết nối song song giữa các card đồ họa thông qua NVLink giúp tối ưu hóa tính toán song song. Các tác vụ đòi hỏi xử lý đồ họa và tính toán phức tạp có thể được chia thành các phần nhỏ và thực hiện đồng thời trên nhiều card, tăng cường hiệu suất.
• Tích hợp bộ nhớ: NVLink cho phép các card đồ họa chia sẻ bộ nhớ với nhau một cách hiệu quả hơn. Điều này đồng nghĩa với việc dữ liệu có thể được truy cập từ nhiều nguồn một cách nhanh chóng và liên tục, cải thiện hiệu suất xử lý và trải nghiệm người dùng.
• Tiết kiệm năng lượng: NVLink được thiết kế với hiệu suất năng lượng cao. So với các giao tiếp truyền thống như PCIe, NVLink tiêu thụ ít năng lượng hơn khi truyền dữ liệu, giúp tăng cường hiệu suất toàn diện của hệ thống mà không gây tốn nhiều năng lượng.

Ứng dụng của NVLink là gì?

Deep Learning và trí tuệ nhân tạo (AI)

NVLink được sử dụng rộng rãi trong các mô hình deep learning và trí tuệ nhân tạo. Khả năng kết nối song song giữa các card đồ họa thông qua NVLink cho phép các mạng neural lớn được xử lý nhanh chóng và hiệu quả hơn, tăng cường khả năng học và dự đoán.

Khoa học máy tính và tính toán khoa học

Các ứng dụng trong lĩnh vực khoa học máy tính và tính toán khoa học cũng được hưởng lợi từ NVLink. Các tác vụ tính toán phức tạp như mô phỏng, phân tích dữ liệu lớn và nghiên cứu khoa học có thể được thực hiện với hiệu suất cao hơn nhờ khả năng tính toán song song và băng thông lớn.

Đồ họa và thiết kế 3D

Tìm hiểu về ứng dụng của NVLink là gì, đừng quên trong lĩnh vực đồ họa và thiết kế 3D, NVLink cung cấp khả năng xử lý đồ họa mạnh mẽ, giúp tạo ra các mô hình 3D phức tạp và chất lượng cao. Các công việc làm việc với đồ họa chuyển động, thiết kế sản phẩm và hoạt hình 3D có thể được thực hiện một cách trơn tru và nhanh chóng.

Nghiên cứu y sinh và dược phẩm

Trong lĩnh vực y học, NVLink có thể được sử dụng để tăng cường khả năng tính toán trong việc phân tích dữ liệu y sinh, mô phỏng phản ứng hóa học và phát triển dược phẩm. Các tác vụ phức tạp có thể được thực hiện nhanh chóng hơn, giúp nâng cao hiệu suất nghiên cứu và phát triển.

Mạng lưới và cơ sở hạ tầng

Trong các môi trường mạng lưới và cơ sở hạ tầng, NVLink cung cấp khả năng xử lý và tính toán mạnh mẽ, hỗ trợ việc quản lý và tối ưu hóa tài nguyên mạng, đồng thời tăng cường hiệu suất truyền dẫn dữ liệu.

Lời kết

Bài viết đã trình bài cụ thể NVLink là gì, ưu điểm cũng như ứng dụng của nó. Từ việc kết nối các GPU và CPU trong siêu máy tính mạnh nhất đến khả năng tối ưu hóa tính toán và trí tuệ nhân tạo, NVLink đang là một phần không thể thiếu trong tương lai của công nghệ.

Cảm ơn các bạn đã dành thời gian theo dõi bài viết, hãy tiếp tục tìm hiểu những thông tin bổ ích khác trên Website hoặc Fanpage của Máy Chủ Sài Gòn nhé!