Los secretos de NVLink, el as en la manga de Nvidia para aumentar la performance
El objetivo de la tecnología NVLink consiste en incrementar el ancho de banda total entre la GPU y los demás componentes de un sistema, derivando en drásticas mejoras de performance. NVLink busca canalizar la comunicación entre GPUs, CPUs y chipset de una computadora por fuera del bus PCI Express, evitando los cuellos de botella que se generan en éste.
En las PCs modernas, las GPUs (al igual que otros componentes) se conectan por medio de líneas PCI Express a la CPU o al chipset de la motherboard. Para algunas GPUs, las líneas PCI Express por sí solas ofrecen el suficiente ancho de banda como para evitar los cuellos de botella, pero para las GPUs de alto rango y para las configuraciones de múltiples GPUs, tanto la cantidad de líneas PCI Express como el ancho de banda total resultan insuficientes para cubrir las necesidades de intercambio de información.
Para mejorar la situación de las GPUs, algunos fabricantes de motherboards ocasionalmente optan por usar chips PLX, los cuales pueden ayudar a hacer un mejor aprovechamiento del ancho de banda de las líneas PCI Express provenientes de la CPU, pero el ancho de banda general no se incrementa en forma efectiva. La solución de Nvidia para este problema se denomina NVLink.
Según Nvidia, NVLink es la primera tecnología de interconexión de alta velocidad del mundo especial para GPUs, y permite que la información se transfiera entre las GPUs y las CPUs entre 5 y 12 veces más rápido que lo que se logra únicamente con PCI Express. La empresa también asegura que la performance de las aplicaciones puede elevarse al doble cuando se usa NVLink, en comparación con usar PCI Express.
Los programas que utilizan el algoritmo de transformación rápida de Fourier (FFT, Fast Fourier Transform), el cual es empleado en forma intensiva en análisis sísmico, procesamiento de señales, procesamiento de imágenes y resolución de ecuaciones diferenciales, son los que obtienen el mayor incremento de performance. Estas clases de aplicaciones se usan comúnmente en servidores, y suelen sufrir el impacto de los cuellos de botella del bus PCI Express.
Otras aplicaciones utilizadas en diversos campos de investigación también obtienen mejoras de performance gracias a NVLink. Según Nvidia, la aplicación AMBER, empleada para estudiar el comportamiento de materiales mediante la simulación de estructuras moleculares, consigue incrementos de performance del orden del 50 por ciento gracias al uso de NVLink.
Cuando se colocan dos GPUs dentro de un mismo sistema, pueden unirse por dos vínculos NVLink, los cuales son capaces de proveer 20 GB/seg. cada uno, totalizando un ancho de banda de 80 GB/seg. entre las dos GPUs. Debido a que las GPUs no necesitan comunicarse usando el ancho de banda de PCI Express, se libera ancho de banda adicional para que la CPU envíe información a las GPUs.
Nvidia informó que IBM está actualmente integrando vínculos NVLink en futuros modelos de CPUs de su línea Power, y que el Departamento de Energía de EE.UU. utilizará tecnología NVLink en una futura supercomputadora.
