• Thứ Bảy, 19/04/2014 07:05 (GMT+7)

    Kết nối NVLink tăng tốc dữ liệu giữa GPU và CPU

    Đông Quân
    Công nghệ NVLink do Nvidia và IBM đồng phát triển nhằm mở rộng băng thông dữ liệu giữa GPU và CPU nhanh hơn từ 5 đến 12 lần so với giao tiếp PCI Express đồng thời tiết kiệm năng lượng hơn trong mỗi bit dữ liệu truyền đi.

    Sau kiến trúc Maxwell, Nvidia cho biết đã lên kế hoạch tích hợp một kết nối tốc độ cao, có tên gọi NVLink vào thế hệ GPU kiến trúc Pascal của hãng, dự kiến sẽ được tung ra thị trường vào năm 2016.

    NVLink cung cấp kết nối băng thông tốc độ cao trực tiếp giữa nhiều GPU nhằm khai thác tối đa sức mạnh của chúng.

    Công nghệ NVLink do Nvidia và IBM đồng phát triển với mục đích mở rộng băng thông dữ liệu giữa GPU và CPU nhanh hơn từ 5 đến 12 lần so với giao tiếp PCI Express. Điều này giúp loại bỏ tình trạng nghẽn cổ chai trong việc truy xuất dữ liệu đồng thời mở ra khả năng xây dựng siêu máy tính mới thế hệ exa (exascale supercomputer) có khả năng tính toán nhanh gấp 50 - 100 lần so với những hệ thống mạnh nhất hiện nay.

    Theo ông Brian Kelleher, phó chủ tịch mảng GPU Engineering của Nvidia cho biết công nghệ NVLink sẽ khai thác hết tiềm năng của GPU bằng việc cải thiện đáng kể tốc độ trao đổi dữ liệu giữa CPU và GPU, giảm thiểu thời gian GPU phải chờ dữ liệu xử lý từ CPU và ngược lại.

    Công nghệ NVLink giúp các nhà phát triển dễ dàng chỉnh sửa, phân tích dữ liệu ứng dụng nhanh hơn dựa vào ưu thế kết nối tốc độ cao này. Bên cạnh đó, NVLink tạo kết nối chặt chẽ giữa dòng CPU Power của IBM và GPU Tesla của Nvidia.

    Các máy chủ IBM Power có thể tận dụng tốt hơn bộ tăng tốc đồ họa GPU trong các ứng dụng xử lý tính toán phức tạp, phân tích dữ liệu và khả năng máy tính tự học hỏi để đáp ứng nhu cầu người dùng. Công nghệ này là yếu tố quan trọng đóng góp vào sự phát triển hệ sinh thái OpenPOWER, ông Bradley McCredie, đại diện IBM chia sẻ.

    Sơ đồ khối cho thấy sự khác biệt trong phương thức truy xuất dữ liệu giữa CPU và GPU qua giao tiếp PCI Express (trên) và NVLink (dưới).

    Hiện tại, GPU sử dụng kết nối PCI Express để giao tiếp với CPU và băng thông tối đa của giao tiếp này vẫn chậm hơn từ 4 – 5 lần so với băng thông bộ nhớ CPU. Điều này dẫn đến tình trạng nghẽn cổ chai khi GPU cần truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ CPU.

    Vì vậy việc phát triển kết nối tốc độ cao NVLink với băng thông dữ liệu nhanh hơn từ 5 - 12 lần so với PCI Expres giúp GPU có thể truy cập được bộ nhớ CPU ở băng thông cao nhất có thể, giúp tăng tốc các ứng dụng dựa trên GPU và qua đó cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể của hệ thống.

    Ngoài NVLink, GPU kiến trúc Pascal cũng ứng dụng công nghệ bộ nhớ hợp nhất (Unified Memory), trong đó bộ nhớ CPU (host memory) và GPU (device memory) có thể tham chiếu lẫn nhau. Cụ thể bộ nhớ GPU có thể đọc dữ liệu từ bộ nhớ CPU và ngược lại. Unified Memory cho phép xem bộ nhớ CPU và GPU như một thể thống nhất và nhà lập trình có thể quản lý dữ liệu mà không phải lo ngại liệu dữ liệu đang nằm trên bộ nhớ CPU hay GPU.

    Mẫu GPU kiến trúc đồ họa Pascall hỗ trợ NVLink của Nvidia.

    Trong tương lai, Nvidia vẫn tiếp tục hỗ trợ chuẩn giao tiếp PCI Express trong khi công nghệ NVLink sẽ được dùng trong những hệ thống trang bị nhiều GPU, cung cấp kết nối băng thông tốc độ cao trực tiếp giữa nhiều GPU nhằm khai thác tối đa sức mạnh của chúng. Ngoài ra, kết nối NVLink còn mang lại hiệu quả về mặt sử dụng năng lượng trên mỗi bit dữ liệu so với PCI Express.

    Đại diện Nvidia cho biết thêm hãng đã thiết kế một module GPU kiến trúc đồ họa Pascall hỗ trợ NVLink. Kích thước mẫu module này chỉ bằng 1/3 so với card đồ họa PCI Express hiện nay và có thể gắn trực tiếp trên bo mạch chủ. Dự kiến những sản phẩm đầu tiên hỗ trợ NVLink sẽ được hãng tung ra thị trường trong năm 2016.