Nvidia ha annunciato il progetto di integrare un’interconnessione ad alta velocità, denominata NVLink nelle sue future GPU, per consentire a GPU e CPU di condividere i dati fino a 12 volte più velocemente di quanto possano fare oggi. Una tecnica che secondo il produttore dovrebbe eliminare i colli di bottiglia e contribuire ad aprire le porte verso una nuova generazione di supercomputer exascale, che saranno 50-100 volte più veloci dei sistemi più potenti di oggi.
Il produttore includerà la tecnologia NVLink nella sua architettura GPU Pascal, che è attesa per il 2016 e che farà seguito all’architettura Maxwell presentata quest’anno. La nuova interconnessione è stata sviluppata insieme a IBM, che la integrerà nelle versioni future delle sue POWER CPU.
Oggi le GPU sono connesse alle CPU x86 tramite interfaccia PCI Express (PCIe), che limita la capacità della GPU di accedere alla memoria della CPU e che è da quattro a cinque volte più lenta dei tipici sistemi basati su CPU. PCIe rappresenta un collo di bottiglia ancora più grande tra la GPU e le CPU IBM POWER, che dispongono di una quantità maggiore di banda delle CPU x86. Quando l’interfaccia NVLink soddisferà la larghezza di banda tipica dei sistemi CPU, sarà possibile per le GPU accedere alla memoria delle CPU sfruttando appieno la loro larghezza di banda.
Nvidia afferma che l’interconnessione in questione migliorerà enormemente le prestazioni delle applicazioni. Poiché le GPU dispongono di memo memoria ma più veloce, mentre le CPU hanno più memoria, ma più lenta, le applicazioni tipicamente muovono i dati dalla rete o dal disk storage verso la memoria della CPU e poi copiano i dati nella memoria della GPU prima che possano essere processati. Sfruttando NVLink, i dati possono essere mossi tra la memoria della CPU e la memoria della GPU con velocità molto maggiori, rendendo le applicazioni accelerate da GPU più veloci.
Il trasferimento più veloce dei dati, in coppia con la Unified Memory, semplificherà la programmazione GPU. La Unified Memory consente al programmatore di considerare le memorie di CPU e GPU come un unico blocco di memoria, operando sui dati senza preoccuparsi se risiedono nella memoria della CPU o della GPU.
Sebbene le future GPU NVIDIA continueranno a offrire supporto al PCIe, la tecnologia NVLink sarà utilizzata per connettere le GPU alle CPU in grado di supportare questa interfaccia e assicureranno connessioni con un’elevata larghezza di banda direttamente tra le GPU multiple. Inyeressante notare che, pur a fronte di un’elevata larghezza di banda, NVLink è inoltre sostanzialmente più efficiente sul piano energetico (per bit trasferito) rispetto all’interfaccia PCIe.
NVIDIA ha progettato un modulo per ospitare le GPU basate su architettura Pascal con NVLink. Questo modulo GPU sarà di dimensioni pari a un terzo della misura delle schede PCIe standard utilizzate per le GPU. I connettori in fondo al modulo Pascal gli consentono di essere collegato alla scheda madre, migliorando il design del sistema e l’integrità del segnale.
Il produttoree afferma che l’interconnessione NVLink consentirà ai sistemi “accoppiati” di funzionare a 1.000 petaflop (1 x 1018 floating point operations per second), ovvero da 50 a 100 volte più velocemente dei sistemi attualmente più performanti.
