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NVIDIA presenta la primera interfaz de conexión de alta velocidad para GPU, con la que abre el camino al cálculo a exaescala


Nota de Nvidia, el 30 Marzo 2014 | Leído 46 veces

NVLink proporcionará una fuerte integración entre las CPU y las GPU



NVIDIA acaba de anunciar sus planes de integrar un sistema de interconexión de alta velocidad denominado NVIDIA® NVLink™ en sus futuras GPU. Con él, las GPU y las CPU podrán compartir datos a velocidades entre 5 y 12 superiores a las actuales. Esto eliminará un cuello de botella tradicional en los sistemas informáticos y abrirá el camino a una nueva generación de superordenadores de cálculo a exaescala que serán entre 50 y100 veces más rápidos que los sistemas más potentes de la actualidad.

NVIDIA añadirá la tecnología NVLink a su arquitectura de GPU Pascal (esperada para 2016), que llegará tras la nueva arquitectura de cálculo NVIDIA Maxwell presentada este año. El nuevo sistema de interconexión se ha desarrollado en colaboración con IBM, que lo incorporará en futuras versiones de sus CPU POWER.

Brian Kelleher, vicepresidente senior de Ingeniería de GPU de NVIDIA, afirma que “La tecnología NVLink permite aprovechar todo el potencial de las GPU porque agiliza enormemente el movimiento de datos entre la CPU y la GPU, y reduce así el tiempo que la GPU tiene que esperar a que se procesen los datos”.

Bradley McCredie, vicepresidente y miembro de la junta de consejeros de IBM, añade: “NVLink hace que el intercambio de datos entre la CPU y la GPU sea muy rápido, lo que mejora la tasa de transferencia en todo el sistema y acaba con un obstáculo fundamental para la aceleración del cálculo. NVLink facilita a los desarrolladores la modificación de aplicaciones de alto rendimiento y análisis de datos para poder aprovechar las ventajas de los sistemas con aceleración en la CPU y la GPU. Creemos que esta tecnología representa otra importante contribución a nuestro ecosistema OpenPOWER”.



La fuerte integración que proporcionará NVLink entre las CPU IBM POWER y las GPU NVIDIA Tesla® permitirá al ecosistema de centros de datos POWER aprovechar la aceleración en la GPU para una gran variedad de disciplinas que incluyen la alta computación, el análisis de datos y el aprendizaje automático.

Ventajas frente a PCI Express 3.0
Las GPU actuales están conectadas a las CPU x86 a través de la interfaz PCI Express (PCIe), que limita la capacidad de la GPU para acceder a la memoria de la CPU y es entre cuatro y cinco veces más lenta que los sistemas de memoria típicos de la CPU. Pero PCIe representa un cuello de botella aún mayor entre las GPU y los procesadores POWER de IBM, que poseen más ancho de banda que las CPU x86. Puesto que la interfaz NVLink tendrá un ancho de banda equivalente al de los sistemas de memoria típicos de la CPU, permitirá a las GPU acceder a la memoria de la CPU a la máxima velocidad posible.

La nueva interfaz de alta velocidad mejorará drásticamente el rendimiento de las aplicaciones aceleradas en la GPU. Debido a las diferencias existentes entre los dos sistemas de memoria (las GPU tienen memorias pequeñas pero rápidas y las CPU tienen memorias grandes pero lentas), las aplicaciones de cálculo acelerado suelen mover los datos desde la red o el disco a la memoria de la CPU y luego copiarlos en la memoria de la GPU para que ésta pueda procesarlos. Con NVLink, los datos se mueven entre la memoria de la CPU y la GPU a velocidades muy superiores, lo que hace que las aplicaciones aceleradas en la GPU se ejecuten mucho más rápido.

Memoria unificada
La mayor rapidez de movimiento de los datos unida a otra especificación conocida como memoria unificada simplificará la programación de la GPU aceleradora. La memoria unificada permite al programador tratar las memorias de la CPU y la GPU como un todo y operar con los datos sin tener que preocuparse de si residen en la memoria del procesador del sistema o en la del procesador gráfico.

Aunque futuras GPU NVIDIA seguirán incorporando el bus PCIe, la nueva tecnología de interconexión se utilizará para conectar las GPU a las CPU compatibles con NVLink y para proporcionar conexión directa de alto ancho de banda entre múltiples GPU. Por otra parte, a pesar de su elevadísimo ancho de banda, NVLink ofrece mucha más eficiencia energética por bit transferido que PCIe.

NVIDIA ha diseñado un módulo para albergar las GPU basadas en la arquitectura Pascal con NVLink. Este módulo ocupa un tercio del tamaño de las placas PCIe estándar que se utilizan actualmente para las GPU. Los conectores situados en la parte inferior del módulo Pascal sirven para insertarlo en la placa base, lo que mejora el diseño del sistema y la integridad de la señal.

La interfaz de interconexión a alta velocidad NVLink permitirá diseñar sistemas fuertemente acoplados que darán lugar a superordenadores de cálculo a exaescala ampliables y altamente eficientes, capaces de procesar datos a 1000 petaflops (1 x 1018 operaciones en coma flotante por segundo), con lo que serán entre 50 y 100 más veloces que los sistemas más rápidos de la actualidad.




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