NVLink技术
NVLink是英伟达（NVIDIA）开发的一种高速GPU互连技术，专门用于多GPU系统或GPU与CPU之间的数据传输34。其核心目标是解决传统PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）在带宽和延迟上的瓶颈，为高性能计算（如AI、深度学习、科学模拟等）提供更高效的数据通信支持56。
主要特点
- 高带宽
NVLink的带宽远超PCIe。例如，第四代NVLink每个通道的带宽达112Gbps，是PCIe Gen5的3倍6。双向通信速度可达1.8 TB/s（如Grace Blackwell架构）。 - 低延迟与直接内存访问
支持内存一致性和直接内存访问（DMA），减少数据拷贝开销，提升计算效率。 - 可扩展性
通过NVLink交换机芯片，可构建多GPU集群（如256个H100 GPU），实现全互联（all-to-all）通信。
技术演进
NVLink已迭代至第五代，每代均显著提升带宽和功能：
- NVLink 1.0：双向带宽40GB/s（P100 GPU）。
- NVLink 4.0：引入112G PAM4 Serdes，双向带宽达900GB/s。
- NVLink 5.0：进一步优化能效和扩展性。
下表清晰地梳理了NVLink技术的关键组成部分及其核心功能：
| 技术组件 | 核心功能描述 |
|---|---|
| NVLink 互连 | GPU间的直接高速连接通道。例如，第五代NVLink在单个Blackwell GPU上提供了1.8 TB/s的总带宽，是PCIe 5.0带宽的14倍以上。 |
| NVSwitch | 专为NVLink网络设计的交换芯片，允许多个GPU在更大规模范围内（如一个机架内）以全互联方式进行通信。第五代NVSwitch支持高达14.4 TB/s的无阻塞交换能力。 |
| NVLink-C2C | 一种芯片到芯片的互连技术，用于将NVIDIA的GPU或CPU与合作伙伴的自定义芯片（如其他CPU或ASIC）进行高带宽、低功耗的集成。 |
| NVLink Fusion | 一个开放生态平台，向第三方合作伙伴授权NVLink和NVLink-C2C IP，允许他们构建将自家芯片与NVIDIA GPU紧密连接的半定制化AI基础设施。 |
应用场景
- AI训练与推理：加速大规模模型（如万亿参数）的分布式训练。
- 科学计算：支持高精度模拟和数据分析。
- 专业可视化：多GPU协同渲染复杂3D场景。