NVLink 技術及其成就世界上最快電腦的祕訣

美國能源署本周宣布計畫打造兩部搭載 GPU 加速器的超級電腦，每秒運算速度將可達100 petaflops ，這個數字就如同這則新聞的重要性同樣引人關注。
其中，位於橡樹嶺國家實驗室，專為開放式科學設計的 Summit 系統，運算速度即可達150 petaflops，相當於今日最快的超級電腦3倍以上的速度。
這些巨大的機器都有更遠大的目標。Summit 系統以及位於勞倫斯 - 利福摩爾國家實驗室的Sierra 系統，承諾在能源效率，氣候模型，自然災害預測，更安全的核材料儲存方法等都將有更大的突破。（相關訊息請瀏覽此計畫總覽）
而這則頭條新聞的背後有一個 NVIDIA 正在開發並且極為關鍵的新技術名為 NVLink ，此技術即為這些超級電腦的核心基礎。 NVLink 將連接這些系統的CPU 和 GPU處理器，將現有的數據交換速度提高 5 至 12 倍。
事實上，現今許多最快的超級電腦都是採用GPU 加速器支援。與僅有幾十個核心的 CPU 相比，單一 GPU 上搭載有數千個運算核心，GPU 可更快速地處理巨量科學資料，速度大約比 CPU 快 10倍。
雖然 GPU 的效能不斷地快速提升，然而傳輸資料到 GPU 的連接卻沒有跟上腳步。現今的超級電腦仰賴名為 PCI Express 的技術將 GPU 連接到 CPU 上，此一技術在每個人所使用的桌機及筆記型電腦上皆可看見，然而它的傳輸速度雖快卻仍然不夠快。
世界上第一個高速GPU互聯技術 NVLink 提供了一個更快速的替代方案。 NVLink 讓現今 GPU 和 CPU 之間的數據傳輸速度快 5 至 12 倍，就如同洛杉磯擁堵的高速公路從四向車道擴展至20向車道般順暢。
這樣的速度才足以讓數據流暢地從 CPU 記憶體傳輸至 GPU。（相關訊息請參閱文章）
除此之外， NVLink 還擁有其他的優勢。 NVLink 讓 CPU 和 GPU 以嶄新的方式連接，能夠讓伺服器的設計更有彈性。相較之下， NVLink 也比 PCI Express 更具能源效率。
而上述的靈活性及能源效率都將在 Summit 及 Sierra 系統扮演關鍵的作用。 NVIDIA GPU和 IBM POWER CPU與 NVLink 互聯技術，將驅動這兩台超級電腦。
Summit 及 Sierra 正朝著更巨大的 exascale 運算等級的超級電腦邁進。美國能源部相信 NVLink 技術將成為邁向成功門檻的條件之一。Exascal 運算等級的超級電腦可以進行每秒一 quintillion 次，相當於10億個10億或10的18次方的浮點運算。
的確，這是一個無法想像的天文數字，這也意味著雖然今天的新聞已讓大家相當注目，但更精采的還在後頭，敬請拭目以待。
關於NVIDIA (輝達)

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