NVIDIA、世界初の高速GPUインターコネクトを発表 エクサスケール・
コンピューティングに道を開く

 
 

CPUとGPUの緊密な統合を可能にするNVLink

NVIDIA NVlink

2014年3月25日 - GTC 2014(カリフォルニア州サンノゼ) -NVIDIA(本社:米国カリフォルニア州サンタクララ、社長兼CEO: ジェンスン・フアン(Jen-Hsun Huang)、Nasdaq:NVDA)は本日、「NVIDIA® NVLink™」と命名した高速インターコネクトを今後のGPUに統合することで、GPUとCPUのデータ共有速度を従来の5~12倍に向上させる計画を発表しました。これにより、長年にわたり高速化を阻んできたボトルネックが解消され、現在最も高性能なシステムに比べて50~100倍の速度で動作する新世代のエクサスケール・スーパーコンピュータに道が開かれます。

NVIDIAでは、今年新たに導入した「NVIDIA Maxwell」コンピュート・アーキテクチャに次いで2016年に導入予定の「Pascal」GPUアーキテクチャに、このNVLink技術を採用する計画です。この新しいインターコネクトはIBMと共同開発したもので、IBMはこれを将来のバージョンのPOWER CPUに採用することにしています。

NVIDIAのGPUエンジニアリング担当上級副社長、ブライアン・ケラハー(Brian Kelleher)は、次のように述べています。「NVLink技術はCPUとGPUの間のデータ移動を劇的に改善し、処理すべきデータがGPUに届くまでの待ち時間を最小化することで、GPUの潜在能力をフルに引き出します。」

IBMの副社長でIBMフェローのブラッドリー・マックレディー(Bradley McCredie)氏は、次のように述べています。「NVLinkはCPUとGPUの間で高速でのデータのやり取りを可能にします。それによりコンピューティング・システムを通じてのデータ処理能力が向上し、現在コンピューティングの高速化を阻んでいる主要なボトルネックが解消されます。NVLinkによって開発者は、高性能アプリケーションやデータ解析アプリケーションを修正することで、高速化されたCPU-GPUシステムを活用しやすくなります。この技術は、私どものOpenPOWERのエコシステムに大きく寄与する新たな要素になると考えています。」

NVLink技術によってIBMのPOWER CPUとNVIDIA®のTesla® GPUとが緊密に結合することで、POWERアーキテクチャによるデータセンター・エコシステムは、GPUによる高速化のメリットを、ハイパフォーマンスコンピューティングやデータ解析、機械学習など多岐に渡るアプリケーションでフルに活用できるようになります。

PCI Express 3.0に対する優位性
現在のGPUは、PCI Express(PCIe)インターフェースを介してx86系CPUと接続されています。PCIeは、GPUがCPUメモリ・システムにアクセスする能力を制限し、標準的なCPUメモリ・システムに比べて速度は4分の1から5分の1程度となります。さらに、x86系CPUよりも帯域幅の大きいIBMのPOWER CPUの場合では、PCIeはCPUとGPUの間で一段と大きなボトルネックになります。これに対し、NVLinkインターフェースは標準的なCPUメモリ・システムに匹敵する帯域幅を有することから、GPUは帯域幅をフルに使ってCPUメモリにアクセスできます。

この高帯域幅のインターコネクトは、高速化されたソフトウェア・アプリケーションのパフォーマンスを劇的に高めます。メモリ・システムの違いのため ― つまり、GPUのメモリは高速だが大容量なのに対し、CPUのメモリは大容量だが低速であるため ― 高速化されたコンピューティング・アプリケーションは一般的に、ネットワークやディスク・ストレージからCPUメモリにデータを移動させてから、そのデータをGPUメモリにコピーします。そうして、GPUによる演算が可能になります。NVLinkによって、CPUメモリとGPUメモリの間をデータが格段に速いスピードで移動できるようになり、GPUによって高速化されたアプリケーションの動作速度が格段に向上します。

Unified Memory
データ移動の高速化と、「Unified Memory」と呼ばれるもう一つの特長が相俟って、GPUアクセラレータのプログラミングが簡素化されます。Unified Memoryによって、プログラマーはCPUのメモリとGPUのメモリをひとまとまりのメモリとして扱うことができます。つまり、データがCPUメモリとGPUメモリのどちらに存在するかを気にすることなくデータを扱えるのです。

NVIDIAのGPUは今後も引き続きPCIeをサポートしますが、今後のGPUではNVLink技術によってGPUとNVLink対応CPUを接続し、複数のGPU間に直接、高帯域幅の接続を設けます。また、超高帯域幅であるにもかかわらず、NVLinkは転送ビットあたりの電力効率がPCIeよりも大幅に優れています。

NVIDIAでは、NVLink搭載のPascalアーキテクチャを採用したGPUを格納するためのモジュールを設計しました。この新しいGPUモジュールは、現在のGPUに使用されている標準的なPCIeボードに比べて3分の1の大きさです。このPascal対応モジュールは底部のコネクタでマザーボードに差し込むことができ、システム設計とシグナル・インテグリティ(信号品質)の向上を可能にします。

高速インターコネクト「NVLink」によって可能になるシステム間の緊密な結合は、現在最速のシステムに比べて50~100倍の1,000ペタフロップ(1秒間に1×1018回の浮動小数点演算を実行)で動作する、電力効率と拡張性の極めて高いエクサスケール・スーパーコンピュータに道を開きます。

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本参考情報に記載されている記述の中にはNVIDIAがNVIDIA NVLinkを今後のGPUに統合することや、NVIDIA NVLinkの効果、恩恵および性能や、Pascal GPUアーキテクチャの導入予定や、IBMが同社のPOWER CPUにNVIDIA NVLinkを採用することなど、これらに限らず、将来予測的なものが含まれており、予測とは大幅に異なる結果を生ずる可能性があるリスクと不確実性を伴っています。これらのリスクと不確実性に関してはこれらに限らず、世界的な経済環境、サードパーティーに依存する製品の製造、組立、梱包、試験、技術開発および競合による影響、新しい製品やテクノロジの開発あるいは既存の製品やテクノロジの改良、当社製品やパートナー企業の製品の市場への浸透、デザイン、製造、あるいはソフトウェアの欠陥、ユーザの嗜好および需要の変化、業界標準やインターフェースの変更、システムを統合する際の当社製品および技術の予期せぬパフォーマンスの損失などがあり、その他のリスクの詳細に関しては、Form 10-Kの2014年1月26日を末日とする会計年度レポートなど、米証券取引委員会(SEC)に提出されているNVIDIAの報告書に適宜記載されます。 これらの将来予測的な記述は発表日時点での見解に基づくものであり、NVIDIAはこれらの記述を更新する一切の義務を負いません

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