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為什麽NVlink能夠實作比PCIe更高的傳輸頻寬?

2022-08-03數位

NVLink比PCIe訊號線多8倍,而且NVLink的頻寬是指雙向頻寬,PCIe通常是說單向頻寬。

NVLink是8對差分線組成一根sub-link,一對sub-link,一根發送數據一根接收數據,組成一根link。所以x18的NVLink 3.0,數據速率25 Gbit/s,總頻寬就是25×8×2×18 = 7200 Gbit/s = 900 GB/s。

PCIe是單鍊結兩對差分線,一對發送一對接收。PCIe 5.0訊號速率32GT/s,128/130b編碼,x16單向頻寬就是32×128/130×16 = 504 Gbit/s = 63 GB/s。理論上來說,對於實作全雙工的PCIe裝置,可以提供126 GB/s的雙向頻寬。

單單從訊號路線數量來說,x16的PCIe和x2的NVLink是相同的,都是32對差分線。x2的NVLink 3.0雙向頻寬是100 GB/s,比PCIe 5.0 x16的126 GB/s要低。

不過這不代表NVLink不牛叉,NV在序列訊號傳輸上的技術是很強的。這麽高的頻寬,數據傳輸功耗是一個不可忽略的重要因素,NV能做到x18的NVLink,不代表其它廠家可以輕松實作x144的PCIe。大概在2017年的hotchips上,Intel給出的一份PPT上,PCB上每傳輸1bit數據的參考功耗是20 pJ(1e-12焦耳),按這個功耗計算,NVLink 3.0 x18的7200 Gbit/s意味著單單是訊號傳輸就要消耗144W功耗,這顯然是難以接受的。2019年NV發表過一份1.17 pJ/bit的論文,雖然因為套用環境不同,不能直接對比說NV的技術使得傳輸功耗不到6%,但還是可以從側面猜測一下NV的技術水平。

反過來說,NVLink是NV自家的技術,只要NV自己能做到(包括願意授權出去讓合作夥伴做到),想做成什麽樣都行。而PCIe作為行業標準,還是要考慮整個行業水平的。