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为什么NVlink能够实现比PCIe更高的传输带宽?

2022-08-03数码

NVLink比PCIe信号线多8倍,而且NVLink的带宽是指双向带宽,PCIe通常是说单向带宽。

NVLink是8对差分线组成一根sub-link,一对sub-link,一根发送数据一根接收数据,组成一根link。所以x18的NVLink 3.0,数据速率25 Gbit/s,总带宽就是25×8×2×18 = 7200 Gbit/s = 900 GB/s。

PCIe是单通道两对差分线,一对发送一对接收。PCIe 5.0信号速率32GT/s,128/130b编码,x16单向带宽就是32×128/130×16 = 504 Gbit/s = 63 GB/s。理论上来说,对于实现全双工的PCIe设备,可以提供126 GB/s的双向带宽。

单单从信号线路数量来说,x16的PCIe和x2的NVLink是相同的,都是32对差分线。x2的NVLink 3.0双向带宽是100 GB/s,比PCIe 5.0 x16的126 GB/s要低。

不过这不代表NVLink不牛叉,NV在串行信号传输上的技术是很强的。这么高的带宽,数据传输功耗是一个不可忽略的重要因素,NV能做到x18的NVLink,不代表其它厂家可以轻松实现x144的PCIe。大概在2017年的hotchips上,Intel给出的一份PPT上,PCB上每传输1bit数据的参考功耗是20 pJ(1e-12焦耳),按这个功耗计算,NVLink 3.0 x18的7200 Gbit/s意味着单单是信号传输就要消耗144W功耗,这显然是难以接受的。2019年NV发表过一份1.17 pJ/bit的论文,虽然因为应用环境不同,不能直接对比说NV的技术使得传输功耗不到6%,但还是可以从侧面猜测一下NV的技术水平。

反过来说,NVLink是NV自家的技术,只要NV自己能做到(包括愿意授权出去让合作伙伴做到),想做成什么样都行。而PCIe作为行业标准,还是要考虑整个行业水平的。