「Dell PowerEdge C4130 向け NVIDIA NVLink コネクタでパフォーマンスを最大化」

ジェイソンリーブス

ジェイソンリーブス

現代のハイパフォーマンス コンピューティングの分野では、データ スループットと効率の向上は言うまでもなく、コンピュータ システムを最大限に活用するために必要です。Dell PowerEdge C4130 用の NVIDIA NVLink コネクタは、GPU 間通信を強化して要求の厳しいタスクを正確かつ効率的に実行する最新のテクノロジです。このブログでは、Dell PowerEdge C4130 の構造における NVLink コネクタの位置、そのパラメータ、そして特に興味深い点である計算ワークロードへの貢献について詳しく説明します。NVLink コネクタに焦点を当て、その機能と、さまざまな GPU アクセラレーション タスクでの計算効率の向上の可能性について説明します。

目次

NVLink とは何ですか? また、その動作モードは何ですか?

NVLink は、CUDA アプリケーションのパフォーマンスにおける潜在的なボトルネックを解消し、NVIDIA の必須テクノロジーとなっています。NVlink は、直接通信回線を確立することで GPU 間のデータ転送を改善するために使用される高速 NVIDIA インターコネクトです。PCIe などの物理インターコネクトと比較すると、NVLink の帯域幅は高く、レイテンシは低く、相互接続されたデバイス間でコヒーレント メモリが可能です。これは、並列処理専用のアプリケーションでは非常に重要です。これは、GPU がデータを共有する際の機能が向上し、計算集約型のジョブやアプリケーションでパフォーマンスを最大化できるようにするためです。Dell PowerEdge C4130 サーバーで NVLink を使用すると、ユーザーはマルチプロセッサ システムでより優れたスケーリングとより高速な実行時間を実現できます。このスケーラビリティにより、AI、科学計算、大規模シミュレーションの計算速度が向上します。

NVIDIA NVLink が提供する重要な差別化要因は、従来の PCIe インターフェイスと比較して、GPU の帯域幅とメモリの一貫性が向上することです。バージョンに関係なく、単一の接続で PCIe は 32 つのデータ帯域幅を約 600 GB/秒に高めます。最高 XNUMX GB/秒と非常に高速に動作するため、SLI ブリッジを使用したマルチ GPU セットアップでのボトルネックがそれほど大きな問題ではなくなります。NVLink が有効になっているということは、GPU にキャッシュ コヒーレント メモリが組み込まれ、メモリ リソースをより効率的に使用できることを意味します。一方、PCIe では、個別の GPU メモリ空間間のデータ マッピングが手動で処理されるため、コンピューティング ワークフローの複雑さが増します。NVLink テクノロジによってデバイスの相互接続性が強化されると、アーキテクチャの柔軟性が向上し、デバイス間通信が改善されるため、コンピューティング負荷の高いワークロードのパフォーマンスが向上します。

この高速インターフェイスは、互換性のある GPU を接続し、NVLink ブリッジを使用してそれらをリンクして、マルチ GPU セットアップを形成します。NVLink テクノロジの主な特徴は、その実装、つまり GPU 間のデータ転送に不可欠な NVLink ブリッジの作成です。NVLink ブリッジの助けにより、GPU のメモリ空間の一貫性とそれらの間のデータ転送の安定性の確保の問題にも対処できるようになりました。これらのすべてのコンポーネントにより、GPU の相互接続が包括的に改善され、銅線の相互接続を介して並列処理に使用される場合の NVIDIA NVLink を使用するシステムのパフォーマンスが向上します。

NVLink はどのようにして GPU 持続電力制限をさらに強化するのでしょうか?

GPU間の高速相互接続の利点

高帯域幅と低レイテンシのリンクを採用した GPU 間データ交換の利点は、パフォーマンスの向上と、マルチ GPU システムに典型的な相互接続ノードの星型ボトルネックの除去です。この機能強化により、共有メモリ アクセスがより効率的になり、複雑なプロジェクト全体で迅速な並列処理モデルとより多くの計算負荷ストリームが実現します。2 つの GPU が直接通信できるようにすることで、NVLink はデータ同期を強化し、大規模なシミュレーションとレンダリング タスクのパフォーマンスを高速化します。この統合により、個々の GPU と PC システムのパフォーマンスが向上し、HPC アプリケーション用システムにおける高コスト コンポーネントの需要が減ります。

NVLink は、標準の PCIe を経由しない専用の高速リンクを利用して、マルチ GPU システムでの GPU 間通信を支援します。これにより、データ転送のボトルネックが軽減され、帯域幅の可用性が最大化されます。NVLink は複数の GPU を相互接続する機能を強化し、GPU メモリのプールと GPU データの共有を容易にし、よりシームレスで調整された操作を実現します。この配置により、計算の範囲が大幅に合理化され、有効なメモリ帯域幅が増加し、より複雑で複雑なデータ モデルを処理できるようになります。その結果、NVLink は、ニューラル ネットワークのトレーニング プロセス、科学的シミュレーション、リアルなレンダリング アクティビティなど、要求の厳しいタスクでパフォーマンスを拡張する上で重要な役割を果たします。

帯域幅と高速データ転送の概念 

帯域幅とは、伝送媒体が特定のレベルで伝送できる情報の最大量を指します。高速データ転送のためには、データ転送プロセス/データ転送速度効率の高いオプションを評価することが非常に重要です。複数の GPU がある環境では、大量のデータを GPU 間で高速に移動し、データ移動に必要な時間を短縮して効率を高めるために、広い帯域幅が必要です。NVLink などのテクノロジは、PCIe などの他のインターフェイス タイプによって提供される帯域幅を増やすことを目的としており、これによりデータ転送速度と複雑なプロセスの同期のパフォーマンスが向上します。その結果、高速データ移動が不可欠なハイエンドの計算作業でパフォーマンスが向上します。

私の GPU は NVLink を介して機能するために必要な仕様を備えていますか?

NVLink と特定のモデルの互換性を確認するには、このテクノロジをサポートする特定のモデルを確認することが重要です。現在、NVLink は、消費者およびプロフェッショナル環境で一般的に使用されているいくつかの NVIDIA GPU でサポートされています。これには、NVIDIA の RTX 3090 や Quadro RTX モデルが含まれますが、これらに限定されません。ただし、この段階では、エンド システムの互換性情報との最も正確で信頼性の高い統合について、公式の NVidia サイトまたは製品仕様を確認することが重要です。これにより、展開中に予期しない事態が発生することはありません。

NVIDIA GeForce RTX 3090 の NVlink サポートを確認するには、お持ちの GPU の特定のモデルが、NVIDIA が提供する仕様内で NVLink 機能のサポートについて言及している必要があることに注意してください。RTX 3090 は、NVLink 対応の NVIDIA 製品カタログに含まれているため、異なる GPU 間でデータを効果的に共有できます。互換性を確認するには、他のバリアントについても NVIDIA 仕様を相互参照する必要があります。この手順により、NVLink 固有の高速データ転送機能がセットアップ内で完全に活用され、接続されたビデオ カード全体のパフォーマンスが向上します。さらにサポートが必要な場合は、製品のユーザー ガイドを参照するか、NVIDIA サポートにお問い合わせください。

Quadro シリーズには、NVLink テクノロジを搭載したモデルがいくつかあり、特にハイエンド コンピューティング市場やプロフェッショナルな視覚化タスク向けのモデルが目立ちます。Quadro RTX 8000 および Quadro RTX 6000 モデルは、NVLink 対応としてよく言及されます。これを確認するには、NVIDIA の公式 Web サイトまたは Quadro GPU モデルの特定のマーケティング資料を熟読するだけで十分です。NVLink を使用すると、優れた GPU 間通信を実現できます。これは、広い帯域幅と低遅延が求められる複数の計算タスクを伴う操作に不可欠です。

エントルピー
  1. 互換性の確認 – NVIDIA の公式 Web サイトで製品仕様を確認して、GPU が NVLink テクノロジーをサポートしていることを確認します。
  2. NVLinkブリッジを入手する – 接続する予定の GPU の数と一致することを確認して、GPU モデル用に設計された適切な NVLink ブリッジを購入します。
  3. 電源を切ってプラグを抜く – インストール中に電気的な損傷が発生しないように、システムを安全にシャットダウンし、すべての電源を外します。
  4. GPUスロットの位置を確認する – コンピューターのケースを開き、互換性のある GPU がインストールされている PCIe スロットを特定します。
  5. ブリッジをインストールする – GPU 上の指定された NVLink スロット間に NVLink ブリッジをしっかりと接続します。しっかりと適切に固定されていることを確認します。
  6. 安全な接続 – すべての接続を再確認し、NVLink ブリッジと GPU がスロットに正しく装着され、固定されていることを確認します。
  7. 電源投入とドライバーの更新 – 電源を再接続し、システムを起動し、NVIDIA の公式リソースを使用して関連するすべてのドライバーが最新であることを確認します。
  8. Verification – NVIDIA の診断ツールまたはソフトウェアを使用して、NVLink が正しく構成され、最適なパフォーマンスが得られるように動作していることを確認します。

「NVLink 接続の問題が発生した場合、最初に確認すべきことは何ですか?」 コネクタ: 各 GPU が PCIe スロットにしっかりと挿入され、NVLink ブリッジが適切に固定されているかどうかを確認します。2 スロット ブリッジを含む GPU モデルと NVLink ブリッジが適切であり、NVIDIA 調整ドキュメントの制限を超えていないことを確認します。次に、システムの BIOS が NVLink システムと互換性のあるバージョンにアップグレードされていることを確認します。システムが正常に動作するために必要なすべてのドライバーが NVIDIA Web インターフェイスを使用して抽出および更新されていることを確認します。問題が続く場合は、NVIDIA の診断機器を使用して、問題の場所を特定または悪化させるのに役立つ可能性のあるテストを実行できます。ハードウェアの問題が疑われる場合は、コネクタに損傷の兆候がないか注意深く調査し、NVIDIA のヘルプデスクに連絡して指示を受けてください。

最適な高パフォーマンスを得るために複数の GPU を構成します。 

複数の GPU がある設定では、インストールを簡単にするために、次の点に注意してください。マザーボードに十分な PCIe レーンがあり、各 GPU が完全に機能し、他の GPU と帯域幅を共有していないことを確認してください。過熱による GPU のスロットリングを軽減するには、良好な空気の流れが不可欠なので、冷却ソリューションをよく検討してください。互換性の理由と同じ処理要件を維持するために、同じ GPU モデルを構成することをお勧めします。可能な場合は、SLI または NVLink を使用してください。これらのテクノロジにより、GPU 通信が改善され、遅延が少なくなります。関連するすべてのデバイス ドライバーをインストールし、GPU ワークロードに適した NVIDIA パフォーマンス チューニング ツールを使用します。これらの手順をすべて正しく実行すると、複数の GPU を 1 台のマシンで使用して計算スループットが向上する可能性があります。

NVLinkの高度なアプリケーション

NVLink は、GPU 間のデータ交換を強化することで、ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) と人工知能 (AI) のワークロードのパフォーマンスを大幅に向上させます。NVLink の高度なテクノロジにより、PCIe 構成の GPU 間で従来発生していたデータ移動に関する問題が最小限に抑えられ、集中的な計算におけるパフォーマンスが向上します。AI アプリケーションでは、これは NVLink にとって有利です。ニューラル ネットワークのスケーリングが容易になり、トレーニング期間が短縮され、モデルの精度が向上します。HPC の NVLink は、統合メモリ リソースと高速 GPU 間通信を提供することで計算の効率を高め、複雑なシミュレーションとデータ分析操作を高速化します。これらの改善は、大量の並列コンピューティングが必要な分野の創造と開発に不可欠です。

NVLink の将来は、GPU の接続性とパフォーマンスに関する限り、大きな進歩を遂げているようです。迅速なデータ処理の必要性が高まるにつれて、NVLink にはより広い帯域幅とエネルギー効率が必要になります。1 つの可能性は、NVLink を将来の GPU アーキテクチャと組み合わせることです。これにより、より高速な通信ネットワークが実現すると予想されています。データ指向のワークロード向けの CPU の開発が進むにつれて、他の高速通信リンクが登場する可能性があります。また、NVLink と他の計算アクセラレータやペダルとの相互作用もさらに進歩する可能性があります。さらに進歩すると、CPU と GPU の両方が使用されるハイブリッド コンピューティングで NVLink を使用することが考えられます。間違いなく、これらの進歩は、すでに確立されている高性能コンピューティングと人工知能のパラメータを超え続けるでしょう。

マルチ GPU システムで NVLink を使用すると、Infiniband と比較して GPU への直接接続による帯域幅が広くなるという利点があります。ただし、Infiniband は、低遅延でさまざまなノードに接続できるようにすることで、データ センターに便利なネットワーク機能をもたらします。PCIe インターフェイスやその他のテクノロジは、一般的な相互接続を提供しますが、NVLink と比較して帯域幅が低いため、NVLink は高速 GPU 通信に適しています。これらのテクノロジの選択は、通信速度、システム設計、システムの拡張性など、特定のアプリケーションの要件によって決まります。

参照ソース

NVLink

Nvidia

グラフィック処理ユニット

よくある質問（FAQ）

A: NVLink は、GPU 間の高帯域幅接続を可能にする NVIDIA が開発したテクノロジーです。Dell PowerEdge C4130 サーバーでは、NVLink によって NVIDIA RTX 2080 Ti GPU 間のデータ移動が高速化され、レンダリング技術など複数の GPU を使用するタスクのパフォーマンスが大幅に向上します。PCIe インターフェイスと比較して帯域幅が広く、レイテンシが低いため、人工知能、機械学習、高性能コンピューティング アプリケーションでより高い効率が得られます。 

A: Dell PowerEdge C4130 は、GeForce RTX 2080、RTX 3090、その他の 30 シリーズ グラフィック カードなどの NVLink 対応グラフィック カードをサポートしています。また、NVIDIA Quadro や RTX A6000 などのプロフェッショナル GPU とも互換性があります。ただし、使用しているサーバー構成で特定の GPU モデルがサポートされていることを常に確認してください。

A: SLI と NVLink はどちらもマルチ GPU 設定が可能ですが、NVLink の方が効率的なテクノロジーです。たとえば、SLI はゲーム機能の強化レベルが高いのに対し、NVLink は帯域幅が広く、GPU 間の接続も大きくなります。これは、専門的および科学的な環境やアプリケーションで大量のデータを処理するタスクに非常に適しています。また、NVLink には GPU メモリ プールなどの機能が搭載されているのが一般的ですが、SLI にはこの機能はありません。

Q: NVLink 2.0 と NVLink 3.0 の違いは何ですか?

A: NVLink 3.0 の技術仕様を見ると、NVLink 2.0 とは明らかに異なるクラスであることが分かります。NVLink 3.0 は、帯域幅とパフォーマンスが優れているため、前モデルを簡単に上回ります。NVLink 2.0 などの古い GPU モデルでは、リンクあたり最大 50 GB/秒の双方向帯域幅でしたが、新しいモデルには NVLink 3.0 が搭載されており、驚異的な 100 GB/秒の双方向帯域幅が提供されています。この接続により、Nvidia Dell PowerEdge C4130 を介したデータ転送が、NVLink 2.0 で明らかに可能だったよりも高速になりました。

A: Dell PowerEdge C4130 で NVLink を設定する手順を詳しく説明します。まず、互換性のある NVIDIA GPU がサーバーにインストールされていることを確認します。GPU を接続するときは、適切な NVLink ブリッジを使用します (たとえば、2 スロット、3 スロット、または 4 スロットのブリッジ)。次に、最新の NVIDIA ドライバーのインストールに進みます。次に、NVIDIA コントロール パネルでシステム GPU を構成する必要があります。最後に、NVIDIA 診断ツールまたは CUDA 診断ユーティリティを使用して NVLink 接続を診断できます。 

A: 一般に、Dell PowerEdge C4130 で NVLink を設定する場合は、同一の GPU モデルが推奨されます。異なる GPU モデルの組み合わせでも動作する場合がありますが、最大限のパフォーマンスと互換性を得るには、XNUMX つのモデルを使用することをお勧めします。サポートされる環境に関する構成の制限については、NVIDIA のドキュメントおよび Dell のサーバー仕様で確認する必要があります。

A: Dell PowerEdge C4130 には、1. NVLink により PCI Express PCIe よりも高い帯域幅が提供されます。2. GPU 間の通信が改善されました: NVLink GPU はデータ転送で直接相互接続されるため、マルチ GPU セットアップのパフォーマンスが向上します。3. マルチ GPU システムが改善されました: NVIDIA の NVLink アーキテクチャの相互接続レイテンシが低いため、多くのマルチ GPU システムのサポートが容易になりました。4. GPU メモリの共有: NVLink アーキテクチャにより、GPU メモリなどのリソースを他の接続された GPU で使用できるようになります。5. ディープラーニングや GPU シミュレーション用の追加帯域幅が増加: ディープラーニングや科学シミュレーション タスクでは、NVLink の機能が最適です。

A: Dell PowerEdge C4130 では、NVLink によって GPU 間の通信が高速化され、CUDA のパフォーマンスが積極的に向上します。データ共有によって、より多くの GPU がさまざまなタスクをより効率的に実行できるようになり、CUDA アプリケーションの有効性が高まります。CUDA および NVLINK サポート アプリケーションは、同時実行 GPU のメッセージを効率的に調整するように構成されており、複雑な計算のスループットと全体的なパフォーマンスが向上します。

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