Nvidia NVLink 対応カードについて知っておくべきことすべて: RTX 3090 から GeForce RTX 30 シリーズ グラフィックスまで

ジェイソンリーブス

ジェイソンリーブス

Nvidia の NVLink は、高性能グラフィック処理における大きな進歩です。これは、GPU 間のデータ転送速度を向上させるように設計されており、ゲーム、AI トレーニング、科学的シミュレーションなどのリソースを大量に消費するアプリケーションを実行するときに、ユーザーがシステムのパワーを解き放つことができます。この記事では、現在入手可能なさまざまな種類の NVLink 対応カードの概要を説明します。最初は巨大な RTX 3090 から始まり、GeForce RTX 30 シリーズのさまざまなセレクションまで、それぞれのユニークな点について説明します。これらのグラフィック プロセッサを詳細に調べる (仕様シートを含む) ことで、パフォーマンスの数値は、それらが単独でだけでなく、一緒に何ができるかについてより透明になります。互換性機能もいくつかあるため、これまで多くの人が見落としていた可能性があります。したがって、コンピューターのエクスペリエンスを向上させたい場合は、このガイドを最後までお読みください。このガイドは、NVlink などの Nvidia の最新のテクノロジーの進歩を最大限に活用する方法について詳しく知りたい愛好家や専門家向けに書かれています。

目次

Nvidia NVLink とは何ですか? どのように機能しますか?

NVidia NVLink ブリッジは、Nvidia GeForce RTX 3090 などの複数の GPU を物理的にリンクして、NVLink を介して直接通信できるようにするハードウェア要素です。従来の PCIe 接続と比較して、このポイントツーポイント接続は帯域幅がはるかに広いため、レイテンシが低減し、全体的なデータ スループットが向上します。NVLink が機能するには、このブリッジが必要です。このブリッジにより、高性能コンピューティング タスクで使用される Nvidia GeForce RTX 3090 を含む、XNUMX つ以上のグラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) 間で情報をシームレスに共有できるようになります。NVIDIA VR SLI ブリッジを利用することで、ゲーム、人工知能研究 (AI)、複雑なシミュレーションなど、大量の並列処理機能を必要とするアプリケーションで、ユーザーはパフォーマンスと効率を向上させることができます。

NVLink は、マルチ GPU 通信を通じて GPU アクセラレーションを大幅に向上させます。これは、ディープラーニング、レンダリング、計算シミュレーションなど、大量のデータ転送を必要とするタスクにとって不可欠です。PCIe と比較すると、NVLink は帯域幅が広く、レイテンシが短いため、GPU 間の情報転送が高速かつスムーズになります。異なるデバイス間で同時に操作を実行する能力が向上した結果、計算時間が短縮され、グラフィックス カード間の処理速度を低下させる GPU 間通信のボトルネックが解消されるため、システム レベルでのパフォーマンスが向上します。

カード間の物理的な橋

カード間の物理的な接続に関しては、Nvidia NVLink ブリッジは多数の GPU を結合する必須のハードウェアとして機能し、NVLink 経由の直接通信を可能にします。このブリッジは、従来の PCIe インターフェイスよりもはるかに高速な超高帯域幅での接続を確立します。トップの情報源によると、このブリッジはリンクされた GPU 間の利用可能な帯域幅を 3090 ​​倍または 5000 倍にし、レイテンシを大幅に削減できます。Nvidia GeForce RTX 3 や RTX AXNUMX などの異なる GPU モデルには、接続性とデータ転送速度の向上を目的としたさまざまなブリッジ設計があります。このような直接通信パスは、GPU 間通信の速度と効率が重要な要素となる、負荷の高い AI 計算、ディープラーニング ワークロード、高品質の XNUMXD レンダリングなどのタスクにとって非常に重要です。

どの Nvidia GPU が NVLink をサポートしていますか?

Nvidia GeForce RTX シリーズ

RTX 2070 Super から、Nvidia GeForce RTX シリーズは NVLink をサポートしています。上位モデルには、RTX 2080、RTX 2080 Super、RTX 2080 Ti があります。RTX 3090 などのモデルは、RTX 30 シリーズでも NVLink と互換性があります。これらの GPU は、NVLink によって実現される効率的な GPU 間データ転送により、高度な並列処理を必要とするアプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させます。ゲーマー、研究者、専門家は、ディープラーニングや複雑なシミュレーションなど、コンピューティング能力の向上を必要とするタスクの中でも、リアルタイム レイ トレーシングにこのテクノロジを使用できます。

プロフェッショナル ワークロード向けに構築されたさまざまな高性能モデルは、Nvidia Quadro シリーズの NVLink をサポートしています。Quadro RTX 6000 と RTX 8000 はその一例です。NVLink 互換性があるため、AI、VR、3D レンダリング タスクをサポートできます。これらの GPU は最大 100 GB/秒の双方向帯域幅をサポートしており、レイテンシを抑えて高速データ転送が可能です。そのため、強力なマルチ GPU 設定によってパフォーマンス上の大きなメリットがもたらされる科学研究、メディア、エンターテイメント業界、建築ビジュアライゼーションに最適です。

NVLink を使用して複数の GPU を接続するにはどうすればよいでしょうか?

NVLink を介して複数の GPU を接続するには、Nvidia GeForce RTX 3090 や RTX A5000 などの GPU モデルに一致する Nvidia NVLink ブリッジが必要です。まず、コンピューターの電源をオフにしてサイド パネルを取り外し、Nvidia GeForce RTX 3090 または RTX A5000 ビデオ カードをインストールする GPU スロットにアクセスします。各 GPU は、マザーボードの PCIe スロットにしっかりと配置する必要があります。次に、NVLink コネクタがある GPU の上部に NVLink ブリッジを取り付けます。最適なデータ転送が迅速に行われるように、しっかりと取り付けられていることを確認してください。このプロセスが物理的に完了したら、サイド パネルを元に戻してケースを閉じてから、再度起動します。この時点で、システムはすべての GPU を正しく検出するはずです。適切なドライバーとソフトウェアを使用して nVidia を構成し、パフォーマンス レベルを向上させて異なる GPU 間の通信を可能にします。

マルチGPU構成の設定

マルチ GPU 構成を設定するには、システムが NVLink のハードウェアおよびソフトウェア要件を満たしていることを確認します。グラフィック カードを PCIe スロットに取り付け、適切に固定します。次に、NVLink ブリッジを GPU の NVLink コネクタに接続し、PC の電源をオンにして、Nvidia の公式 Web サイトから必要なドライバーをダウンロードします。

その後、Nvidia コントロール パネルを開き、[SLI、サラウンド、PhysX の構成] タブに移動します。画面の指示に従って SLI を有効にし、ビデオ カードのセットアップが NVLink をサポートしていることを確認します。GPU が正しくリンクされているかどうか、NVLink がアクティブかどうかを確認します。これにより、レンダリング、シミュレーション、ディープラーニングの計算などで、複数のグラフィック プロセッサの利用可能なすべてのパワーを活用できるようになります。ドライバーの強化を通じてパフォーマンスを一貫して最適化するには、ファームウェアの更新を定期的に実行する必要があります。

マザーボードとスロットの要件

NVLink を使用したマルチ GPU セットアップの場合、マザーボードにはグラフィック カード用の PCIe x16 スロットが複数必要です。NVLink 3.0 でより高速なデータ転送を可能にするには、これらのスロットは PCIe 2.0 以上である必要があります。さらに、マザーボードのチップセットは、プロ向けに設計されたゲーム用またはワークステーション用のマザーボードに通常搭載されている NVLink をサポートしている必要があります。電源ユニット (PSU) に、複数の GPU に十分なワット数と電源コネクタ (通常は 6 ピンと 8 ピン) があることを確認してください。また、PCI Express スロット間には、過熱しないように十分なスペースを確保し、スロットの周囲に適切な空気の流れを確保する必要があります。互換性とパフォーマンスの安定性を高めるために、BIOS を定期的に更新することをお勧めします。

どのようなタイプの NVLink ブリッジが利用可能ですか?

Nvidia NVLink ブリッジにより、複数の GPU がシームレスに動作できるようになり、パフォーマンスが大幅に向上します。主な機能は次のとおりです。

  1. 高帯域幅: 各 NVLink リンクは最大 25 GB/秒のデータ転送速度を提供し、グラフィックス処理ユニット間の高速通信を可能にします。
  2. 低遅延: ブリッジは従来の PCIe 通信と比較して遅延を削減し、NVLink のサポートに必要な情報の交換を高速化し、同期を改善します。
  3. 柔軟なスケーラビリティ: NVLink に使用されるブリッジ モデルに応じて、さまざまな構成をサポートし、2 つ以上の GPU をリンクできるようになります。
  4. 互換性: NVLink は、さまざまな Nvidia GPU、特にプロフェッショナル向け Quadro および GeForce ファミリーの GPU と互換性があるように設計されています。
  5. 効率的な使用: FP32 (単精度) および FP64 (倍精度) ワークロードは大幅な向上を実現し、高計算タスクに適しています。
  6. パフォーマンスの向上: NVLink は、AI トレーニング シミュレーションやハイエンド ゲームなどのリソースを効果的にプールする必要があるマルチ GPU ワークロードに必須のテクノロジであり、パフォーマンスを大幅に向上させます。

これらの特性により、多数のグラフィック カードを最大限に活用したいシステム ビルダーは、Nvidia NV Link Bridge 以外のものを望むことはありません。

2スロット、3スロット、4スロットブリッジの違い

Google の主要ソースから得た情報によると、4 スロット、3 スロット、2 スロットの NVLink ブリッジの主な違いは、物理的な寸法と、接続できるグラフィック プロセッサの数です。2 スロット ブリッジは、マザーボード内で近接して配置された XNUMX つの GPU (具体的には XNUMX つのスロット離れた位置) をリンクします。これは、スペースが限られているがグラフィック カード間で高速データ転送を必要とする小型ビルドに最適です。

3 スロットの NVLink ブリッジは、各 GPU を 3 スロットずつ隔てるセットアップに適しています。このような設計により、GPU を配置する場所の自由度が高まり、空気の流れと冷却ソリューションが向上します。これは、熱を発生する高性能システムを扱う場合に特に必要です。

一方、4 スロットの NV リンク ブリッジは、グラフィックス プロセッシング ユニットが互いに最も離れた位置、つまり 4 スロット離れた位置に配置されている場合に最も効果的に機能します。これにより、GPU 間のスペースが最大限に確保されます。これは通常、プロフェッショナル ワークステーションやデータ センターなどの大規模な構成で見られ、特に複数の GeForce カードを使用する場合に、最適な冷却オプションと拡張の可能性を優先します。

これらのさまざまなスロット構成により、特定のシステム アーキテクチャと冷却ニーズに応じて適切なブリッジを選択できます。

RTX 3090 および 30 シリーズに適したブリッジの選択

RTX 3090 およびその他の 30 シリーズ GPU に適した NVLink ブリッジを選択するには、マザーボードのスロット間隔とシステムの冷却機能を考慮する必要があります。Google の上位の結果を見ると、注意すべき点がいくつかあることがわかります。

  1. スロット間隔: RTX 3090 は、NVLink 2.0 が適切に動作するために必要な大型のヒートシンクと冷却ソリューションを備えているため、多くのスペースを必要とします。GPU 間のスロットが XNUMX つ、XNUMX つ、または XNUMX つあるかどうかに応じて、GPU が正しく収まり、最適なパフォーマンスを発揮できるように、この間隔に一致する NVLink ブリッジが必要になります。
  2. 冷却: RTX 3090 のような高性能グラフィック カードには、優れた冷却が不可欠です。3 スロットまたは 4 スロットのブリッジは、混雑を軽減してより多くの空気を循環させ、熱をより効率的に放散させることで、空気の流れと冷却効率を高めることができます。
  3. システム アーキテクチャ: NVLink ブリッジは、特定のシステム アーキテクチャでも適切に機能する必要があります。たとえば、スペースが限られている場合 (小型フォーム ファクタ ビルドなど) は、2 スロット ブリッジが最適です。一方、多くの冷却オプションと高度な構成機能を必要とするプロフェッショナル ワークステーションなどの大規模なセットアップでは、4 スロット ブリッジを使用すると効果的です。

システムのアーキテクチャ設計と冷却要件との最大限の互換性を確保するには、これらの要素への調整を含め、最も必要な GPU セットアップの最適化を選択する際に、マザーボードのマニュアルまたはベンダーの仕様を参照してください。

高性能コンピューティングで NVLink を使用する利点

高速帯域幅とデータ転送

NVLink のイノベーションにより、高性能コンピューティング (HPC) 環境でのデータ交換が高速化し、レイテンシが低減します。NVLink は従来の PCIe インターコネクトに比べてデータ転送速度が速いため、GPU 同士がより効率的に通信できます。この広い帯域幅は、科学シミュレーション、ディープラーニング、複雑なデータ分析など、大規模な並列処理を必要とするアプリケーションを扱うときに不可欠です。デバイス間で情報をより迅速に共有できるため、このテクノロジによって計算時間も短縮され、システム全体のパフォーマンスが向上します。この機能だけでも、HPC セットアップで NVLinks を使用すると、集中的な計算タスクの解決時間を大幅に短縮できます。

従来のSLIに対する利点

SLI と比較して、NVLink には多くの利点があります。帯域幅が SLI よりも優れているため、GPU 間のデータ転送がより効率的になり、ボトルネックが最小限に抑えられます。この機能は、AI トレーニングや高負荷の科学計算など、高度な並列化を必要とするタスクに便利です。NVLink が提供するもう 1 つの利点は、より高いスケーラビリティのサポートです。つまり、このような場合に SLI に関連する一般的なパフォーマンスの低下を被ることなく、より多くの GPU を相互接続できます。これらすべての利点に加えて、NVLink はデータの一貫性と同期性も向上させ、特に高性能コンピューティング アプリケーションで使用する場合、全体的なパフォーマンスを大幅に向上させます。

強化されたグラフィックスパフォーマンスとワークロード管理

NVLink は、データ転送速度とレイテンシが優れているため、グラフィック パフォーマンスを向上させ、ワークロードを適切に処理できます。これにより、1 つの GPU が次の GPU と通信できるようになり、仮想現実、高度なレンダリング、複雑なシミュレーションなどのアプリケーションでも高品質のグラフィック レンダリングがサポートされます。さらに、GPU 間で情報をスムーズに共有できるため、リソースの使用が最適化され、処理時間が短縮され、要求の厳しいアプリケーションをシームレスかつ効率的に実行できます。NVLink がなければ、高性能コンピューティング環境でこのレベルに到達することはできなかったと言う人もいるでしょう。

参照ソース

NVLink

グラフィック処理ユニット

Nvidia

よくある質問（FAQ）

よくある質問（FAQ）

A: Nvidia NVLink は、従来の PCIe 接続よりも高速な、複数の GPU 間の通信に高帯域幅、低遅延の相互接続を提供するテクノロジです。これは、AI トレーニング、シミュレーション、3090D レンダリング ワークロードのパフォーマンスを大幅に向上させるため、GeForce RTX 3 などの RTX カードにとって非常に重要です。

A: NVLink をサポートする Nvidia グラフィック カードには、GeForce RTX 3090、RTX A6000、および特定の Quadro RTX モデルが含まれます。互換性を確認するには、特定のモデルを確認する必要があります。

A: NVLink は、GeForce RTX 30 シリーズ グラフィックス カードで使用できます。具体的には、GeForce RTX 3090 または RTX A5000 で使用できます。ただし、すべての 30 シリーズ カードが NVLink をサポートしているわけではないので、互換性チャートを参照して、特定のカード モデルに基づいて確認してください。

A: GeForce RTX 3090 で NVLink を有効にするには、同一の GeForce RTX 3090 グラフィック カード XNUMX 枚、NVIDIA SLI HB ブリッジ (推奨) または NVIDIA SLI ブリッジ (さまざまなサイズで利用可能)、および SLI/NVLink をサポートするマザーボードが必要です。

A: NVIDIA NVLINK BRIDGE の異なるモデルの主な違いは、スロットの数とサポートされる GPU 構成です。たとえば、40.64 つの一致する Quadro GV100 を接続する 81.28 スロット間隔 (2080 mm)、8000 つの一致する GeForce RTX 60.96Ti、TITAN RTX、および Quadro RTX 2080 カードを接続する 2070 スロット間隔 (2080 mm)、および XNUMX つの一致する GeForce RTX XNUMX Super、XNUMX Super、または XNUMX カードを接続する XNUMX スロット間隔 (XNUMX mm) の NVIDIA SLI HB ブリッジがあります。

A: PCIe 3.0 は PCIe 4.0 の XNUMX 倍の帯域幅を備えているため、CPU と GPU 間のデータ転送が高速化します。NVLink と組み合わせることで、ディープラーニング、シミュレーション、複雑なレンダリング タスクなど、高速通信を必要とするアプリケーションで、マルチ GPU の全体的なパフォーマンスを向上させることができます。また、システムのボトルネックを解消して、NVLink の機能を補完するのにも役立ちます。

A: GeForce RTX 3090 には、約 112.5 GB/秒の NVIDIA の最新グラフィックス カード相互接続である NVLink バージョン 3.0 (NVLink XNUMX) が搭載されています。複数の GPU 間で高速かつ効率的にデータを転送できるように設計されており、高性能なコンピューティング パワーを必要とするアプリケーションに大きなメリットをもたらします。

Q: 特別な GeForce RTX 3090 OC Edition ブリッジが必要ですか?

A: GeForce RTX 3090 OC エディション専用のブリッジが必要です。これは「4 および 3090 シリーズ グラフィックス用 GeForce RTX NVLink ブリッジ 30 スロット」です。この特定のカードとの互換性を最大限に確保しながら、その潜在的なパフォーマンスを最大限に引き出すために作成されました。

A: いいえ、NVLink テクノロジの要件に従って、両方の GPU は同一モデルである必要があります。したがって、これら 2 つのカードのように、メモリ容量や使用可能な CUDA コアの数など (該当する場合) 機能も異なる可能性がある、古い世代のカードを組み合わせることは禁止されています。つまり、これら 2 つのグラフィック アクセラレータは同じタイプのデバイスではないため、Nvidia リンク接続を確立することはできません。

A: Nvidia コントロール パネルとソフトウェア ツールを使用すると、コンピューターがリンクを介して正常に接続されているかどうかを確認できます。システムが両方の GPU を検出し、NVLink ブリッジが正しくインストールされていることを確認してください。また、一部のベンチマーク ソフトウェアまたは診断ソフトウェアでは、NVLink のパフォーマンスをテストして、期待どおりに機能していることを確認できます。

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