Vũ khí bí mật của Nvidia trong cuộc chiến AI: NVLink và NVSwitch

Vũ khí bí mật của Nvidia trong cuộc chiến AI: NVLink và NVSwitch

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI) đang phát triển mạnh mẽ, Nvidia Corp. đang giữ vị trí dẫn đầu với cách tiếp cận hệ thống toàn diện. Bí mật then chốt cho thành công của hãng nằm ở hai công nghệ kết nối vượt trội: NVLink và NVSwitch.

Bài viết này phân tích vai trò quan trọng của NVLink và NVSwitch trong việc nâng cao khả năng mở rộng và hiệu suất cho quá trình suy luận mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), đặc biệt là trong môi trường đa GPU.

Thách thức của suy luận đa GPU

LLM đòi hỏi khả năng tính toán cực lớn, thường cần sức mạnh của nhiều GPU để xử lý hiệu quả. Trong hệ thống đa GPU, mỗi tầng của mô hình được phân bổ cho các GPU khác nhau. Sau khi mỗi GPU xử lý xong phần việc của mình, nó cần chia sẻ kết quả với các GPU khác trước khi chuyển sang tầng tiếp theo.

Tuy nhiên, các phương pháp kết nối GPU truyền thống như kết nối điểm-điểm có nhiều hạn chế. Khi số lượng GPU tăng lên, băng thông bị phân chia, dẫn đến tắc nghẽn, gia tăng độ trễ và giảm hiệu suất tổng thể.

NVLink: Giải pháp kết nối GPU đột phá

NVLink là giải pháp của Nvidia cho bài toán kết nối GPU trong các mô hình quy mô lớn. Với băng thông lên đến 900 gigabit/giây (và sẽ tăng lên 1,8 terabit/giây trên nền tảng Blackwell), NVLink đảm bảo dữ liệu được truyền tải nhanh chóng và hiệu quả giữa các GPU, giảm thiểu độ trễ và tối ưu hóa hiệu suất.

Khác biệt với InfiniBand hay Ethernet, NVLink hoạt động như một kết nối mạng chuyển mạch chuyên dụng cho tính toán, cho phép tạo ra một vùng nhớ dùng chung giữa các GPU. Kiến trúc này đảm bảo tốc độ giao tiếp ổn định ngay cả khi hệ thống có nhiều GPU.

NVSwitch: Kết nối không tắc nghẽn

Nâng cao hơn nữa khả năng kết nối đa GPU, NVSwitch cho phép tất cả GPU trong hệ thống giao tiếp đồng thời ở băng thông NVLink tối đa. Nhờ kiến trúc không tắc nghẽn, mỗi GPU có thể truyền dữ liệu ở tốc độ tối đa mà không bị ảnh hưởng bởi các GPU khác.

NVSwitch mang lại lợi ích cho cả quá trình huấn luyện và suy luận AI. Trong suy luận, NVSwitch giúp rút ngắn thời gian giao tiếp giữa các GPU, cải thiện thông lượng suy luận tổng thể và mang đến thời gian phản hồi nhanh hơn.

Nghiên cứu tình huống: Tác động đến mô hình Llama 3.1 70B

Kết quả thử nghiệm của Nvidia cho thấy hệ thống sử dụng NVSwitch vượt trội hơn hẳn so với kết nối điểm-điểm truyền thống khi xử lý mô hình Llama 3.1 70B, đặc biệt là với khối lượng công việc lớn. NVSwitch đã giảm đáng kể thời gian giao tiếp giữa các GPU và cải thiện thông lượng suy luận.

Hướng tới tương lai: Kiến trúc Blackwell

Kiến trúc Blackwell của Nvidia sẽ giới thiệu thế hệ NVLink thứ năm và chip NVSwitch mới, tăng gấp đôi băng thông lên 1.800 GB/giây/GPU, cho phép xử lý các mô hình AI phức tạp hơn trong thời gian thực.

Kết luận

NVLink và NVSwitch là hai yếu tố then chốt trong chiến lược AI của Nvidia, giúp hãng giữ vững vị trí dẫn đầu. Với khả năng cải thiện đáng kể tốc độ truyền dữ liệu, giảm thiểu độ trễ và hỗ trợ mở rộng hệ thống đa GPU, NVLink và NVSwitch sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các mô hình AI thế hệ mới. Cuộc đua AI vẫn đang tiếp diễn, và những cải tiến đột phá như NVLink và NVSwitch chính là chìa khóa dẫn đến thành công.