Технологии SLI и CrossFire: особенности реализации различных режимов и их применение.

Ответ:Кто из нас не слышал о технологии SLI. Удивительно, что такая простая идея, как объединение двух видеокарт в одну связку, не была реализована раньше. Выгода этого решения очевидна. Простой расчет показывает, что две видеокарты среднего ценового класса в сумме стоят дешевле одной дорогой модели. Работая совместно, они должны обеспечить практически двукратный прирост скорости.

Но, к сожалению, мало кому удалось испытать на практике преимущества технологии SLI. Даже несмотря на снятие целого ряда ограничений на подбор видеокарт для составления "дуальной" конфигурации. Если раньше технология SLI работала только для двух идентичных видеокарт одного производителя, сертифицированных для SLI, то теперь, после доработки драйверов, разработчики NVIDIA существенно снизили требования:

"дуальная" конфигурация поддерживается практически любой видеокартой GeForce, начиная с 6-го поколения;

желательно (но не обязательно) совпадение модели двух видеокарт;

тактовые частоты и даже объем видеопамяти двух карт могут различаться;

соединение с помощью SLI-моста не обязательно.

Увы, осталось еще одно существенное требование, которое обойти практически невозможно. Конфигурация SLI будет работать только на материнской плате, оснащенной специальным чипсетом NVIDIA. Наличия двух слотов PEG (PCI Express x16) недостаточно, драйверы не дадут активировать SLI, если не обнаружат чипсет "своего" производителя.

Впервые технология объединения двух 3D-ускорителей была придумана еще компанией 3dfx, ныне забытым пионером 3D-графики на ПК. Даже название у нее было такое же – SLI. Но в то время она работала иначе. Две видеокарты, а точнее, два 3D-ускорителя (они не были полноценными видеокартами) прорисовывали по очереди по одной строке трехмерной сцены. В их задачи входило лишь текстурирование – закраска треугольников с выполнением фильтрации, поэтому организовать их совместную работу было намного проще.

3D-ускорители VoodDoo 2 фирмы 3dfx подключались к шине PCI, и ввиду невысокой производительности им было достаточно возможностей этой шины. В дальнейшем производители материнских плат и видеокарт перешли на использование шины AGP, которая обеспечивала намного большую пропускную способность, но, увы, изначально допускала работу только одного устройства. Видимо, по этой причине о "дуальных" конфигурациях пришлось на время забыть. Вернуться к ним стало возможно после появления более универсальной и гибкой шины PCI Express, которая не накладывала ограничений ни на количество устройств, ни на ширину конкретного канала. Видеокарты могут использовать каналы с 4, 8 или 16 линиями в зависимости от возможностей чипсета и материнской платы.

Разработчики NVIDIA не сообщают нам всех подробностей о том, как им удалось заставить две (и даже четыре) видеокарты работать совместно. Известно лишь, что в ядро современного 3D-ускорителя GeForce встроена возможность обмена информацией (данными и сигналами синхронизации) с другим ядром, выполняющим работу над той же самой трехмерной сценой. Таким образом несколько видеокарт могут совместно выполнять построение 3D-картинки. Объединение результатов работы и вывод готовой картинки выполняется любой из видеокарт по выбору пользователя. Аппаратно обмен информацией может производиться двумя способами: либо по специализированному интерфейсу, либо по шине PCI Express.

В первом случае видеокарты должны иметь соответствующие дополнительные разъемы, их необходимо соединить с помощью моста, который обычно поставляется в комплекте с материнской платой. Он представляет собой небольшую печатную плату с двумя разъемами. Размер моста зависит от конкретной материнской платы, так как он рассчитан на установку видеокарт через один или через два слота друг от друга. Пропускная способность интерфейса SLI составляет 1 Гб/с, он используется только для обмена информацией в процессе совместного обсчета трехмерной сцены.

Во втором случае видеокартам не нужен специальный разъем, мост также не используется. Однако шина PCI Express и так загружена видеокартами довольно интенсивно – по ней постоянно передаются текстуры и информация о координатах вершин, и чем меньше собственной видеопамяти у видеокарты, тем интенсивнее этот процесс. Поэтому NVIDIA рекомендует использовать "безмостовой" способ лишь для недорогих видеокарт, которые обсчитывают 3D-сцену с небольшой скоростью и потому не перегружают основную шину. Отказ от разъема под мост SLI позволяет еще немного уменьшить их стоимость.

Совместная работа над сценой должна поддерживаться и на программном уровне. В последних версиях драйверов (ForceWare 91.xx) реализовано распределение задач между видеокартами по одной из трех схем, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Первый режим, Split Frame, самый простой и универсальный. Экран как бы "разрезается" на две части, и каждая видеокарта работает только над объектами, находящимися в ее половине. После того как работа закончена, основная видеокарта получает частично отрисованные части и "склеивает" их в одну картинку. Да, при этом выполняется много ненужной работы, ведь часть объектов может попасть в несколько частей сразу, обеим видеокартам приходится работать над геометрией и т.д. Но этот способ универсальный и подходит для всех случаев.

Второй режим, Alternate Frame,предусматривает распределение отдельных кадров между видеокартами. Каждая из них полностью прорисовывает свой кадр и передает его главной видеокарте, которая выводит его на экран в нужном порядке. Этот способ не всегда работает корректно, но обеспечивает более эффективное использование ресурсов видеокарт и, судя по отзывам пользователей, меньшее количество артефактов.

Третий режим имеет смысл применять в том случае, когда производительности у видеокарт хватает с избытком, и сдерживающим фактором в игре является скорость работы процессора. Увеличить FPS все равно нельзя, поэтому совместные усилия видеокарт следует направить на улучшение качества. Режим SLI Anti-aliasing позволяет объединить результаты полноэкранного сглаживания, выполняемого несколькими видеокартами по разным алгоритмам, и получить более высокое качество картинки.

Который из режимов следует использовать? Все три, говорит NVIDIA. Пользователю следует в каждой игре попробовать все режимы и выбрать тот, который его устраивает. Далее в настройках видеокарты создается профиль для конкретного файла запуска игры, в котором прописываются собственные настройки, включая режим SLI.

AMD (ATI) CrossFireX — технология, позволяющая одновременно использовать мощности двух и более (до четырех графических процессоров одновременно) видеокарт Radeon для построения трёхмерного изображения.

Каждая из видеокарт, используя определённый алгоритм, формирует свою часть изображения, которое передаётся в чип Composing Engine мастер-карты, имеющий собственную буферную память. Этот чип объединяет изображения каждой видеокарты и выводит финальный кадр.

В 2006 году система CrossFire формировалась путем соединения видеокарт Y-образным кабелем с задней стороны карт. В настоящее время система уже использует специальные гибкие мостики (наподобие SLI, но имеющие свой собственный алгоритм и логику и официально называется CrossFireX (не стоит приравнивать понятия CrossFire и CrossFireX. Смысл их действия одинаков, но способ построения в корне иной).

В будущем видеокарты на основе CrossFire облегчат работу процессора с графикой. Одна видеокарта будет обрабатывать графику, а вторая — физику.

Технология была анонсирована на международной выставке Computex 2005 в Тайване.

Стоит заметить, что комбинации некоторых видеокарт могут оказаться гораздо более эффективными, производительными и выгодными финансово, чем одна более мощная и, соответственно, значительно более дорогая карта. Но, как и в случае с NVIDIA SLI, прирост производительности от использования двух видеокарт в системе будет наблюдаться только в приложениях, умеющих использовать 2 и более GPU. В старых играх, не умеющих работать с Multi-GPU системами, общая производительность графической составляющей останется прежней, в некоторых случаях может вообще даже снизиться; так что для любителей старых, но прожорливых игр, самым верным решением будет покупка одной очень мощной видеокарты, чем покупка второй такой же и последующее объединение в CrossFireX-систему.

Для построения на компьютере CrossFireX-системы, необходимо иметь:

1. материнскую плату с двумя и более разъёмами PCI Express x16 с чипсетом AMD или Intel определённой модели, поддерживающей CrossFireX;

2. мощный блок питания, как правило мощностью от 700Вт;

3. видеокарты с поддержкой CrossFireX.

4. Специальный гибкий мостик CrossFireX для соединения видеокарт.

Видеокарты должны быть одной серии, но необязательно одной модели. При этом быстродействие и частота CrossFire-системы определяется характеристиками чипа наименее производительной видеокарты.

CrossFireX-систему можно организовать двумя способами:

1. Внутреннее соединение — видеокарты объединяются с помощью специального гибкого мостика CrossFireX, при этом, для соединения более, чем двух видеокарт, не нужно использовать специализированные многоразъемные мостики (типа NVIDIA 3-way SLI или 4-way SLI), видеокарты соединяются последовательно простыми CrossFireX мостиками. Соединение ведется примерно так: от первой ко второй - от второй к третьей - от третьей к четвертой (для соединения 4 видеокарт); от первой ко второй - от второй к третьей (для 3 карт); от первой ко второй (для 2 карт). Следует заметить, что на однопроцессорных видеокартах по 2 разъема CrossFireX, поэтому в случае с системой из двух видеокарт, объединять их можно как одним, так и двумя мостиками (от первой ко второй - от первой ко второй), разницы в производительности не будет.

2. Программный метод — видеокарты не соединяются, обмен данными идёт по шине PCI Express x16, при этом их взаимодействие реализуется с помощью драйверов. Недостатком данного способа являются потери в производительности на 10-15% по сравнению с вышеназванным способом. На данный момент практически полностью утерял актуальность, оставшись способом соединения низкопроизводительных видеокарт, для которых отсутствие соединительного мостика не является значимой потерей. Высокопроизводительные видеокарты можно объединить, только используя мостики, т.к. без них драйвер не поймет, что карты можно объединить.

Режимы:
SuperTiling

Картинка разбивается на квадраты 32x32 пикселя и принимает вид шахматной доски. Каждый квадрат обрабатывается одной видеокартой.

Scissor

Изображение разбивается на несколько частей, количество которых соответствует количеству видеокарт в связке. Каждая часть изображения обрабатывается одной видеокартой полностью, включая геометрическую и пиксельную составляющие.

Аналог в nVidia SLI — алгоритм Split Frame Rendering

Alternate Frame Rendering

Обработка кадров происходит поочередно: одна видеокарта обрабатывает только чётные кадры, а вторая — только нечётные. Однако, у этого алгоритма есть недостаток. Дело в том, что один кадр может быть простым, а другой сложным для обработки.

Этот алгоритм, запатентованный ATI ещё во время выпуска двухчиповой видеокарты, используется также в nVidia SLI.

SuperAA

Данный алгоритм нацелен на повышение качества изображения. Одна и та же картинка генерируется на всех видеокартах с разными шаблонами сглаживания. Видеокарта производит сглаживание кадра с некоторым шагом относительно изображения другой видеокарты. Затем полученные изображения смешиваются и выводятся. Таким образом, достигается максимальные чёткость и детализованность изображения. Доступны следующие режимы сглаживания: 8x, 10x, 12x и 14x.

Аналог в nVidia SLI — SLI AA.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: