Ще раз про SLI

Хто з нас не чув про технології SLI. Дивно, що така проста ідея, як об'єднання двох відеокарт в одну в'язку, не було реалізовано раніше. Вигода цього рішення очевидна. Простий розрахунок показує, що дві відеокарти середнього цінового класу в сумі коштують дешевше однією дорогою моделі. Працюючи спільно, вони повинні забезпечити практично дворазовий приріст швидкості.

Але, на жаль, мало кому вдалося випробувати на практиці переваги технології SLI. Навіть незважаючи на зняття цілої низки обмежень на підбір відеокарт для складання "дуальної" конфігурації. Якщо раніше технологія SLI працювала тільки для двох ідентичних відеокарт одного виробника, сертифікованих для SLI, то тепер, після доопрацювання драйверів, розробники NVIDIA істотно знизили вимоги:

• "Дуальна" конфігурація підтримується практично будь-який відкритий GeForce, починаючи з 6-го покоління;
• бажано (але не обов'язково) збіг моделі двох відеокарт;
• тактові частоти і навіть обсяг відеопам'яті двох карт можуть відрізнятися;
• з'єднання за допомогою SLI-моста не обов'язково.

На жаль, залишилося ще одне істотне вимога, обійти яку практично неможливо. Конфігурація SLI буде працювати тільки на материнській платі, оснащеної спеціальним чіпсетом NVIDIA. Наявності двох слотів PEG (PCI Express x16) недостатньо, драйвери не дадуть активувати SLI, якщо не виявлять чіпсет "свого" виробника. Підтримка SLI реалізована для nForce 4 SLI, nForce 590/570 SLI і nForce 680/670 SLI.

Плати на зазначених чіпсетах NVIDIA коштують недешево. Пов'язано це навіть не стільки з вартістю самого чіпсета, скільки з рівнем оснащення самої плати. Як правило, на SLI-чіпсетах випускаються дорогі повнофункціональні моделі з безліччю додаткових контролерів і ексклюзивною комплектацією. Навіть плата одного з виробників другої ланки, які зазвичай спеціалізуються на дешевих рішеннях для бюджетних ПК, обійдеться в солідну суму. Тут вже мимоволі задумаєшся, чи не буде вигідніше взяти плату простіше і до неї - одну, але потужну відеокарту.

Звичайно, не всі користувачі змушені довго придивлятися і ретельно розраховувати свої можливості. Іноді на материнську плату не шкода витратити більше, ніж зазвичай. І тоді виникає питання: який ефект дасть SLI, чи варто розраховувати на цю технологію? У нас з'явилася можливість перевірити роботу SLI в ідеальних умовах, коли обом видеокартам надається повноцінний канал PCI Express з 16-ма лініями. Це можливо лише на материнській платі, побудованої на найдорожчому і функціональному чіпсеті NVIDIA - nForce 590 SLI, або його варіанті для платформи Intel - nForce 680i SLI.

Як працює SLI

Вперше технологія об'єднання двох 3D-прискорювачів була придумана ще компанією 3dfx, нині забутим піонером 3D-графіки на ПК. Навіть назва у неї було таке ж - SLI. Але в той час вона працювала інакше. Дві відеокарти, а точніше, два 3D-прискорювача (вони не були повноцінними відеокартами) промальовували по черзі по одному рядку тривимірної сцени. В їх завдання входило лише текстурирование - зафарбування трикутників з виконанням фільтрації, тому організувати їх спільну роботу було набагато простіше.

3D-прискорювачі VoodDoo 2 фірми 3dfx підключалися до шини PCI, і зважаючи на невисоку продуктивності їм було достатньо можливостей цієї шини. Надалі виробники материнських плат і відеокарт перейшли на використання шини AGP, яка забезпечувала набагато більшу пропускну здатність, але, на жаль, спочатку допускала роботу тільки одного пристрою. Мабуть, з цієї причини про "дуальних" конфігураціях довелося на якийсь час забути. Повернутися до них стало можливо після появи більш універсальної і гнучкою шини PCI Express, яка накладала обмежень ні на кількість пристроїв, ні на ширину конкретного каналу. Відкрите можуть використовувати канали з 4, 8 або 16 лініями в залежності від можливостей чіпсета і материнської плати.

Розробники NVIDIA не повідомляє нам всіх подробиць про те, як їм вдалося змусити дві (і навіть чотири) відеокарти працювати спільно. Відомо лише, що в ядро ​​сучасного 3D-прискорювача GeForce вбудована можливість обміну інформацією (даними і сигналами синхронізації) з іншим ядром, які виконують роботу над тією ж самою тривимірною сценою. Таким чином, кілька відеокарт можуть спільно виконувати побудову 3D-картинки. Об'єднання результатів роботи і висновок готової картинки виконується будь-який з відеокарт за вибором користувача. Апаратно обмін інформацією може здійснюватися двома способами: або за спеціалізованим інтерфейсу, або по шині PCI Express.

У першому випадку відеокарти повинні мати відповідні додаткові роз'єми, їх необхідно з'єднати за допомогою моста, який зазвичай поставляється в комплекті з материнською платою. Він являє собою невелику друковану плату з двома роз'ємами. Розмір моста залежить від конкретної материнської плати, так як він розрахований на установку відеокарт через один або через два слота один від одного. Пропускна здатність інтерфейсу SLI становить 1 Гб / с, він використовується тільки для обміну інформацією в процесі спільного обрахунку тривимірної сцени.

У другому випадку відеокарт не потрібен спеціальний роз'єм, міст також не використовується. Однак шина PCI Express і так завантажена відеокартами досить інтенсивно - по ній постійно передаються текстури і інформація про координати вершин, і чим менше власної відеопам'яті у відеокарти, тим інтенсивніше цей процес. Тому NVIDIA рекомендує використовувати "безмостовой" спосіб лише для недорогих відеокарт, які обраховують 3D-сцену з невеликою швидкістю і тому не перевантажують основну шину. Відмова від роз'єму під міст SLI дозволяє ще трохи зменшити їх вартість.

Спільна робота над сценою повинна підтримуватися і на програмному рівні. В останніх версіях драйверів (ForceWare 91.xx) реалізовано розподіл завдань між відеокартами по одній з трьох схем, кожна з яких має свої переваги і недоліки. Перший режим, Split Frame, найпростіший і універсальний. Екран як би "розрізається" на дві частини, і кожна відеокарта працює тільки над об'єктами, що знаходяться в її половині. Після того як робота закінчена, основна відеокарта отримує частково відмальовані частини і "склеює" їх в одну картинку. Так, при цьому виконується багато непотрібної роботи, адже частина об'єктів може потрапити в кілька частин відразу, обом видеокартам доводиться працювати над геометрією і т.д. Але цей спосіб універсальний і підходить для всіх випадків.

Другий режим, Alternate Frame, передбачає розподіл окремих кадрів між відеокартами. Кожна з них повністю промальовує свій кадр і передає його головною відеокарти, яка виводить його на екран в потрібному порядку. Цей спосіб не завжди працює коректно, але забезпечує більш ефективне використання ресурсів відеокарт і, судячи з відгуків користувачів, менша кількість артефактів.

Третій режим має сенс застосовувати в тому випадку, коли продуктивності у відеокарт вистачає з надлишком, і стримуючим фактором у грі є швидкість роботи процесора . Збільшити FPS все одно не можна, тому спільні зусилля відеокарт слід направити на поліпшення якості. Режим SLI Anti-aliasing дозволяє об'єднати результати повноекранного згладжування, що виконується декількома відеокартами за різними алгоритмами, і отримати більш високу якість картинки.

Який з режимів слід використовувати? Всі три, каже NVIDIA. Користувачеві слід в кожній грі спробувати все режими і вибрати той, який його влаштовує. Далі в настройках відеокарти створюється профіль для конкретного файлу запуску гри, в якому прописуються власні настройки, включаючи режим SLI.

тестуємо

Для перевірки ефективності роботи технології SLI ми вибрали найбільш підходящу, на наш погляд, відеокарту середнього класу - GeForce 7600GS. Вона побудована на злегка "при гальмуванні" версії чіпа G73, а тому має невисоке споживання енергії і часто оснащується пасивним охолодженням. Дві такі відеокарти нормально сприймуть блоком живлення і стабілізаторами материнської плати, додаткове охолодження вибудовувати не доведеться. Невисока ціна (близько $ 100-140 на момент підготовки матеріалу) робить GeForce 7600GS вигідним придбанням. Підтримка SLI в ній реалізована повною мірою. Ми використовували дві ідентичні відеокарти фірми Micro-Star - NX7600GS-T2D256EH. Дана відеокарта має стандартні частоти 400/400 МГц, оснащується пам'яттю DDR2 об'ємом 256 Мб, має два виходи DVI-I і вихід TV-out з підтримкою композитного і компонентного сигналів.

Материнська плата Gigabyte M59SLI-S5 побудована на чіпсеті nForce 590 SLI. Кожен з мостів, що входять до складу чіпсета, надає відеокарті 16 ліній PCI Express. При установці двох відеокарт потрібно активувати режим "Link Booster", що збільшує пропускну здатність обох каналів PCI Express і шини HyperTransport на 25%. Тобто дана плата повинна надавати видеокартам найкомфортніші умови, і, отже, ефект від SLI повинен бути максимальним. Перевіримо це на практиці.

Ми встановили процесор Athlon 64 X2 4200+, два модуля пам'яті Kingston DDR2-800, дві відеокарти Micro-Star NX7600GS, з'єднали їх за допомогою моста SLI. В налаштуваннях драйверів (ForceWare 91.47) по черзі вибирався один з режимів - Single GPU (без SLI), Split Frame і Alternate Frame, режим Anti-aliasing вирішено було не використати з огляду на його непридатності для даної конфігурації. Щоб процесор не став "вузьким місцем", ми включили в усіх іграх не тільки анізотропну фільтрацію (8-sample), але і згладжування (4х). Окремо перевірялися дозволу 1024х768 і 1600х1200.

Ми перевірили роботу SLI в восьми щодо свіжих і вимогливих 3D-іграх і отримали наступні результати.

24.7 33.7 1.4 45 1.8 Doom 3 42.9 81.4 1.9 81.2 1.9 FarCry 35.4 61.2 1.7 61 1.7 FEAR 25 49 2.0 42 1.7 Half-Life 2: Lost Cost 38.5 46.4 1.2 18.7 0.5 Quake4 39.1 69.2 1.8 72.1 1.8 Chronicles of Riddick 32.3 62 1.9 61.5 1.9 Serious Sam 2 18.6 34.4 1.8 34.3 1.8 1600x1200, AA 4x, AF 8x No SLI Split Frame Приріст Alternate Frame Приріст Call of Duty 2 11.7 22.1 1.9 22.1 1.9 Doom 3 20.1 38.3 1.9 38 1.9 FarCry 16.5 28.7 1.7 28.9 1.8 FEAR 12 23 1.9 23 1.9 Half-Life 2: Lost Cost 16.5 20.8 1.3 8 0.5 Quake4 19.6 35 1.8 36.1 1.8 Chronicles of Riddick 14.9 29.2 2.0 29.3 2.0 Serious Sam 2 7.9 14.7 1.9 15 1.9

Єдина гра, в якій технологія SLI не принесла очікуваних результатів, стала Half-Life 2. Режим Alternate Frame навіть знизив удвічі FPS, а застосування Split Frame дозволило поліпшити швидкодію всього на 20-25%. В інших іграх приріст швидкодії вийшов якщо не дворазовим, то більш ніж на 70% точно. Іноді режим Split Frame опинявся більш вигідним, іноді - Alternate Frame, але різниця зазвичай незначна.

Таким чином, тестування дозволило відповісти позитивно на найголовніше питання: чи може технологія SLI забезпечити близький до двократного приріст продуктивності графічної підсистеми. Використання двох відеокарт GeForce 7600GS дозволяє збільшити середній FPS в іграх на 75-97%. Отримати 100% ми не можемо теоретично, так як в режимі SLI одна з відеокарт неминуче витрачає час на підготовку підсумкової картинки і тому працює не на повну потужність.

Може бути, Crossfire?

У ATI є свій варіант для побудови "дуальної" конфігурації - технологія Crossfire, в основі якої лежить та ж ідея, що і в основі SLI. Правда, розробники з ATI взялися за роботу набагато пізніше, через що вийшли на ринок з великим запізненням.

Первісна апаратна реалізація Crossfire була далека від досконалості. В "дуальної" конфігурації ATI необхідна присутність спеціальної версії відеокарти - "Crossfire Edition", яка несе на борту додатковий чіп "Compositing Engine" і має спеціальний роз'єм - вхід Crossfire. Зведенням фрагментів в єдину картинку займається не 3D-прискорювач, а цей додатковий чіп. Дані він одержує з двох джерел: від 3D-прискорювача на тій же платі і від другої відеокарти, до цифрового виходу якої він підключається за допомогою спеціального кабелю. Друга відеокарта, природно, може бути абсолютно довільної, підтримка Crossfire від неї не потрібно. Як бачимо, ATI порахував дуже складним внесення підтримки Crossfire в ядро ​​3D-прискорювача.

Звичайно, рішення NVIDIA виглядає простіше і елегантніше, коли покупка підходящої материнської плати позбавляє від всіх турбот. У разі ATI потрібно знайти ще й відповідну відеокарту, яка коштує помітно дорожче стандартної. Тому ATI через деякий час реалізувала такий же апаратний механізм: при побудові "дуальної" конфігурації з відеокарт Radeon X1950 XT і наступних використовуються аналогічні роз'єми і мости між однаковими відеокартами. Можна обійтися і без моста, тоді "склеювання" картинки буде виконуватися програмно.

На відміну від NVIDIA, ATI не є серйозним гравцем на ринку материнських плат. Її чіпсети частіше застосовуються в ноутбуках і недорогих настільних ПК, ніж в дорогих ігрових машинах. Тому ATI не стала штучно обмежувати підтримку Crossfire і додала до списку сумісних чіпсетів ще і Intel 975X.

З програмної точки зору, технологія ATI працює аналогічно. Крім трьох подібних режимів розподілу навантаження, є ще й четвертий - Super Tiling. Він передбачає розподіл між відеокарти не цілих кадрів, а декількох невеликих областей - тайлів.

На жаль, технологія ATI до сих пір не отримала належного поширення. Звинувачувати в цьому слід і не дуже вдалий перший варіант реалізації, вимагає покупки спеціальної версії відеокарти, і низьку популярність дорогих материнських плат на чіпсетах ATI. Але будемо враховувати нинішній союз ATI і AMD, який може докорінно змінити ситуацію на ринках материнських плат і відеокарт.

Макс КУРМАЗ, [email protected] , HW.by - Білоруський "залізний" сайт

Дякуємо компанії "NTTs" за надані відеокарти Micro-Star

Дякуємо компанії "CDL Systems" за надану тестову платформу на базі материнської плати Gigabyte