MultiGPU technologijos

MultiGPU technologijos nėra naujiena jau seniai. Dar 3dfx savo gyvavimo laiku davė pradžią dabar Nvidia naudojamai SLI, o neilgai trukus po Nvidia SLI pristatymo, ATI suskubo pristatyti savo Crossfire. Netgi S3 šiuo metu turi analogą šioms dviems technologijoms, pavadintą Multichrome.

Visgi nuo šių technologijų daug kas keitėsi, tačiau pagrindai išliko, ir, nors dauguma žino apie jas, siūlau susipažinti su jomis artimiau.

SLI technologija

Crossfire technologija

Reali nauda ir trūkumai

SLI technologija

Nvidia atnuajintą SLI (Scalable Link Interface) pristatė kartu su Geforce 6 vaizdo plokščių serija bei Nforce 4 SLI lustų rinkiniu. 3dfx SLI pristatė su Voodoo 2 3D spartintuvų serija (tuo metu SLI akronimas reiškė Scan Line Interleave). Tiek ir senosios, tiek ir naujosios SLI idėja paprasta: dvi vaizdo plokštės kartu \“piešia\“ žaidimo kadrus ir leidžia teoriškai dvigubai didesnį kadrų žaidime kiekį. O ši \“magija\“ gali būti įgyvendinta keliais būdais.

Pirmasis vaizdo plokščių, veikiančių SLI režime, kadrų generavimo metodas yra Alternate Frame Rendering (AFR). Jo metu plokštės pakaitomis generuoja po savarankišką kadrą ir rodo juos paeiliui. Antrasis metodas – Split Frame Rendering (SFR) – labiau primena 3dfx SLI sprendimą, kuomet tą patį kadrą pasidalinusios \“piešia\“ abi vaizdo plokštės. Kadangi to paties kadro viršuje ir apačioje atsidūrę objektai gali ženkliai skirtis savo sudėtingumu, ekranui esant padalintam į dvi lygias dalis, ta plokštė, kuriai tenka \“lengvesnis darbas\“, baigtų anksčiau, ir tokiu atveju ekrane būtų matomas nevientisas vaizdas. Kad būtų to išvengta, darbas vaizdo plokštėms paskirstomas taip, kad abi gautų vienodą krūvį. Taip viena plokštė, kurios darbo zonoje nėra tiek sudėtingų objektų kiek antrosios, turi atvaizduoti didesnį ekrano plotą.

Dar vienas SLI kadrų generavimo būdas yra SLI AA (SLI Anti-Aliasing). 2005 metais pristatytas kaip atskiras SLI suderinimo būdas, neskirtas žaidimų veikimo spartai pagerinti ir leidžiantis ypatingai aukštus AA lygius žaidimuose. Grafikos procesoriai tuo metu anti-aliasing\’as paskirstomas tarp dviejų (ar daugiau) grafikos procesorių. Šis režimas skirtas tik padidinti grafikos kokybę, o ne žaidimo veikimo spartą. Jis naudojamas tada, kai kadrų žaidime generuojama daugiau nei reikia ir norisi matyti geresnę vaizdo kokybę.

2006 metais pasirodžius Geforce 7900GX2/7950GX2, buvo pristatyta Quad SLI technologija. Kaip jau greičiausiai žinote, pastarosios vaizdo plokštės turi po du G71 grafikos procesorius, sumontuotus atskirose montažinėse plokštėse sujungtose į vieną plokštę. Grafikos procesorių tarpusavio bendravimui plokštės yra sujungtos SLI tilteliu. Taigi nors plokštės realiai yra tik dvi, naudojami keturi grafikos procesoriai. Toks pats sujungimo principas naudojamas ir Quad SLI sistemoje su dviem Geforce 9800GX2. Tačiau grįžkime prie SLI kadrų generavimo metodų. Su Quad SLI pristatymu Nvidia pristatė hibridinį AFR ir SFR variantą AFR of SFR (išliko galimybė naudoti ir SFR bei AFR). Naudojant jį, pirmąjį kadrą vienos plokštės grafikos procesoriai generuoja SFR principu, o antrąjį – tokiu pačiu principu antros vaizdo plokštės grafikos procesoriai. Taigi plokštės viduje naudojamas SFR, o tarp atskirų plokščių – AFR.

Pirmasis lustų rinkinys, palaikantis SLI, kaip jau minėjau, buvo Nforce 4 SLI, pagamintas tuo metu sparčiausiems AMD procesoriams (vėliau pasirodė ir Nforce 4 versija Intel platformai). Kadangi jis turėjo nedaug PCI-E linijų, naudojant dvi vaizdo plokštes, kiekvienai jų tekdavo tik x8 pralaidumas, tačiau sparta dėl to praktiškai nenukentėjo (tai įrodė ir vėliau pasirodęs Nforce 4 SLI x16, teikęs pilną dviejų x16 lizdų palaikymą). Norint naudoti SLI su Nforce 4 SLI lustų rinkinius turinčiomis pagrindinėmis plokštėmis, vaizdo plokštes tekdavo sudėti plokštes į joms skirtus lizdus, ant pagrindinės plokštės perdėti trumpiklius arba specialią plokštelę, atliekančią perjungimo į SLI režimą funkciją (kai kuriose naujose pagrindinėse plokštėse galima surasti ir dabar) ir, be abejo, plokštes tarpusavyje sujungti SLI tilteliu (SLI su trimis vaizdo plokštėmis naudoja vieną trigubą tiltelį plokščių sujungimui arba tris paprastus). Šiuo elementu vaizdo plokštės tarpusavyje bendrauja viena su kita ir dalinasi informacija. Tiesa, kai kuriose pigiose vaizdo plokštėse, palaikančiose SLI, vietų jungti SLI tiltelį galima ir nerasti, o viena su kita jos bendrauja tiesiog per PCI-E magistralę. Viską sujungus belieka SLI režimą įjungti Nvidia Forceware tvarkyklių valdymo panelėje.

Jei pradžioje Nvidia leido naudoti tik visiškai identiškas vaizdo plokštes SLI konfigūracijoms, tai vėliau buvo pradėta leisti naudoti skirtingų gamintojų, skirtingų dažnių bei skirtingą atminties kiekį turinčias vaizdo plokštes. Svarbu tai, jog abi naudotų tą patį grafikos procesorių. Visgi tada atsiranda šiokie tokie apribojimai. Abi plokštės tokiu atveju veikia silpnesniosios vaizdo plokštės dažniais bei abiejose naudojamas tik toks atminties kiekis, koks yra mažiau atminties turinčioje plokštėje. Abiejų plokščių atmintyje yra ta pati informacija, kadangi abi plokštės turi \“žinoti\“, kas tuo metu vyksta ekrane ir prireikus koreguoti vaizdų generavimą. Tai galioja tiek AFR, tiek SFR kadrų generavimo metodui.

Be dviejų (trijų) Nvidia vaizdo plokščių SLI reikalinga ir tam pritaikyta pagrindinė plokštė. Jos visos (išskyrus vieną išimtį – Intel 5400 MCH, naudojamą Skulltrail platformoje, nors net ir čia neišsiverčiama be Nforce 100), naudoja Nvidia lustų rinkinį. SLI su trimis vaizdo plokštėmis kol kas palaiko tik Nforce 780i, 790i ir 780a lustų rinkinius turinčios pagrindinės plokštės, kainuojančios nekukliai. Žinoma, SLI norintys naudoti vartotojai sugalvodavo kaip išsisukti ir kitaip. Ne paslaptis yra paprasta Nforce 4 lustų modifikacija, pamėgta pagrindinių plokščių, kurios turi dvi PCI-E x16 jungtis, vartotojų. Užtrumpinus pora kontaktų ant lustų rinkinio, vartotojai galėdavo sujungti dvi Nvidia plokštes. Kitas, netgi paprastesnis būdas (buvo) naudoti modifikuotas vaizdo plokščių tvarkykles, ir priversti SLI dirbti su kitų gamintojų lustų rinkinius turinčiomis plokštėmis. Kodėl \“buvo\“? O gi todėl, kad nors ir gana nesunkiai galite rasti tvarkykles, veikiančias su Geforce 6/7 serijų vaizdo plokštėmis ir, tarkim, Intel 975X lustų rinkiniu, tačiau su 8 ir 9 serijų plokštėmis to padaryti nepavyks.

Neseniai pristatyta buvo ir Hybrid SLI technologija, orientuota į energijos taupymą ir silpnų vaizdo plokščių spartos padidinimą. Čia vaizdo plokštė dirba ne su kita vaizdo plokšte, o su pagrindinės plokštės integruotu vaizdo posistemiu. Kadangi Nvidia anksčiau pranešė, jog nebegamins lustų rinkinių be integruotų grafikos posistemių, su šia technologija susidursime vis dažniau.

Hybrid SLI turi du veikimo režimus: Hybrid Power bei Geforce Boost. Pirmasis režimas skirtas energijai taupyti. Kai kompiuteriu atliekami sparčios vaizdo plokštės nereikalaujantys darbai (pvz. interneto naršymas, dokumentų rengimas ir pan.), atskira vaizdo plokštė yra išjungiama ir veikia tik integruotas pagrindinės plokštės grafikos posistemis. Šiai technologijai panaudota SMBUS magistralė, kuria tvarkyklėms \“paliepus\“ atskira vaizdo plokštė gauna išjungimo ar įjungimo signalą.

Naudojant Geforce Boost, integruotas vaizdo posistemis generuoja žaidimų kadrus kartu su atskiru vaizdo posistemiu. Šis režimas naudojamas su silpnomis vaizdo plokštėmis (kol kas palaikomos tik 8400 ir 8500 serijos Geforce plokštės). Šiame, taip kaip ir Hybrid Power režime, monitorius turi būti prijungtas prie integruoto pagrindinės plokštės posistemio išvesties, kadangi atskiros vaizdo plokštės sugeneruoti vaizdai keliauja būtent į integruotą pagrindinės plokštės vaizdo posistemį ir į jo naudojamą pagrindinę atmintį. Kaip parodė kai kurių technikos portalų atlikti testai, naudojant sparčią vaizdo plokštę ir pagrindinės plokštės vaizdo išvestį įjungus Geforce Boost, žaidimų veikimo sparta gali netgi sumažėti. Tai vyksta būtent dėl prieš tai minėto vaizdo plokštės duomenų perkėlimo į pagrindinę kompiuterio atmintį.

ATI Crossfire

ATI savo atsaką į SLI pristatė 2005 metais. Pirmosios Crossfire pakaikiusios vaizdo plokštės buvo Radeon X800 ir X850, o pirmasis lustų rinkinys – Radeon Xpress 200. Kaip ir su Nforce 4 SLI, taip ir šis lustų rinkinys dviems vaizdo plokštėms veikiant kartu, suteikdavo joms tik po x8 PCI-E magistralės pralaidumą. Visgi technologijos įgyvendinimo principai kiek kitokie. Kitaip nei SLI atveju, abi vaizdo plokštės nebuvo visiškai identiškos. Nors jos priklausė tai pačiai serijai, viena jų buvo \“viršesnė\“. Ji turėjo specialų komponavimo procesorių, kuris ir atlikdavo galutinį abiejų grafinių procesorių sugeneruotų vaizdų \“suklijavimą\“. Plokščių tarpusavio bendravimui taip pat pasirinktas kitas variantas – išoriniai Y tipo laidai, iš pirmo žvilgsnio jungiami prie vaizdo plokščių DVI lizdų. Visgi pagrindinėje (\“master\“) plokštėje vietoje vienos DVI jungties įrengta buvo DMS (vėliau – VHDCI) jungtis, kurios dėka pirmoji plokštė ir galėjo priimti informaciją iš antrosios. Tai, kad Crossfire reikėjo \“master\“ plokštės bei išorinių kabelių, be abejo, nelabai viliojo pirkėjus.

Crossfire kadrų generavimo metodai panašūs į SLI. Tarp jų yra ir AFR, veikiantis tuo pačiu principu, ir Scisors (SFR analogas; jame taip pat reguliuojama ekrano dalis, kurią turi sugeneruoti kiekviena plokštė, priklausomai nuo objektų ir efektų pozicijų), ir Super AA (SLI AA analogas). Vienintelis metodas, kurio negali pasiūlyti SLI, yra SuperTiling. Naudojant šį režimą kadras yra padalijamas į nedidelius kvadratus, ir kiekviena plokštė generuoja atskirus kvadratus. Jeigu viena plokštė gali greičiau sugeneruoti jai priskirtas zonas, jai priskiriama daugiau zonų, kad abi vaizdo plokštės baigtų generuoti kadrą kartu.

Kartu su Xpress 3200 lustų rinkinio pristatymu 2006 metais visoms Crossfire plokštėms (išskyrus X1900 seriją) jungiamoms į pagrindinę plokštę su šiuo lustų rinkiniu išorinis kabelis plokštėms tapo nereikalingas, mat plokščių bendravimui buvo panaudota PCI-E magistralė. Padidėjusį PCI-E magistralės srauto poreikį kompensavo papildomos PCI-E linijos (abi vaizdo plokštės gavo pilną X16 pralaidumą). Pasirodžius X1950pro ir X1650 serijos plokštėms, jų tarpusavio sujungimo metodas buvo dar kartą pakeistas ir tapo tokiu, kokiu yra dabar. ATI pasekė Nvidia pavyzdžiu ir plokščių sujungimui panaudojo panašius vidinius tiltelius, o \“master\“ plokštės nebeliko.

Su HD3000 vaizdo plokščių bei 700 serijos lustų rinkiniais AMD/ATI pristatė Crossfire X. Atnaujinta technologija atnešė galimybę jungti ne tik du, bet ir tris ar keturis grafikos procesorius. Be to, vaizdo plokščių parinkimas tapo kiek laisvesnis, kaip ir SLI technologijoje, įsigalėjo AFR kadrų generavimo metodas. Nors kartu gali veikti tik tą patį GPU turinčios plokštės, tačiau jos neprivalo veikti tais pačiais dažniais. Dėl to, turint pagrindinę plokštę, palaikančią keturias vaizdo plokštes (turinčią AMD 790FX lustų rinkinį), galima įvairiais kombinuoti HD3800 serijos vaizdo plokštes. Tiesa, kaip rodo praktika Crossfire galima priversti veikti ir naudojant ne visai identiškus grafikos procesorius turinčias vaizdo plokštes. Visgi čia ir vėl atsiranda apribojimai. Kaip ir konkurentų technologijoje, lėtesnė plokštė priverčia lėčiau veikti ir greitesnę. Pavyzdžiui, jei naudojama dvi plokštės, turinčios skirtingą kiekį grafinės atminties, abiems plokštėms priskirimas tik toks atminties kiekis, koks yra mažiau atminties turinčioje plokštėje. Tiesa, HD3800 serijos vaizdo plokštę įmanoma priversti dirbti Crossfire režimu kartu su HD2900, nors oficialiai jos ir nepalaikomos. Be abejo, tai tikrai nėra pats optimaliausias vaizdo plokščių derinys Crossfire režimui. Apie tai galite daugiau rasti čia.

HD3800 serijos plokščių jungimo tarpusavyje galimybės. Norėdami sužinoti apie kitų ATI plokščių jungimą, spauskite čia

Jei Nvidia SLI technologijos neleidžia naudoti kitoms lustų rinkinius gaminančioms kompanijoms, tai ATI su Crossfire liberalesni. Crossfire palaiko ir pagrindinės plokštės su Intel lustų rinkiniais (975X, P965, P35, X38, X48, P45). Tiesa, ne visi jie teikia pilną x16 + x16 pralaidumą plokštėms. 975X ir P45 siūlo x8 + x8 PCI-E pralaidumą dviems plokštėms Crossfire režime, o P965 ir P35 – x16 + x4, kur kartais galima pamatyti ir didesnius spartos kritimus.

Hybrid Crossfire – Hybrid SLI analogas, leidžiantis pagrindinės plokštės posistemiui veikti kartu su atskira vaizdo plokšte ir pristatytas kartu su AMD 780G lustų rinkiniu (greitai AMD turėtų pristatyti ir 790GX lustų rinkinį, palaikantį Hybrid Crossfire). Veikimo principas vėlgi labai panašus į Hybrid SLI. Į pagrindinę plokštę su 780G lustų rinkiniu įdėjus Radeon HD2400 arba HD3400 vaizdo plokštę, žaidimuose galima pastebėti ženklius spartos prieaugius (kartais ir kadrų kiekio padidėjimą beveik dvigubai). Deja, nors apie energijos taupymo režimą anksčiau ir buvo kalbėta, tačiau kol kas Hybrid Crossfire šios funkcijos neturi. Visgi mobiliosiose platformose egzistuoja PowerXpress technologija, atliekanti šią funkciją. Kaip ir Hybrid SLI technologijoje, pagrindinės plokštės vaizdo posistemis gali būti panaudotas tiesiog papildomiems monitoriams prijungti ir neįtakoti žaidimų veikimo spartos.

Reali nauda, galimos problemos ir trūkumai

Susipažinus su technologija, galima apžvelgti ir MultiGPU technologijų įtaką žaidimuose, privalumus bei trūkumus. Pagrindinis dalykas, kuris turėtų rūpėti žaidimų mėgėjams yra sklandi žaidimo eiga. Teoriškai SLI ir Crossfire lyginant jas su viena vaizdo plokšte galėtų padidinti žaidimų veikimo spartą tiek kartų, kiek grafikos plokščių yra įdiegta. Tačiau, kaip jau turbūt žinote, niekas už dvigubai (trigubai) daugiau sumokėtų pinigų neleis džiaugtis dvigubai išaugusiu kadrų kiekiu žaidime (su nedidelėmis išimtimis). Gamintojai ir patys nežada dvigubų spartos prieaugių. Dažniausiai jie siekia IKI 1,8 – 1,9 karto. O kiek realiai galima gauti naudos, gali atsakyti tik bandymai. O iš jų matyti, kad rezultatai labai priklauso ir nuo žaidžiamo žaidimo. Testų su įvairiomis Nvidia ir ATI plokštėmis per tuos metus nuo SLI ir Crossfire pasirodymo, be abejo, atlikta devynios galybės. Malonu matyti tai, jog pasirinkus pora vaizdo plokščių už protingą kainą galima pasiekti iš tiesų gerų rezultatų, ir jog situacijų, kai SLI/CF nedirba taip kaip turėtų, mažėja, nors, visgi, pasitaiko. Programuotojams tampa sunkiau rašyti tvarkykles, kurios sugeba gerai operuoti dviem grafikos procesoriais. Visgi situacija dar labiau pablogėja padidinus vaizdo plokščių skaičių. Juk nesinori sumokėjus už keturias vaizdo plokštes gauti tokią spartą, kokią gali suteikti vos dvi. Deja, ir tai pasitaiko.

Besirenkantiems SLI nereikėtų pamiršti ir monitoriaus. Juk nebus naudos iš poros Geforce 9800GTX vaizdo plokščių žmogui, turinčiam paprastą 17\“-19\“ LCD monitorių, kurio maksimali raiška tesiekia 1280×1024. Iš papildomų kadrų nebus jokios naudos, nes ir viena vaizdo plokštė galėtų atvaizduoti žaidimą su aukštais grafikos nustatymais tokioje raiškoje.

Nereikia pamiršti ir kitų kompiuterio komponentų, tokių kaip pagrindinė plokštė ar maitinimo blokas. Už Crossfire ar SLI palaikančią plokštę gali tekti mokėti kiek daugiau nei už įprastą, o pasirinkus vieno gamintojo MultiGPU technologiją prie kito gamintojo analogo nebus galima pereiti nekeičiant pagrindinės ir vaizdo plokščių. Suprantama ir tai, kad žaidžiant žaidimus sistema su dviem ar daugiau vaizdo plokščių naudos atitinkamai daugiau elektros energijos, kas gali įtakoti ir maitinimo bloko pasirinkimą. Beje, SLI sistemų savininkai, kitaip nei Crossfire naudotojai, dviem ar daugiau monitoriais džiaugtis negalės, mat naudojant SLI oficialiai palaikomas tik vienas monitorius. Neoficialiai yra įmanoma SLI sistemą naudoti daugiau nei vieną monitorių, tačiau tam reikia papildomos vaizdo plokštės. Šiuo klausimu informacijos rasite čia.

MultiGPU technologijos taip pat gali atnešti ne tik pagerėjusius žaidimų rezultatus. Visiškas vaizdo plokščių sinchronizavimas yra sunkiai įgyvendinamas, dėl ko kartais MultiGPU galima pastebėti vieną neigiamą reiškinį – \“Micro stutter\“. Tikslaus lietuviško vertimo šiam reiškiniui nežinau, bet iš esmės tai yra trumpi ir erzinantys vaizdo trūkčiojimai. To negalima prilyginti įprastam \“stabdymui\“, nes iš tiesų plokštės pajėgia generuoti reikiamą kiekį kadrų, tačiau jie parodomi nelygiais laiko intervalais. Problema pastebimesnė naudojant daugiau nei du grafikos procesorius bei kai kadrų kiekis yra sąlyginai nedidelis (30-40 FPS), nors vienas grafikos procesorius nekeltų problemų ir toks kadrų kiekis su juo nesukeltų diskomforto. Straipsnį šia tema turi PCGH.

Pabaigai

Šio straipsnelio paskirtis buvo kiek detaliau supažindinti su SLI ir Crossfire technologijomis. Kaip ir renkantis kitus kompiuterio komponentus, taip ir vaizdo plokštę (-es) svarbu atkreipti dėmesį į tai, koks būtų geriausias pasirinkimas tam tikroje kainų kategorijoje. Ir nors kelios vaizdo plokštės tikrai ne visada būna racionaliausias sprendimas, tačiau kartais tai gali tapti patraukliu variantu.