SLI

1. Как работает SLI
2. Еще о реализации SLI
   1. 2 GPU, 1 слот PCI-E
   2. 4 GPU (Quad SLI)
   3. 3 GPU (3-Way SLI)
   4. Ускорение моделирования физических процессов
   5. Hybrid SLI
3. Ограничения

    SLI (Scalable Link Interface - масштабируемый интерфейс) - фирменная технология Nvidia для объединения двух или более видеокарт в одной системе для совместной работы над одним изображением. Эта технология подразумевает использование параллельных вычислений для повышения производительности графической системы компьютера.

    Аббревиатуру SLI со значением ScanLine Interleaving (можно перевести как «чередование строк кадра») ввела на пользовательском рынке 3dfx в 1998 году применительно к серии видеокарт Voodoo2, там она позволяла делать то же самое – объединять две видеокарты для работы над одним изображением. После покупки 3dfx Nvidia получила и технологию SLI, но не использовала ее. В 2004 году Nvidia заново представила аббревиатуру SLI для современных компьютерных систем с шиной PCI Express (PCIe). Нынешняя технология SLI существенно отличается от технологии 1998 года с таким же именем.

Как работает SLI

    Основная идея технологии SLI - разделить нагрузку по обработке 3D-сцены между несколькими графическими процессорами (GPU - graphics processing unit). В идеальном случае в 2 слота PCI-Express x16 материнской платы установлены 2 одинаковые видеокарты, образуя конфигурацию master-slave. Обе карты обрабатывают одну и ту же часть 3D-сцены, но половина нагрузки передается вторичной (Slave) карте через коннектор, называемый SLI Bridge (мост SLI). Например, мастер-карта может работать над верхней половиной сцены, а вторая карта это же время - над нижней. Когда вторая карта завершает свою работу, она отправляет результаты мастер-карте, которая объединяет 2 изображения и выводит результат на монитор.

    Когда SLI-совместимые мат. платы только появились, с большинством из них использовалась специальная платка из комплекта поставки. Эта платка устанавливалась в разъем, который обычно располагался между слотами PCI-Express x16. В зависимости от того, как установлена эта платка, материнская плата либо назначает все 16 каналов основному (primary) слоту PCI-Express x16, либо делит каналы поровну между 2 слотами. Это было необходимо, т.к. в то время еще не было мат. плат, имеющих достаточное число каналов PCI-Express, чтобы назначить по 16 обоим слотам. Современные SLI-совместимые материнские платы позволяют каждой видеокарте использовать по 16 каналов в двух (или более) слотах PCI-Express x16.

     SLI-мостик используется, чтобы обойти ограничения полосы пропускания и передавать данные между видеокартами напрямую. SLI-конфигурации без использования коннектора моста возможны для 2 видеокарт начального или среднего уровня (начиная с GeForce 6600, например, 7100GS или 6600GT) с драйверами Nvidia Forceware 80.XX или выше. Т.к. эти видеокарты не требуют широкой полосы пропускания, данные могут передаваться только сквозь чипсет мат.платы. Однако, если SLI-коннектор не используется для 2 видеокарт класса high-end, производительность системы может заметно упасть, т.к. полосы пропускания чипсета становится недостаточно.

    SLI предлагает 2 метода рендеринга и 1 метод сглаживания (anti-aliasing) для распределения нагрузки между видеокартами.

    Split Frame Rendering (SFR) - рендеринг с разделением кадра. Чтобы распределить нагрузку поровну между двумя GPU, кадр делится по горизонтали в пропорциях, зависящих от геометрии изображения. Например, для сцены, верхняя половина которой представляет собой по большей части пустое небо, разделяющая линия будет проходить низко. Данный метод, однако, не так эффективен, как AFR.

    Alternate Frame Rendering (AFR) - рендеринг с чередованием кадров. Один GPU обрабатывает четные кадры, а другой - нечетные. Когда вторичная карта завершает работу над кадром (или над частью кадра), результат передается через мост SLI-коннектор основной карте, которая выводит обработанные кадры. В идеальном случае данный метод позволяет ускорить обработку кадров вдвое. Nvidia в своей рекламе обещает увеличение производительности в 1.9 раза.

    Сглаживание SLI является отдельным режимом обработки изображения, позволяющим удвоить производительность путем разделения нагрузки между двумя графическими картами и получить изображение высочайшего качества. Один GPU использует шаблон, слегка сдвинутый по отношению к обычному (например, вверх и вправо), второй - сдвинутый в противоположном направлении (вниз и влево) шаблон. Объединение результатов позволяет получить более качественное изображение. Данный режим не предназначен для использования при высокой частоте смены кадров и может привести к падению производительности. Он используется для GPU-независимых игр, где требуется качественное изображение, а не высокая производительность. При использовании сглаживания SLI можно выбрать один из следующих режимов: SLI 8X, SLI 16X, SLI 32x (только для серии 8800). В системах Quad SLI возможно использование сглаживания SLI 64X.

     Nvidia совместно с издателями видеоигр создала ряд специальных профилей для конкретных игр, содержащих оптимальные для каждой игры настройки. Эти профили содержатся в драйверах ForceWare. Также возможно создание пользовательского профиля для игры или редактирование профилей после активации дополнительных настроек при помощи ПО Coolbits.

Еще о реализации SLI

    

2 GPU, 1 слот PCI-E

    В феврале 2005 года Gigabyte Technology выпустила использующую технологию Nvidia SLI видеокарту GV-3D1 с двумя GPU 6600. На момент выпуска эта видеокарта поддерживалась только некоторыми мат. платами Gigabyte. Позднее вышла GV-3D1-68GT, функционально и по совместимости аналогичная предшественнице, но с графическими процессорами 6800.

В     марте 2006 года ASUS выпустила N7800GT Dual, аналогичную по дизайну платам Gigabyte и использующую 2 процессора 7800GT. Плата имела несколько недостатков, например, высокую цену (2 платы 7800GT стоили в то время дешевле), ограниченную совместимость и доступность. Видеокарта поддерживалась только несколькими мат. платами на чипсете nForce4 и была одной из первых плат с возможностью использования при необходимости внешнего блока питания.

В     январе 2006 года Nvidia выпустила собственную версию видеокарты с двумя GPU, 7900 GX2. Фактически данный продукт является парой видеокарт 7900GTX со слегка заниженными частотами и раздельными фрейм-буферами (по 512 Мб DDR3 для каждого GPU), соединенных в одно целое. GeForce 7900 GX2 была доступна лишь OEM-компаниям для производства систем с четырьмя GPU (quad-GPU) и не появилась на пользовательском рынке. В Dell XPS, анонсированном на Consumer Electronics Show 2006, использовалось два 7900 GX2. Alienware выпустила аналогичный продукт в марте.

    Продукт от Nvidia с двумя GPU выглядит следующим образом. GPU располагаются на 2 отдельных печатных платах (PCB) и имеют раздельные схемы питания и память. Обе платы снабжены низкопрофильными кулерами, охлаждающими GPU и память. Основным считается GPU на задней или верхней (при установке в стандартную систему ATX) плате. Основная плата устанавливается в слот PCIe x16, у вторичной карты нет интерфейсного разъема, а промежуток используется для обдува основной платы. Между платами есть 2 физических соединения - одно для 16 каналов PCI-Express, а другое для моста SLI 400 МГц. Используемый в данном продукте 48-канальный мост PCI-Express является аналогом MCP в мат. платах с поддержкой SLI и соединяет оба GPU и физический слот PCI-Express, что позволяет использовать мат. плату без поддержки SLI.

    7950 GX2, при выпуске которой исправили многие недочеты 7900 GX2, была доступна розничным покупателям. В августе 2006 года Nvidia выпустила драйверы, позволяющие конечному пользователю построить собственную систему quad-GPU с двумя 7950 GX2. Её наследница GeForce 9800 GX2 использует 2 GPU G92.

    

Quad SLI

    В октябре 2005 года Gigabyte Technology выпустила GA-8N SLI Quad Royal, мат. плату с 4 слотами PCI-Express x16. Nvidia в то время утверждала, что выпуск такой платы не согласуется с ее планами по развитию технологии SLI.

    В начале 2006 Nvidia опубликовала эти планы. 7900GX2 демонстрировалась в первый раз в конфигурации SLI. Это было возможно, т.к. каждая плата GX2 имеет по 2 дополнительных коннектора SLI, не связанных с объединяющими 2 GPU мостами - по одному коннектору на каждой из 2 печатных плат или по 1 коннектору для каждого GPU. Таким образом, получается по 2 связи для каждого GPU (одна - со вторым GPU GX2, вторая - через дополнительный коннектор SLI). При установке на мат. плату с поддержкой SLI 2 видеокарт GX2 дополнительные коннекторы SLI используются для создания 2 раздельных мостов SLI. (В такой конфигурации, если платы PCB обозначить сверху вниз как A, B, C, D, то мостами SLI соединяются A c C и B с D.) Таким образом, для повышения производительности системы используются 4 GPU. 7950GX2, предназначенная для энтузиастов, не имела коннектора SLI на одной из PCB; для работы двух 7950GX2 в конфигурации SLI требовался только один мост SLI.

    В играх с наиболее часто используемыми разрешениями 1280x1024 и 1600x1200 Quad SLI не дает существенных преимуществ. Улучшения заметны при применении сглаживания 32x в режиме SLI-AA и выражаются в возможности получить более высокую (по сравнению с конфигурациями с 1 или 2 GPU) частоту смены кадров при разрешении 2560x1600 и выборе максимальных параметров в настройках качества изображения в современных играх. Считалось, что большие задержки не позволяют проявиться достоинствам системы с четырьмя GPU. Однако причиной недостаточной масштабируемости производительности является в основном API Windows XP, позволяющий хранить не более 3 дополнительных кадров. Windows Vista не имеет такого ограничения и, вероятно, станет хорошо сочетаться с будущими конфигурациям с несколькими GPU.

    В марте 2008 года Nvidia выпустила GPU GeForce 9800GX2, представляющую собой собой два обновленных ядра G92 8800GTS на видеокарте dual-PCB (с 2 печатными платами) и конкурирующую с ATI HD3870 X2. 9800GX2 имела в общей сложности 256 потоковых процессоров, 1 Гб видеопамяти и частоты немного ниже чем у более дешевого однопроцессорного но в других отношениях сравнимого с ней 8800GTS на G92. Хотя Nvidia на момент выпуска 9800GX2 не предоставляла для него драйверов Quad SLI, наличие коннектора SLI наверху карты подсказывало, что в будущем пользователи смогут установить в систему 2 платы 9800GX2 и получить конфигурацию с 4 GPU, используя 2 слота PCI Express x16.

    

3 GPU (3-Way SLI)

    Nvidia также анонсировала конфигурацию triple SLI для мат. плат серий nForce 700 и nForce 680i, которая работала только под Windows Vista. В этой конфигурации используются 3 высокопроизводительные видеокарты с 2 портами MIO (на данный момент это только 8800 GTX, 8800 Ultra и 9800 GTX) и специальный проводной коннектор (или в некоторых случаях 3 гибких коннектора). Технология была анонсирована в декабре 2007 года, вскоре после начала производства 8800GTS на обновленном G92, и позволяла добиться повышения производительности до 2.8x по сравнению с системой с одним GPU и получить до 60 fps при разрешении 2560x1600 со сглаживанием 8x.

    В отличие от традиционной технологии SLI, или CrossFireX, 3-way SLI применима только для видеокарт GeForce 8800GTX, 8800Ultra, 9800GTX, GTX260, GTX280 и чипсетов 680i и 780i.

    

Моделирование физических процессов

    В ответ на анонс ATI системы с тремя GPU для численного моделирования физических процессов Nvidia объявила о сотрудничестве с компанией Havok, разработчиком физических движков, для создания аналогичной системы с использованием аналогичного подхода. Многие производители мат. плат после этого выпустили платы с 3 слотами PCI-Express x16.

    В феврале 2008 года Nvidia приобрела компанию Ageia, производителя аппаратного и программного обеспечения для моделирования физических процессов, и сейчас работает над продвижением на рынке ее процессора PhysX, который на данный момент используется довольно ограниченно в играх, в частности, в движке Unreal 3.

    В настоящее время все видеокарты nVidia, начиная с семейства GeForce 8 при использовании новейших драйверов и библиотеки PhysX Runtime поддерживают аппаратное ускорение физики в играх.

    

Hybrid SLI

    1 января 2008 года, в ответ на анонс AMD технологии PowerXpress, Nvidia объявила об аналогичной концепции "Hybrid SLI". В ней используются встроенный в чипсет графический процессор IGP (Integrated Graphics Processor) и GPU с модулем MXM (Mobile PCI Express Module). При подключении ноутбука к электросети встроенный графический процессор работает вместе с GPU для повышения производительности. При работе от аккумулятора модуль MXM отключается, чтобы снизить потребление энергии графической системой.

    Hybrid SLI также доступна для настольных ПК с видеокартой PCI-E. Декларируется двукратное повышение производительности при использовании мат. платы со встроенным в чипсет графическим процессором IGP и видеокарты GeForce 8400 GS.

    На данный момент Hybrid SLI для настольных ПК поддерживается только для GeForce 8500 GT в комбинации с чипсетами серии nForce 700 и для видеокарт GeForce 8400 GS с функцией GeForce Boost. Другая функция, HybridPower, не поддерживается чипсетом nForce 730a.

    

Ограничения

    На момент написания FAQ (май 2008) конфигурации SLI работают только при использовании одного цифрового видеовыхода. При переключении в режим multi-GPU SLI Dualview под Windows отключается, соответственно отключаются TwinView и поддержка нескольких экранов под Linux. Возможно, однако, использование высокого разрешения и разделение выводимого изображения на несколько мониторов, например, с помощью Matrox TripleHead2Go.

    Карты разных производителей будут работать друг с другом в режиме SLI, но они должны иметь одинаковые названия. Карты на одинаковом чипе, но с разными названиями в SLI работать не будут. (Например, GTS250 не будет работать с 9800GTX+, хотя чип у них один - G92b). Карты на одном чипе Платы могут иметь различные версии BIOS, частоты по умолчанию или даже различный объем памяти. Однако, более быстрая карта будет работать на скорости более медленной, или дополнительная память будет отключена.

    SLI не всегда позволяет получить прирост производительности - в некоторых крайних случаях использование SLI ведет к уменьшению частоты смены кадров из-за особенностей приложения. Аналогичное утверждение справедливо и для ATI CrossFire ; эта проблема присуща всем системам с несколькими GPU и часто наблюдается при запуске приложений с низким разрешением.

    Для использования SLI требуется мат. плата с чипсетом nForce4, nForce 500, nForce 600 или nForce 700 SLI. (Самые первые SLI-системы использовали чипсет Intel E7525, сейчас при использовании «взломанных» версий устаревших драйверов возможно создание конфигурации SLI на мат. платах с чипсетами Intel, ATI и ULi, практической ценности этот факт не имеет!) Nvidia утверждает, что только ее чипсеты позволяют добиться оптимальной функциональности SLI и что она не собирается разрешать применение в системах SLI чипсетов других производителей, что вызвало проблемы, когда Nvidia стала блокировать чипсеты др. производителей, т.к. это вынудило производителей пользоваться устаревшими драйверами.
    Из плат, построенных не на чипсетах nVidia, SLI официально поддерживается некоторыми платами на чипсете Intel X58 для новой платформы LGA1366, у которых в BIOS встроен соответствующий лицензионный ключ.
    Также технология SLI официально поддерживается платой Intel 5400XS (Scull Trail), построенной на чипсете Intel 5400, с применением переходных мостов от nVidia.

    Первые версии драйверов для только что выпущенных видеокарт могут стать причиной отсутствия повышения производительности по сравнению с системой с одним GPU.

    Vsync + Triple buffering в некоторых случаях не поддерживается в режиме SLI AFR.

    Применение одного высокопроизводительного GPU в общем случае предпочтительнее использования конфигурации SLI с GPU начального или среднего уровня из-за ограничений SLI и по отношению цена-производительность получаемой системы.

    Пользователи системы с Hybrid SLI должны вручную переключать режимы HybridPower и GeForce Boost; автоматическое переключение станет доступно после выпуска соответствующих обновлений. Hybrid SLI на данный момент поддерживается только для одного выхода DVI при разрешении 1920x1200.

    В нашем прайс-листе вы можете найти видеокарты, поддерживающие SLI и материнские платы с поддержкой SLI.

    Полный список игр, уже оптимизированных для работы в SLI-режимах, можно найти здесь.