Введение
Рынок графических карт – место суровое. Сегодня какая-нибудь компания является его лидером, а завтра от неё остаётся лишь запись в архивах, а также патенты и интеллектуальная собственность, используемые другими компаниями. Именно это и произошло с известной компанией в потребительской 3D-графике 3dfx, которую скупил бывший конкурент nVidia.
Шесть лет назад три буквы SLI заставляли трепетать сердце любого геймера. Почему? Дело в том, что SLI (scan line interleave) являлась новой концепцией, обещавшей улучшенную игровую производительность и приемлемую частоту кадров на неслыханном до этого разрешении 1024×768 с включённым Z-буфером. Достигалось это благодаря совокупной мощности двух карт Voodoo 2. После этого мы больше не встречали коммерческое воплощение технологии SLI.
Старые добрые дни. Две карты Voodoo 2 в конфигурации SLI.
Однако ситуация может измениться в ближайшее время. С выпуском PCI Express совместное использование двух графических карт вновь становится возможным – да и наверняка многие геймеры давно об этом мечтают. Ещё в марте мы обсуждали подобные возможности в статье о PCI Express.
nVidia уже давно поняла потенциал новой шины и внедрила некоторое подобие функции 3dfx SLI в новейший графический процессор NV40, также известный как GeForce 6800. Да и производитель готовых ПК Alienware уже представил на нынешней E3 рабочее решение на двух картах, хотя оно и отличается от nVidia SLI по нескольким моментам.
Новое решение SLI (Scalable Link Interface ) от nVidia.
Требования для двух графических карт
Если вы желаете использовать две видеокарты параллельно для 3D-вычислений, то вам сначала придётся преодолеть некоторые технические трудности. Во-первых, информацию рендеринга следует разделить между двумя картами. Затем вам нужен метод передачи информации об изображении второй карты на первую карту, к которой подключён монитор. Наконец, две части изображения должны быть объединены на экране монитора.
Если вернуться в дни карт Voodoo 2, то технология SLI была довольно сложной, поскольку вам требовалась “нормальная” 2D-карта для не-3D приложений, помимо двух карт Voodoo 2. Сигнал VGA этой 2D-карты передавался на карты Voodoo 2 с помощью внешнего кабеля, в то время как синхронизация двух карт Voodoo 2 и обмен информацией между ними осуществлялись по ленточному шлейфу. Графическая информация разделялась таким образом, что одна карта выводила только чётные строчки кадра, а другая – нечётные. Затем результаты складывались или чередовались – отсюда и название “scan line interleaving.”
SLI – путь Voodoo2. Одна карта выводит чётные линии, а другая – нечётные. Результат суммируется.
Alienware использовала специальный драйвер для собственного графического массива. Он разделяет изображение на две части по горизонтали, при этом одна карта выводит верхнюю половину кадра, а вторая – нижнюю. Разъёмы VGA каждой карты выводятся на дополнительную плату, соединяющую два сигнала и выводящую результат на монитор. Ещё один возможный способ обмена информацией между картами – шина PCI Express.
nVidia SLI – несколько GPU
Разъём nVidia SLI.
Новая технология nVidia использует простое U-образное мостовое соединение двух карт, которое обеспечивает синхронизацию и передачу изображения. В результате этого соединения отпадает потребность в использовании внешнего кабеля. Подобно решению Alienware, в “двойке” nVidia одна карта выводит верхнюю половину сцены, а вторая – нижнюю.
SLI от nVidia. Первая карта выводит верхнюю половину картинки, а вторая – нижнюю. Результат складывается вместе.
Важное различие здесь заключается в том, что разделение кадра не ограничено соотношением 50/50, а является гибким. Используя технику динамической балансировки нагрузки, nVidia разделяет нагрузку поровну между двумя картами, позволяя каждой из них работать в полную силу. Вполне очевидно, что технология балансировки нагрузки необходима и эффективна, если мы возьмём для примера любую игру FPS или гонки. Нижняя часть сцены обычно имеет высокую сложность со множеством деталей, а верхняя половина отображает, чаще всего, только статическое небо.
Балансировка нагрузки позволяет удостовериться, что обе карты будут одинаково нагружены.
Аппаратные требования
На первый взгляд, аппаратные требования nVidia SLI довольно скромны. Вам понадобятся две карты GeForce 6800 PCI Express, мостовой соединитель и материнская плата, имеющая два слота x16 PCI Express. Однако если присмотреться, то появляются некоторые детали.
Видеокарты: для системы с двумя GPU обе карты должны принадлежать к одному классу производительности, то есть вы можете спаривать только две GeForce 6800 Ultra, две GeForce 6800 GT или две GeForce 6800 (стандарт). Смесь карт работать не будет, хотя в теории должна бы – ведь здесь используется балансировка нагрузки. Нам ещё предстоит увидеть, включит ли nVidia технологию SLI на будущих картах NV4x для массового рынка. Пока nVidia не даёт никаких комментариев по внедрению SLI на картах NV4x.
Все карты GeForce 6800 с интерфейсом PCI Express имеют интерфейс SLI.
Материнская плата: вполне очевидно, что вам понадобится материнская плата с двумя слотами x16 PCI Express. Пространство между двумя слотами определяется длиной мостового соединения (двойной слот). Какие материнские платы, не говоря уже о чипсетах, смогут удовлетворить этому требованию и какие решения появятся на рынке, – пока непонятно. Сегодня только чипсет для рабочих станций Intel Tumwater является реальным кандидатом на двойное графическое решение, хотя он вряд ли станет привлекательным на массовом рынке из-за высокой цены.
С другой стороны, интерфейс PCI Express был объявлен совсем недавно. Так что появление на рынке чипсетов с более чем одним интерфейсом x16 является делом времени. Альтернативой может стать использование коммутатора типа IMC Semiconductor. Наконец, nVidia сама умеет производить чипсеты, поэтому вполне вероятно, что сама компания предложит чипсет для своих high-end видеокарт с двумя слотами x16.
Сегодня только платы на Tumwater предлагают два слота x16 PCI Express.
V-Sync: похоже, что страх насчёт обязательного включения V-Sync для параллельной работы двух GPU необоснован. nVidia решила эту проблему с помощью использования буфера, соединяющего сигналы от двух карт. Так что опасность увидеть разрыв на сцене здесь не больше, чем при использовании одной видеокарты с выключенной V-sync. Напомним, что при выключении V-sync карты выдают максимально возможную частоту кадров без привязки к частоте обновления монитора.
“Разгон”: будет по-прежнему возможен через драйвер карты. В данном случае обе карты будут “разгоняться” до одного уровня.
Разъёмы: по имеющейся у нас информации, разъёмы SLI стандартизированы и будут доступны от ряда производителей карт. В результате покупатели смогут модернизировать свою графическую систему до уровня SLI позднее, докупив вторую карту и соединитель.
Разъём на картах GF 6800 PCI Express.
Соединитель SLI скрепляет две карты вместе.
Смесь карт: если обе карты используют один и тот же GPU (к примеру, 2x GF 6800 GT), то вы сможете смешивать карты от разных производителей. То есть карту A от компании X и карту B от компании Y. В любом случае, nVidia рекомендует покупать обе карты от одной компании. Будет ли работать подобная смесь карт на практике – ещё предстоит увидеть, поскольку платы на одном GPU от разных производителей обычно внешне одинаковы, однако могут использовать память с различной частотой или задержками.
SLI на платах с двумя GPU: при изучении предложенного решения возникает вопрос, почему бы nVidia просто не установить два графических процессора на одну плату. Одной из проблем данной концепции является шина PCI Express, которая, по сути, не шина, а соединение типа “точка-точка”. Чтобы использовать два графических процессора, вам необходимо применить мост или специальную логику, чтобы распределять сигнал на карте. Кроме того, увеличенный размер подобной карты и проблемы тепловыделения двух чипов тоже надо как-то решать. Наконец, одним из самых сильных аргументов в пользу SLI будет то, что вы можете обновлять конфигурацию до двух карт в любое время.
Слишком дорого? Кто будет тратить столько денег на графическую подсистему? Справедливый вопрос, однако ответ будет очень простой: энтузиасты, конечно.
Тот же самый вопрос, если вспомнить, поднимался и во времена Voodoo 2, причём тогда сходное предложение обходилось ещё дороже. Конфигурация Voodoo 2 SLI требовала 2D-карту ($200-300) и две добавочные карты Voodoo2 3D ($500 каждая). Несмотря на подобные ужасные цены, системы SLI приобрели немалую популярность в игровом сообществе. Сегодня цена на системы SLI начального уровня составляет два раза по $299 за две карты GeForce 6800 (стандарт), и это относительно небольшое вложение денег обеспечит мощь в 24 пиксельных конвейера. Мы можем только надеяться, что nVidia обеспечит доступность SLI и на картах для массового рынка. Конечно, сегодня цены на материнские платы с двумя слотами x16 PCI Express пока неизвестны. Ведь очень дорогой чипсет Tumwater в паре с недешёвыми Xeon вряд ли можно назвать привлекательным решением.
Тесты: nVidia пока не объявила какие-либо результаты тестов. Пока что компания указывает улучшение x1,87 на 3DMark 2003 в разрешении 1600x12004x/8x (игровые тесты 2, 3 и 4) и на Unreal Engine 3 в разрешении 1024×768. В то же время, в ряде случаев удаётся приблизиться практически к коэффициенту x2.
Возможные проблемы: будет ли заметно падение производительности при использовании сложных программ-шейдеров (динамическое ветвление)? Как nVidia решит проблему шейдеров, требующих значений пикселей, которые находятся в памяти другой карты? На данный момент искать ответа на эти вопросы слишком рано.
Энергопотребление: оно для подобной системы SLI будет очень высоким. Блок питания должен не только снабжать энергией центральный процессор, но и питать два слота x16 по 75 Вт каждый – и это, не считая дополнительных разъёмов питания карт GeForce 6800. Помимо всего прочего, не следует забывать о других компонентах типа жёстких дисков, оптических приводов и т.д.
Вполне реалистично называть цифру энергопотребления системы 6800 Ultra SLI в 250 Вт. nVidia уверена, что ПК, укомплектованный несколькими приводами и конфигурацией 6800U SLI может работать с блоком питания на 550 Вт. Следовательно, меньших по мощности блоков питания будет достаточно для конфигураций 6800 GT или 6800 (стандарт) SLI.
Рабочие станции/Quadro: nVidia также будет предлагать конфигурацию SLI для линейки карт Quadro. nVidia сможет нанести ощутимый удар по этому рынку, поскольку увеличенная производительность автоматически приводит к уменьшению времени рендеринга, что, в свою очередь, оправдывает каждый дополнительно затраченный доллар.
Конфигурации SLI возможны и с линейкой карт для рабочих станций nVidia Quadro.
Когда? Пока nVidia планирует выпустить SLI в августе-сентябре.
Заключение
SLI, магическая комбинация букв из прошлого, вновь вернулась на рынок. В ближайшем будущем вы сможете усилить графическую производительность своей системы, просто добавив вторую карту. Эта формула уже успешно работала для Voodoo 2, сделав её бестселлером.
Чисто гипотетически, вы можете выложить $499 за GeForce 6800 Ultra или потратить лишние $100 и получить два стандартных процессора 6800 с использованием SLI. Конечно, вы можете купить материнскую плату и стандартную 6800, а вторую карту докупить по мере накопления средств.
Ситуация будет ещё более интересной, если nVidia решит выпустить SLI на массовый рынок. Мы можем только гадать, ухудшит ли такой шаг привлекательность топовых моделей. В конце концов, ни nVidia, ни производителей карт особо не волнует выбор потребителей, поскольку оба варианта положительно скажутся на прибыли.
Единственный отсутствующий сегодня компонент – материнские платы для массового рынка с двумя слотами x16 PCIe и чипсеты, требующиеся для поддержки SLI. Чипсет для рабочих станций Intel Tumwater нельзя назвать хорошим выбором по причинам, упомянутым выше. Однако, как мы уже говорили раньше, шина PCI Express ещё очень молода, и кто знает, какие решения и конфигурации нам встретятся впереди. Не будем забывать, что VIA и SiS пока официально не анонсировали чипсеты с поддержкой PCIe. Также вполне вероятно, что nVidia представит свой собственный чипсет с поддержкой двух слотов x16 PCIe во время запуска SLI в августе/сентябре. В любом случае, SLI является первым разумным аргументом в пользу PCI Express, который мы слышали до сих пор, – по крайней мере, касательно графических карт.
Будет интересно посмотреть, что случится с недавно анонсированной Alienware технологией графического массива. Одним из возможных выходов для Alienware будет сотрудничество с ATi, поскольку графический массив работает на картах именно этой компании. Но, опять же, nVidia владеет несколькими патентами, касающимися SLI, то есть ATi не сможет напрямую скопировать этот подход. Решение Alienware, с другой стороны, базируется на патентах компании Metabyte, известной как Wicked3D. ATi, определённо, придётся как-то ответить на вызов nVidia. Если заявления nVidia окажутся правдой, и SLI действительно улучшает производительность почти в 1,9 раз, то ATi придётся очень тяжело в битве за результаты тестов.
Технология SLI может оказаться не столь привлекательной для массового рынка. Однако возможность лёгкой модернизации графической производительности с помощью технологии nVidia SLI может определённо повлиять на решения покупателей в пользу nVidia.
