SLI - fakty i mity

Nieco historii

W 1998 roku nie istniejąca już firma 3Dfx wprowadziła potężny - jak na tamte czasy - akcelerator grafiki trójwymiarowej, Voodoo2. Produkt stanowił rozwinięcie rewolucyjnej linii Voodoo Graphics zaprezentowanej w 1996 roku. Voodoo2 cechował się unikalną umiejętnością pracy w tandemie. Wystarczyło do komputera włożyć dwie karty Voodoo2, a następnie połączyć je specjalnym kabelkiem, by niemal podwoić wydajność komputera w grach.

Dwie karty Voodoo2 pracowały w trybie przeplatania linii obrazu. Pierwsza karta generowała obraz składający się tylko z linii nieparzystych, druga zaś - z linii parzystych. Tak wygenerowane półobrazy łączone były w jedną klatkę. Metoda została nazwana skrótem "SLI" - od "Scan-Line Interleave" - przeplot linii skanujących.

Komputery z systemem Voodoo2 SLI nie miały sobie równych w grafice 3D. I chociaż NVIDIA, ówczesny konkurent firmy 3Dfx, obiecywała, że jej nowy produkt, RIVA TNT, okaże się pogromcą SLI, okazało się, że TNT może rywalizować co najwyżej z pojedynczą kartą Voodoo2. Do poziomu SLI zbliżyły się dopiero kolejne generacje układów NVIDII - RIVA TNT2 Pro i TNT2 Ultra.

System wprowadzony w Voodoo2 nie mógł być jednak stosowany w przypadku kolejnych generacji kart graficznych. Powodem był fakt, że Voodoo2 to karty wykorzystujące łącze typu PCI. Przeciętny komputer końca lat dziewięćdziesiątych miał pięć złącz tego typu. Nie było zatem problemu, by wygospodarować dwa z nich dla Voodoo2. Niestety, architektura AGP zakłada obecność tylko jednego złącza - nie da się zainstalować dwóch kart AGP w komputerze.

W 1999 roku firma ATI miała w swej ofercie układ RAGE 128 PRO - konkurenta RIVY TNT2. Aby znacząco wysunąć się na prowadzenie w mocy obliczeniowej kart graficznych, ATI zaprezentowała kartę Rage Fury MAXX. Wyposażona była ona w dwa układy graficzne RAGE 128 PRO. Pracowały na nieco odmiennej zasadzie, niż produkt firmy 3Dfx. ATI zastosowała technikę renderingu klatek naprzemiennych - AFR (Alternate Frame Rendering). Pierwszy układ generował klatki nieparzyste, drugi - klatki parzyste. Rage Fury MAXX zniknął z rynku tak szybko, jak się na nim pojawił. Powodem były problemy ze sterownikami - ATI nie była w stanie w pełni opanować swojego produktu i musiała cichaczem wstrzymać jego sprzedaż..

Z metody renderingu klatek naprzemiennych skorzystała firma XGI w 2003 roku. Wprowadziła ona serię kart Volari Duo, które wyposażone były w dwa układy Volari V5 lub dwa układy Volari V8. Chociaż okazały się one znacznie szybsze od kart z pojedynczymi chipami V5 lub V8, to jednak nie były w stanie konkurować z układami RADEON 9800 XT i GeForce FX 5950 Ultra.

Gdy w wakacje ubiegłego roku na rynku pojawiły się płyty główne z gniazdami PCI Express, znów realna stała się instalacja dwóch kart graficznych w komputerze. Z możliwości tej postanowiła skorzystać NVIDIA.

SLI - reaktywacja

Firma ogłosiła system o nazwie SLI. Ponieważ kilka lat temu NVIDIA nabyła 3dfx (która w międzyczasie zmieniła w swej nazwie literkę "D" z dużej na małą), firma może teraz korzystać ze skrótu SLI. Jest to jednak zupełnie inny system, niż znany z Voodoo2. SLI oznacza teraz "Scalable Link Interface".

System NVIDIA SLI polega na instalacji w komputerze dwóch kart graficznych ze złączem PCI Express: GeForce 6600 GT, GeForce 6800, GeForce 6800 GT lub GeForce 6800 Ultra. Jedna pełni rolę karty zarządzającej (master), a druga - podporządkowanej (slave). Karty łączy się ze sobą przy pomocy mostka - niewielkiej płytki drukowanej. W tym właśnie celu karty PCI Express z układami GeForce 6600 GT lub którymkolwiek GeForce 6800 wyposażone zostały w złącze MIO Port, umieszczone na górnej krawędzi karty.

Zasada generowania obrazu przez dwie karty GeForce serii 6 również jest odmienna od metody 3Dfx. Tym razem obraz dzielony jest na dwie części, górną i dolną. Za rendering górnej połowy odpowiada pierwsza karta, dolnej - karta druga. Obie części obrazu nie są jednak sobie równe.

Na początku obraz dzielony jest na dwie równe połowy. Następnie przeprowadzana jest analiza każdej z nich. Jeśli górna wymaga mniej obliczeń niż dolna, linia podziału przesuwana jest ku dołowi tak, by wyrównać poziom obliczeń. Przykładowo, jeśli generowany obraz przedstawia polanę, górna część obrazu będzie wymagać znacznie mniej obliczeń niż dolna, gdyż jej większość będzie przedstawiała niebo. Wówczas górna część obrazu może być ustalana na - przykładowo - 70% powierzchni całego obrazu, a dolna (na której widoczna jest np. trawa) - na pozostałe 30%.

NVIDIA nie zdradza, na jakiej zasadzie działają algorytmy analizujące obie części obrazu. Ponoć pod uwagę brana jest nie tylko liczba wymaganych do przetworzenia i mapowania punktów obrazu, ale także geometria i kod dla jednostek Pixel oraz Vertex Shader. Według przedstawicieli firmy, uzyskano w ten sposób niemal idealnie równy podział "obowiązków" pomiędzy obie karty. Żadna z nich nie musi czekać na drugą, obie nad swoimi częściami pracują tak samo długo.

Gdy obie karty ukończą rendering przydzielonych im części obrazu, karta podporządkowana przesyła przez port MIO wyrenderowaną część klatki do karty zarządzającej, która dokonuje sklejenia obu części obrazu, po czym wysyła go do monitora.

Przy kolejnej klatce proces zaczyna się od nowa. Obraz dzielony jest na równe połowy, a po analizie linia podziału jest przemieszczana tak, by obu kartom przydzielić równą ilość pracy.

NVIDIA SLI umożliwia także podział prac pomiędzy obie karty na zasadzie renderingu klatek naprzemiennych: pierwszą klatkę animacji renderuje pierwsza karta, drugą - druga, trzecią znów pierwsza i tak dalej.

Dwa razy szybciej?

Według NVIDII, przyrost wydajności przy zastosowaniu dwóch kart graficznych dochodzi nawet do 90%. Czy tak jest w istocie, przekonamy się już za chwilę. Przeprowadziliśmy szereg testów w różnych programach i grach, aby sprawdzić, czy dwie karty pracujące w trybie SLI rzeczywiście są tak znacząco szybsze od jednej.

Atutem NVIDIA SLI ma być fakt, że system nie wymaga absolutnie żadnej dodatkowej pracy od programistów. System analizujący klatki zawarty został w sterownikach ForceWare i to one odpowiadają za podział pracy pomiędzy dwie karty. Teoretycznie przyspieszyć powinna każda aplikacja, niezależnie czy jest to program korzystający z interfejsu Direct3D czy OpenGL. W praktyce okazuje się, że sterowniki NVIDII muszą zostać przystosowane do konkretnych tytułów. W tym celu należy w driverach utworzyć specjalne profile dla każdej pojedynczej aplikacji. Jeśli profilu nie utworzymy, gra będzie działała z taką samą wydajnością na dwóch kartach, jak na jednej.

Skoro jednak GeForce 6800 Ultra to potężny i bardzo szybki układ graficzny, to po co go łączyć w tandem? NVIDIA uzasadnia taką potrzebę nadchodzącymi grami, a zwłaszcza systemem Unreal Engine 3.0 opracowywanym przez firmę EPIC. Będzie on generować obrazy składające się nawet z kilku milionów wielokątów na jedną klatkę! Dzięki systemowi SLI już dziś można by było płynnie zagrać w grę wykorzystującą Unreal Engine 3.0 (gdyby takowa gra istniała).

Nie dla każdego

W przeciwieństwie do Voodoo2 SLI czy ATI AFR, które to technologie mógł u siebie zastosować każdy posiadacz "zwykłego" peceta, system SLI NVIDII niesie ze sobą pewne ograniczenia. Przede wszystkim, na płycie głównej musimy mieć dwa złącza PCI Express x16. W chwili obecnej jedyny chipset oficjalnie wspierający system SLI to... chipset NVIDIA nForce4 SLI, dostępny zarówno dla procesorów Athlon 64, jak i układów Pentium 4. Płyty główne pod procesory AMD z chipsetem nForce4 SLI i dwoma gniazdami PCIE x16 dostępne są od kilku miesięcy. Zwolennicy Intela będą musieli jeszcze trochę poczekać, aż płyty z chipsetem nForce4 SLI Intel Edition pojawią się na rynku. Na razie jesteśmy świeżo po premierze tego chipsetu, a z prototypowymi płytami mogli się zapoznać tylko nieliczni dziennikarze.

Chociaż żaden z "biurkowych" chipsetów Intela czy VIA nie wspiera - teoretycznie - dwóch portów PCI Express x16, to jednak firmie Gigabyte udało się wyprodukować płytę główną z chipsetem 915P umożliwiającą instalację dwóch kart graficznych, a następnie połączenie ich w tryb SLI. Płytę tę także zaprezentujemy w naszym artykule.

System SLI dostępny jest też dla serwerów. Potrzebna jest specjalna płyta główna z chipsetem Intel E7525 (Tumwater). Można zatem złożyć stację roboczą z technologią NVIDIA SLI.

To tyle tytułem krótkiego wstępu. Przejdźmy do przeglądu przetestowanych przez nas płyt głównych i kart graficznych, dzięki którym można cieszyć się technologią SLI.