CrossFireX pod lupą

Sposoby renderowania obrazu

Głównym problemem, który muszą rozwiązać producenci, jest sposób, w jaki karty (lub układy) dzielą się pracą.

Na poprzedniej stronie artykułu wspomnieliśmy o dwóch głównych sposobach rozwiązywania tego problemu. Chipy graficzne mogą ze sobą współpracować przy generowaniu tej samej klatki bądź generować klatki w całości, każdy inną.

Starszym z nich i praktycznie już wymarłym jest „tryb współpracy nad jedną klatką”. W ciągu 10 lat powstało kilka jego głównych odmian.

Pierwsza to tryb znany z pierwotnego SLI ze stajni 3dfx, który już pokrótce omówiliśmy, czyli dzielenie klatki na Scan Lines.

Druga to tryb o nazwie Scissor/Split-Frame Rendering (nazywany także ATI SFR i NV SFR), czyli dzielenie klatki na dwie części, których wyrenderowanie powinno zająć obu kartom zbliżoną ilość czasu. Zarówno w przypadku „czerwonych”, jak i „zielonych” działa to bardzo podobnie, a różnica w nazwach jest spowodowana odmiennymi algorytmami zarządzającymi podziałem obciążenia. Wychodzi to różnie i czasem jedna karta się nudzi, gdy druga jeszcze ciężko pracuje nad swoim kawałkiem obrazu.

Trzeci i chyba najlepszy tryb to SuperTiling, który występuje wyłącznie w produktach ATI. Klatka jest w nim dzielona na szachownicę, składającą się z kwadratów o rozmiarze 32x32 piksele. Zapewnia to bardzo równomierne rozdzielenie pracy pomiędzy układy, co na dodatek zachodzi praktycznie automatycznie, bez żadnych dodatkowych obliczeń.

Efekt pracy obu układów jest składany w całość i wysyłany do monitora, dzięki czemu możemy się cieszyć naszą ulubioną grą.

Brzmi to nieskomplikowanie, jednak w praktyce jest zupełnie inaczej. Sterownik musi się nieźle napocić, aby zarządzać zasobami niezbędnymi do wygenerowania danej części obrazu i przydzielać je odpowiedniej karcie. Łatwo jest podzielić wynikowy obraz na części, jednak bardzo często jedna jego część jest zależna od drugiej. Jest tak przy obliczeniach związanych z geometrią, przy mapach wypukłości czy cieni. Elementy wykorzystywane w renderowaniu obrazu (trójkąty) bardzo często przekraczają takie granice i układy muszą się ciągle komunikować przy ich tworzeniu.

Owocowało to czasem... spadkiem wydajności przy wykorzystaniu drugiej karty. Dlatego producenci postanowili całkowicie przejść na Alternate Frame Rendering, który znacznie częściej zapewnia właściwe skalowanie. Ponieważ każda karta (układ) pracuje nad własną klatką, otrzymuje cały zestaw potrzebnych informacji. Znikają w ten sposób wszystkie wady wyżej wymienionych trybów.

AFR nie jest jednak pozbawiony wad. Chodzi o to, że jest to w pewnym sensie... wróżenie z fusów. Bo co właściwie oznacza, że „jedna karta pracuje nad parzystymi, a druga nad nieparzystymi klatkami”? Gdyby były one renderowane jedna po drugiej, to nie różniłoby się to niczym od pojedynczej karty.

W teorii wygląda to tak, że gdy pierwsza karta wyprodukuje połowę swojej klatki, to druga zaczyna renderować swoją. W takiej idealnej sytuacji otrzymujemy 100% wzrostu wydajności i idealną synchronizację.

W praktyce oznacza to tyle, że druga karta renderuje klatkę, która się jeszcze nie „wydarzyła”. Renderuje coś, co najprawdopodobniej się wydarzy. Dane są przygotowywane na podstawie bieżącej sytuacji. Jednak jeśli na przykład w międzyczasie ruszymy myszką, to klatka wyrenderowana nie pokrywa się z tym, co powinno się pojawić na ekranie po naszej reakcji. Powoduje to lekkie opóźnienie, z jakim to, co widzimy, zmienia się na podstawie naszych poczynań.

Po drodze jest jeszcze kilka innych trudności do pokonania. Co się dzieje, gdy wygląd klatki zależy w dużej mierze od poprzedniej? W ekstremalnych przypadkach druga karta musi czekać, aż pierwsza ukończy wszystkie niezbędne obliczenia. Coś takiego może zabić całą koncepcję skalowalności. Gry DirectX 10 są szczególnie oporne pod tym względem, i przygotowanie profilu, który zapewnia przyzwoity wzrost wydajności, wymaga dużo pracy. Czołowym przykładem jest tutaj Crysis. Po wydaniu dwóch łatek i kilku wersji sterowników w końcu uzyskano jakie takie skalowanie, które i tak jest dalekie od ideału.

Gra po prostu musi być przystosowana do współpracy z kilkoma układami graficznymi, a panowie od sterowników muszą zarwać kilka nocek i wypić hektolitry kawy, aby przygotować odpowiedni profil.

Jednak nawet gdy już mamy świetnie przystosowany silnik oraz doskonały profil, problemy się nie kończą.

Trzeba pamiętać, że średnia liczba klatek na sekundę, którą może wygenerować tandem kart, nie oznacza dokładnie tego samego, co może wygenerować jedna karta. Minimalna liczba klatek na sekundę nie skaluje się tak dobrze jak maksymalna. Z takiej sobie minimalnej liczby klatek i świetnej maksymalnej wychodzi nam całkiem niezła średnia. 40 kl./s w przypadku pojedynczej karty to trochę inne 40 klatek niż te uzyskane przez CrossFire/SLI. Szczególnie gdy weźmiemy pod uwagę wspomniane przed chwilą opóźnienia.

Ostatnim i największym problemem jest odpowiednia synchronizacja. O tym jednak trochę później.

Podsumowując, przed naszymi ulubionymi producentami kart graficznych stoi wiele wyzwań i radzą sobie z nimi coraz lepiej.

Teraz już spokojnie możemy przejść do odpowiedzi na pytanie: czy to działa.