История технологии SLI и CrossFire.

Технологии SLI продвигаются компанией NVIDIA, а главный конкурент на рынке видеоускорителей, компания ATI, разработала и внедрила свое аналогичное решение - технологию CrossFire. Так же, как и SLI от NVIDIA, она позволяет объединять ресурсы двух (и более) видеокарт в одном компьютере между собой, повышая производительность видеоподсистемы.

NVIDIA SLI.

Идея параллельного использования двух графических ядер не нова: впервые такую конфигурацию предложила компания 3dfx еще в 1998 г. — ее графический адаптер Voodoo 2 был оснащен двумя ГП. Уровень масштабируемости архитектуры Voodoo 2 был чрезвычайно высок — для обработки трехмерной сцены можно использовать не только два, но даже четыре ГП, объединив два графических контроллера Voodoo 2 в одной системе. Для согласования данных и синхронизации контроллеры соединялись специальным кабелем. Каждый контроллер обрабатывал половину кадра — один окрашивал точки нечетных строк, второй — четных. Методика чересстрочного рендеринга получила название ScanlineInterleaving (SLI). Позже фирма 3dfx вследствие маркетинговых сложностей прекратила самостоятельное существование и была поглощена компанией NVIDIA вместе с правами на уникальные технологии и командой разработчиков. И в 2004 г. термин SLIснова появился в списке возможностей нового графического процессора: стоит ли удивляться, что этот процессор изготовлен компанией NVIDIA? Возможность использования двух ГП для обработки одной трехмерной сцены была применена в микросхеме GeForce 6800, а также в унаследовавшем архитектуру NV40 ГП среднего класса — GeForce 6600. Следующее поколение микросхем — G70 — унаследовало совместимость с технологией SLI.

Вариант параллельного выполнения, предложенный компанией NVIDIA, несколько отличается от реализованного некогда инженерами 3dfx. Прежде всего технология SLI ориентирована на использование в составе одной системы двух графических адаптеров, каждый из которых оснащен одним ГП. Впрочем, возможно и создание графического адаптера с двумя работающими параллельно ГП — такие модели выпускаются некоторыми изготовителями (ASUS, Gigabyte) серийно. Однако следует учитывать, что установленные на одной плате ГП будут разделять пропускную способность интерфейса PCI Express xl6, непрост и вопрос программного обеспечения — стандартные драйверы NVIDIA не совместимы с подобной конфигурацией.

Еще одно отличие от предложенного 3dfx варианта — подход к разделению нагрузки между платами: в отличие от конфигураций с Voodoo 2, в которых нагрузка распределялась симметрично, в NV40 и G70 было реализовано динамическое распределение нагрузки. При таком подходе кадр делится не чересстрочно, а на две сплошные части. Самое важное, что эти части могут содержать разное количество строк — в этом и состоит динамическое распределение нагрузки. Соотношение количества строк зависит от сложности, т. е. числа объектов в разных частях экрана: как правило, в компьютерных играх нижняя часть кадра насыщена деталями, а верхняя, изображающая, например, небо, в основном однородна. Динамическое распределение нагрузки позволяет, с одной стороны, уравнять время, затрачиваемое каждым графическим адаптером на обработку своей порции кадра, а с другой — минимизировать дублирование передаваемой адаптерам информации.

Предусмотрены и другие режимы разделения нагрузки — например, платы могут работать в режиме покадрового рендеринга, в котором одна плата полностью обрабатывает четные кадры, а другая — нечетные.

Графические адаптеры в SLI-конфигурации соединяются платой-перемычкой, надеваемой на специальные 26-контактные разъемы в верхней части платы. Именно название этой платы Scalable Link Interface (интерфейс масштабируемых соединений) и позволило компании NVIDIA сохранить хорошо знакомую пользователям аббревиатуру SLI.

Компания NVIDIA анонсировала и возможность использования в одной системе четырех параллельно работающих графических адаптеров — технологию QuadSLI.

ATI CrossFire.

Технология SLI компании NVIDIA стала неожиданностью для менеджеров ATI — компании понадобилось около шести месяцев, чтобы разработать и реализовать в серийных изделиях собственную систему многопроцессорной обработки трехмерных сцен. Канадской компании пришлось разработать не только графические микросхемы, но и набор микросхем системной логики, который был бы совместим с такой системой, — ведь единственный на тот момент подобный НМС изготавливался компанией NVIDIA.

Однако инженеры ATI успешно справились с поставленной задачей, и уже в начале 2005 года компания анонсировала технологию CrossFire (перекрестный огонь). Разработчики ATI использовали подход, радикально отличающийся от подхода компании NVIDIA.

В то время как в SLI-конфигурации обе платы равноправны, в CrossFire одна из них выполняет роль ведущей (mastercard), а другая — ведомой (slavecard). Ведомой может быть только плата, оснащенная дополнительной микросхемой, называемой CompositingEngine, — эта микросхема комбинирует фрагменты изображения, обработанные каждой из плат. Для соединения плат используется не внутренняя перемычка, а специальный кабель, соединяющий выход ведомой карты со специальным разъемом ведущей.

Такой способ организации взаимодействия имеет очевидный минус для пользователя — для построения CrossFire-системы ему необходимо приобрести специальную плату, которую еще недавно было нелегко найти в продаже. Однако есть и положительная сторона несимметричности «перекрестного огня» — в то время как поклонники SLI обязаны использовать одинаковые платы (не только оснащенные одинаковыми ГП, но и по возможности имеющие одинаковый BIOS), приверженцы технологии ATI вольны объединять в CrossFire-систему платы с различными процессорами.

Примечательно, что столь серьезное преимущество технологии CrossFire скорее всего стало следствием неготовности уже имеющихся ГП ATI к параллельной работе и, соответственно, необходимости использовать дополнительную микросхему-арбитр. Технология CrossFire предусматривает несколько режимов распределения нагрузки. Так же, как и в NVIDIA SLI «перекрестный огонь» может вестись и в режиме покадрового рендеринга, и в режиме динамического распределения нагрузки при разделении экрана на две неравные сплошные части. Предусмотрен и фирменный режим Supertiling (мозаика), в котором изображение разбивается на фрагменты по 32x32 пиксела и эти фрагменты делятся поровну между платами, как делится на черные и белые клетки шахматная доска. Этот режим обеспечивает равномерность распределения нагрузки между платами.