Interfață de legătură scalabilă

Sigla NVIDIA SLI

Scalable Link Interface ( SLI ) este o tehnologie dezvoltată de 3dfx pentru a conecta două sau mai multe plăci video pentru a produce un singur semnal de ieșire video.

SLI: un acronim reciclat

Numele SLI a fost creat inițial de 3dfx pentru a indica tehnologia Scan Line Interleave , care a fost introdusă în 1998 și utilizată în Voodoo 2 și în liniile ulterioare de acceleratoare grafice.

Etapa substanțial embrionară a tehnologiei utilizate de 3dfx și câștigurile de performanță reduse care au rezultat nu au adus noroc acestei prime încarnări a unei tehnici de gestionare a mai multor plăci video în paralel. Achiziția ulterioară a 3dfx de către Nvidia, care a dobândit și toate proprietățile intelectuale, mărcile comerciale și brevetele, a condus în iunie 2004 la reintroducerea tehnologiei SLI, dar cu semnificația Scalable Link Interface . Scopul tehnologiei a rămas intact, care este de a combina puterea de procesare a mai multor plăci video pentru a obține performanțe mai mari în generarea unei scene 3D, dar a schimbat radical abordarea prin care s-au realizat toate acestea. Contrar a ceea ce s-ar fi putut crede, de fapt, alegerea reutilizării acestui nume comercial nu a derivat din utilizarea efectivă a vechii tehnologii 3dfx, ci dintr-o simplă operațiune de marketing .

Evoluția tehnologiei SLI

Performanța Crysis DX10 pe Very High cu SLI cu 3 căi, SLI cu 2 căi și un GPU 8800GTX

Prima generație a tehnologiei SLI a NVIDIA a fost lansată, așa cum am menționat, în 2004 , când Intel a introdus primele chipset-uri ( i915 Grantsdale și i925 Alderwood ) capabile să gestioneze sloturile PCI Express , înlocuind AGP-ul tradițional. Concomitent cu nașterea standardului PCI Express, NVidia a lansat prima generație de carduri GeForce bazate pe noua interfață de interconectare, seria GeForce 6 . Plăcile video GeForce 6800 Ultra și GT au raportat, în partea superioară a circuitului imprimat, un nou conector „pieptene” al cărui scop era să poată conecta 2 eșantioane ale aceleiași plăci video printr-un conector dedicat, astfel încât să poată comunica împreună și să genereze o singură scenă 3D redată de ambele plăci video conform algoritmilor de partajare a sarcinii, specificate la nivelul driverului .

În realitate, primele soluții SLI erau o prerogativă a sistemelor Intel Xeon DP (procesor dual) pentru sistemele biprocesor , deoarece doar aceste platforme concepute pentru servere mici furnizau 2 sloturi PCI Express pe plăcile lor de bază . Suportul pentru sistemele Intel Desktop Line a venit abia mai târziu, în 2005 . Chipset-urile menționate mai sus au avut, de fapt, „doar” meritul de a introduce noul standard PCI Express, dar nu au oferit suport pentru tehnologia SLI, dintre care NVidia nu a publicat niciodată drepturile pentru niciun alt producător de chipset-uri. Primul sistem desktop care a folosit noua tehnologie s-a bazat pe chipset - ul nForce 4 pentru procesoarele socket 939 bazate pe AMD Athlon 64 .

Prima generație de tehnologie SLI a necesitat în mod necesar ca cele două plăci video utilizate să fie exact identice ca model și cantitate de memorie. Mai târziu, dezvoltarea driverului a permis utilizarea plăcilor video de același model, dar și a diferiților producători.

Quad SLI

În ianuarie 2006 , NVidia a prezentat o configurație Quad SLI , capabilă să valorifice puterea a 4 GPU-uri care funcționează în paralel. Având în vedere că în acel moment nu existau plăci de bază capabile să ofere 4 sloturi PCI Express x16, pentru a instala 4 GPU-uri într-un singur sistem, NVidia a pus la dispoziție cardurile GeForce 7950 GX2 (din seria GeForce 7 ) realizate prin combinarea a 2 PCB-uri la baza cardurilor GeForce 7950 într-un singur dispozitiv cu un singur conector pentru conectarea la placa de bază. Prin instalarea a două plăci video Geforce 7950 GX2 într-un singur sistem cu 2 sloturi PCI Express x16, este, prin urmare, posibil să combinați performanța a 4 GPU-uri.

Deși este o soluție ideală ca „punte” între cele două soluții SLI extreme, adică 2 plăci video montate pe 2 sloturi și 4 plăci video montate pe 4 sloturi, abordarea a 2 plăci video la GPU dual a întâmpinat diverse limitări la difuzarea sa cu, în primul rând, imposibilitatea de a obține performanțe semnificative crește cu majoritatea aplicațiilor DirectX 9 datorită limitărilor arhitecturale ale acestor API-uri .

La mijlocul anului 2007 , Intel a anunțat sosirea viitoare a platformei Intel V8 Skulltrail , care vizează cel mai înalt sector al pieței desktop-ului, capabilă să suporte sisteme biprocesor quad core și 4 sloturi PCI Express x16 capabile să ofere „adevăratul” Quad. SLI la 4 plăci video independente din seria GeForce 8 .

SLI hibrid

În cursul anului 2007 , NVidia a anunțat o nouă dezvoltare a tehnologiei SLI, denumită Hybrid SLI , al cărei obiectiv ar trebui să fie să ofere o soluție care să concilieze cumva consumul redus și performanțele ridicate.

Hybrid SLI va avea două moduri de operare diferite numite Mod de economisire a energiei și Modul de performanță maximă . Principiul din spatele acestei evoluții începe de la posibilitatea realizării SLI între 2 plăci video diferite și, în special, între o soluție integrată în chipset-ul plăcii de bază (așa cum se întâmplă în special în multe sisteme de notebook-uri ) și o placă video discretă. În modul de economisire a energiei, se vor realiza economii maxime de energie prin oprirea soluției discrete și mai puternice în favoarea celei integrate. Atunci când este nevoie de mai multă putere, soluțiile discrete vor fi activate în schimb, capabile să ofere, fără îndoială, performanțe 3D mai mari, dar în fața unui consum mai mare. Dacă este necesară o putere maximă, cele două soluții video ar funcționa în paralel folosind tehnologia SLI.

Intel a dezvoltat, de asemenea, propria sa versiune a acestei tehnologii, numită Intel Switchable Graphics și care implică trecerea de la placa video integrată din propriul său chipset la cea discretă. Această tehnologie a fost prezentată pentru prima dată în august 2008 și integrată în chipsetul Cantiga de la baza platformelor mobile Centrino 2 și Centrino 2 vPro Montevina . Spre deosebire de soluția nVidia, totuși, Switchable Graphics nu prevede tranziția între cele două secțiuni video în mod automat, ci doar printr-un comutator fizic sau o comandă software și, în plus, nu permite funcționarea simultană, pentru a îmbunătăți și mai mult performanța, ci doar o operațiune alternativă.

NVidia promovează această tehnologie nu numai pentru sectorul notebook-urilor, ci și pentru sectorul desktop-urilor și, în acest sens, este interesant de menționat faptul că, pentru a exploata pe deplin avantajele sale, va fi necesar să conectați conectorul monitorului direct la mufa VGA / DVI a placa de bază și nu pe cea a plăcii video discrete. Acest fapt îl face și mai fundamental un control excelent de către conducător, al cererilor continue de performanță de către aplicațiile aflate în funcțiune, pentru a evita crearea de „blocaje” și întârzieri în trimiterea semnalului video către monitor, care în modul Max Performance Mode după procesate de placa video discretă trebuie apoi trimise pe ecran prin intermediul chipset-ului care conține sistemul video integrat.

Conform NVidia, însă, trecerea de la soluția discretă la cea integrată și invers va avea loc într-un mod total transparent pentru utilizator, care poate forța încă unul dintre cele două moduri extreme de la driverul video, care pentru moment este furnizat numai pentru Windows Vista.

SLI cu trei căi

Termenul "Three-way SLI" (cunoscut și prin sinonimele "Triple-SLI" sau "Tri-SLI") este indicat de NVidia o încarnare suplimentară a tehnologiei sale multi GPU și anunțat presei în octombrie 2007 cu sosirea pe piață preconizat în ianuarie 2008 . După cum sugerează și numele, este vorba de utilizarea a 3 plăci video conectate între ele; particularitatea în comparație cu soluția Quad SLI (cel puțin în prima generație), care poate părea mai evoluată în virtutea prezenței a 4 GPU-uri, constă în faptul că plăcile video vor fi complet distincte, fiecare găzduită în propriul PCI Slot Express x16 sau chiar PCI Express 2.0 . În 2006 nu existau plăci de bază capabile să suporte mai mult de 2 sloturi PCI Express x16, dar odată cu noile chipset-uri prezentate de diferiți producători în a doua jumătate a anului 2007 , au devenit posibile scenarii de utilizare cu 3 și, în unele cazuri, chiar și 4 sloturi PCI Express x16 (cel puțin mecanic).

În orice caz, pentru a lucra împreună într-o configurație de acest tip, plăcile video trebuie să fie particulare, adică echipate cu un conector SLI dublu, este de fapt necesar ca fiecare dintre cele trei plăci să fie conectat direct la celălalt două, pentru a nu avea niciun blocaj în comunicarea dintre diferitele unități de proces și în distribuția dinamică a volumului de muncă. S-a speculat că cele mai recente GeForce 8800 GT ar putea fi folosite și în această configurație, dar NVidia a negat ulterior această posibilitate.

Deși așa cum s-a menționat mai sus la sfârșitul anului 2007, aproape toți producătorii de chipset-uri au disponibile modele care pot oferi suport pentru mai mult de 2 sloturi PCI Express, datorită faptului că NVidia nu a dorit niciodată să licențieze utilizarea tehnologiei proprii, va fi necesar pentru a avea un chipset produs de același producător și în special trebuie să fie nForce 680i SLI sau viitorul 780a / 780i SLI.

Principiile de funcționare

În tehnologia 3dfx Scan Line Interleaving, volumul de lucru a fost împărțit între cele două plăci video, lăsând o placă să proceseze liniile pare ale ecranului și cealaltă să proceseze liniile impare; ulterior cele două scene au fost îmbinate pentru a obține imaginea finală. Această abordare s-a dovedit a fi foarte eficientă pentru anumite tipuri de aplicații și, în unele domenii, performanța de fapt aproape sa dublat.

Tehnica de partajare a volumului de muncă care stă la baza tehnologiei Scalable Link Interface, pe de altă parte, se bazează pe un principiu complet diferit de același nume. În loc să aibă procesate liniile pare ale ecranului de către un GPU și liniile impare de cealaltă, NVIDIA a decis să împartă scena orizontal în două părți pentru a fi atribuite celor două carduri. Subdiviziunea nu este neapărat de 50%, dar variază dinamic de la un cadru la altul: șoferul analizează imaginea și definește procentele care trebuie alocate fiecărei plăci video. Această nouă abordare permite echilibrarea optimă a calculului, deoarece o subdiviziune statică la 50% ar fi fost complet ineficientă în cazuri, cum ar fi în simulatoarele de zbor, unde, de exemplu, zona inferioară a ecranului este doar o imagine statică (l cockpit în cazul în cauză) și cel superior conține în schimb multe poligoane și este în întregime 3D.

2 moduri de funcționare pentru noul SLI

Din driverul plăcii video este posibil să selectați 2 criterii diferite pentru partajarea volumului de muncă între plăcile video care funcționează în paralel:

Redare alternativă a cadrelor (AFR): scena este redată secvențial, prima carte redând cadrele pare și cealaltă cele impare.
Redare cadru divizat (SFR): cu această tehnică redarea fiecărui cadru este împărțită între cele două cărți. Procentul de redare poate fi de 50-50, dar poate fi, de asemenea, împărțit dinamic între cele două file, în funcție de tipul aplicației rulate.

NVidia a decis să pună la dispoziție ambele criterii, deoarece nu există un mod optim absolut; în funcție de aplicația pe care o rulați, una sau alta poate fi mai bună. Pentru a simplifica alegerea, sunt disponibile profiluri optimizate pentru un număr mare de aplicații 3D și, pur și simplu prin selectarea profilului dorit, este posibil să profitați la maximum de potențialul unei configurații SLI.

Datele de pe vârfuri, procesate de procesor, sunt trimise la prima placă video și din aceasta din urmă sunt duplicate la a doua, utilizând conectorul situat în partea superioară a celor două plăci; acest lucru permite fiecărei plăci video să aibă informațiile necesare pentru generarea scenei 3D. Odată ce cadrul a fost generat de placa video secundară, datele sunt trimise la buffer-ul de cadre al plăcii principale, cel la care este conectat monitorul și de la acesta din urmă trimise pe ecran.

SLI și Windows Vista: un început dificil

Debutul sistemului de operare Windows Vista a adus cu sine mai multe probleme de compatibilitate și performanță cu tehnologia SLI. În realitate, responsabilitatea sistemului de operare Microsoft în acest început dificil al coexistenței este doar indirectă. Problema apare din faptul că, din motive de stabilitate și securitate, Windows Vista a schimbat radical abordarea dezvoltării driverelor de către producătorii de periferice în general și de producătorii de plăci video în special, ca pe lângă noile cerințe de interfață ale driverelor cu sistemul de operare, au fost adăugate și noile biblioteci DirectX 10 (disponibile doar pe Windows Vista), care la rândul lor au revoluționat tehnicile cu care plăcile video trebuie să se raporteze la gestionarea grafică a sistemului de operare.

De câteva luni, NVidia nu a reușit să facă față acestei dificultăți generate de sosirea Windows Vista (și a primilor drivere certificate ForceWare 158.42), în special în ceea ce privește suportul tehnologiei SLI. Abia începând cu mai 2007 , noii drivere optimizate au pus la dispoziție tehnologia SLI atât cu API-urile DirectX 9, cât și cu DirectX 10. Evident, chiar și plăcile video GeForce 7950 GX2, echipate cu 2 GPU-uri conectate în paralel, ar putea fi exploatate în mod adecvat în primele luni din viața Windows Vista.

Soluția concurentă: AMD / ATI CrossFire

Tehnologia SLI a fost fundamental prima care a oferit o creștere a performanței prin combinarea puterii mai multor plăci video și a devenit, într-un sens, un „sinonim” pentru procesarea multiplu GPU .

La puțin peste 1 an de la introducerea SLI, concurentul NVIDia ATI (achiziționat ulterior de AMD ) și-a dezvoltat propria tehnologie multi-GPU, numită CrossFire , disponibilă în cardurile din seria Radeon . Abordarea primei generații a fost foarte diferită de cea a NVidia, folosind un cablu extern la carcasa PC-ului, care conecta direct ieșirile DVI ale celor două plăci video. În ciuda numeroaselor eforturi tehnice și comerciale pentru îmbunătățirea performanțelor CrossFire, această tehnologie nu a atins niciodată popularitatea SLI a NVidia, dar dezvoltarea sa a continuat de-a lungul anilor, iar în ultimele încarnări, a devenit foarte asemănătoare cu tehnologia concurentă. Începând cu abandonarea cablul extern în favoarea conexiunii interne prin intermediul unui conector „pieptene” și acordarea de licențe, de asemenea, către Intel, care poate oferi acum suport CrossFire direct prin propriile sale chipset-uri.