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显卡的SLI及交火技术

2017-09-02 19页 doc 372KB 20阅读

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显卡的SLI及交火技术显卡的SLI及交火技术 显卡的PCI--E SLI是什么意思, 一、为什么需要SLI技术 对于极度挑剔的的3D效能的重量级玩家来说,良好的3D效果是大家坚持不懈的追求,一般的玩家是配上一张具有优越性能的显卡,来提升3D立体效果,但是单单是一张显卡并不能完成大量数据的运算,使得处理速度显得捉襟见肘,而此时又有很多玩家选择提升系统性能,即通过超频来提升系统性能。 但是,大家都知道超频的危害,它虽然能在短时间内提高系统速度,长久下来的话,除了可能影响系统稳定性之外,还可能减少硬件的寿命。这样可以说是得不偿失。正因为如此,就...
显卡的SLI及交火技术
显卡的SLI及交火技术 显卡的PCI--E SLI是什么意思, 一、为什么需要SLI技术 对于极度挑剔的的3D效能的重量级玩家来说,良好的3D效果是大家坚持不懈的追求,一般的玩家是配上一张具有优越性能的显卡,来提升3D立体效果,但是单单是一张显卡并不能完成大量数据的运算,使得处理速度显得捉襟见肘,而此时又有很多玩家选择提升系统性能,即通过超频来提升系统性能。 但是,大家都知道超频的危害,它虽然能在短时间内提高系统速度,长久下来的话,除了可能影响系统稳定性之外,还可能减少硬件的寿命。这样可以说是得不偿失。正因为如此,就要求我们需要一种技术来提升整个系统的图像处理性能,这就是SLI技术诞生的理由。 二、什么是SLI技术 SLI技术就是通过串接两张PCI Express界面显卡,然后通过两张显卡的协同工作来提升整个系统的显示效能。SLI的全称是Scalable Link Interface 当然,真正意义上的SLI并不象这样简单,它的运行原理十分的复杂。早在PCI界面插槽仍为主流规格的年代,当时著名的3D绘图芯片厂商3DFX,便发表了一项支持旗下巫毒2,Voodoo2 3D加速卡的SLI技术,这项技术通过串接两张巫毒2加速卡,以协同两块芯片的运行,以此来进行系统图像处理速度的加速,并使得它的效能远远大于单张加速卡的效能。 但是历史上这种加速技术也并没有引起人们的注意,随着3DFX被nVIDIA收购,因为当时AGP插槽是市场的主宰,nVIDIA也就没有再次在这种技术上投入,这种技术也就在很长的一段时间里成为历史,但是历史也并没有让SLI技术就此被埋没。 随着技术进步,PCI-E插槽出现,主板、显卡、处理器的技术都飞速发展,nVIDIA终于再 次发现了SLI技术巨大的市场前景,于是,集中当年3DFX旗下的门将,吸收当年3DFX在巫毒2上应用的3D加速卡技术,发表了以往受限于AGP插槽而无法实现的SLI技术,旨在借此串接两块性能优良的显卡,让整个系统的3D效能得到最大限度发挥。 三、SLI技术的工作原理 SLI技术就是将两张搭载nVIDIA绘图芯片的显卡同时插入主板PCI-EX16的两个插槽,然后用一张SLI连接卡连接起来,这种连接卡在两张显卡之间传输数字信号,显卡处理完的帧数据被集合起来处理,然后作为一个整体信号被输出。为了保证两张显卡的任务分工和协同工作,nVIDIA将SLI控制功能直接集成在GPU芯片内部,那么芯片就负责显卡的连接和协同工作,它将任务分派给两块显卡渲染处理,然后将处理结果收集起来,经过自己的运算和重新合成,输出完整高效的图形画面。 当然,两块显卡并不是同等工作,其中一块显卡做为主卡,另一款做为副卡,其中副卡只是接收来自主卡的任务进行相关处理,然后将结果传关回主卡,两块显卡都是通过PCI-E接口与主板相连接,而这两块显卡之间还要有一个通讯的PCB卡(即SLi桥接卡)。也就是说,被处理的数据来源是通过PCI-E插槽从主板获得,而处理过的数据是通过连接卡来进行传输的。 四、SLI技术的优势 我们知道,传统的显示技术是单显卡插入主板插槽,然后由主板将图片,动画渲染的任务交给显卡,显卡独自完成这种任务,而SLI技术就是将两颗绘图芯片串接起来工作,它的优势就在于它能突破常规的单芯片运作方式。不过最令人称奇的还是它的并行能力。 根据官方报道,SLI技术最多可以支持8块GPU并行运作,虽然在消费市场没有什么意义, 但在工作站领域,8块GPU并行意味着可获得超高的渲染效率,相信对于很多专业的工作站,绝对是个不错的选择。虽然说现在它的成本导致它的价格特别高,对于我们普通人士没有什么意义,但是随之SLI技术的发展,在不久的将来应该能以一个比较合理的价格进入百姓人家。 五、SLI技术目前的发展不足 SLI技术的优势勿庸置疑,但是我们在这个提倡理性消费的时代,SLI技术在实际的应用中究竟还存在哪些不足了, 首先,在技术领域,由于SLI技术目前在PCI-E插槽领域处于起步阶段,所以在驱动方面面临很大的问题。用游戏对SLI芯片的显卡进行测试发现:在驱动方面,因为目前nVIDIA推出的驱动都是一些低频率的驱动,很多游戏都不能得到SLI驱动的支持,如果发烧友花大量的银子购买一套SLI设备,而最后却不能玩自己心爱的游戏,那问题就严重了。但是这种问题相信随着SLI技术的发展能得到改善。 其次,就是SLI整套系统的花费。因为目前支持SLI技术的处理器和主板,显卡并不是特别多,作为一种新的技术,目前市场上整个系统估计最低在一万元以上,普通的发烧友可是要思量再三。 最后就是SLI技术运用到显卡上之后,显卡的功率大大提高,两块显卡,加上CPU,主板等其他部件,整个SLI系统的功率在500瓦以上,这就要求系统有高功率电源的支持,同时这种强大的功率产生的耗电量也是一个不小的数目。如果花大量的银子购买了整套系统,最后每天不得不为高昂的电费发愁,那玩游戏的心情就可想而知了。另外强大功率产生得热量也是不容忽视的,毕竟热量是整个系统安全和速度的最大杀手。 六、SLI技术的发展前景 目前整个SLI系统的优越性能已经非常明显,但是,SLI技术无法适用于AGP总线,它要求显卡都工作在PCI Express模式下,这就对配套的芯片组和主板提出新的要求。但是环顾今天的主板、显卡、处理器市场,真正低价位支持SLI技术的并不多。 就从主板来说,当前虽有很多支持双PCI-E界面插槽的主板,往往只有在价格高昂的双处理器主板上看到,那购买整个SLI系统的花费必然增加,而目前在价格上比较低的就华硕的A8N系列主板支持单处理器,支持双PCI-E插槽,这对于SLI技术的发展是远远不够的,所以开发更多的中等价位的主板才能更好的推进SLI技术的发展。 而对于处理器来说,目前只有AMD 64的处理器才能满足SLI显卡和主板的需要,而一款AMD64 939针的价格在1300以上,如果是双处理器,那价格就会更高。从这些我们可以看出SLI技术要想真正普及性的消费,要走的路还有很长。但是不管怎么说,SLI技术的发展前景被看好,因为根据nVIDIA所提供的数据,在诸多的测试中,SLI都一支独秀,其双显卡的成绩可达到单显卡运作的1.87倍之多,3DMark 2003的得分也轻松超过20000分大关,表现极为强悍。nVIDIA透露,SLI技术现在还只是一个开始,它真正性能提升的空间还很大,所以对于游戏发烧友和专业绘图人士来说,这无疑是一个值得期待的喜讯。 从我们的不难看出,SLI技术确实是一项值得玩家尝试体验的新技术,它对于整个电脑技术的发展有着不可轻视的作用,但是,路漫漫其修远,处于起步阶段的SLI,要完善的东西还有很多,要走的路还有很长,我们拭目以待。 迎击SLI!ATI交叉火力双显卡技术详解 从NVIDIA的SLI引入到现在,全世界一直都在期待着ATI竞争的发布。在过去的几个月已经有了许多的问题和传闻。ATI将要发布的多GPU方案能够抵挡得住SLI的攻势吗,我们还记得ATI早先的双GPU方案Rage Fury Maxx,以及第三方开发商几年前组建了四9800方案的事实。ATI会投放一个单显卡多GPU方案,还是与NVIDIA产品类似的双显卡 方案呢, 好了,我们在这里将揭晓。 在很大程度上,ATI的CrossFire方案类似于NVIDIA的SLI技术。ATI同时发布了图形技术和支持它的主板平台。主板将支持用于两块显卡的2条x16 PCI Express插槽。这些显卡将被连接在一起,而其中一块将把它的数据发送到另一块,用于最终合成和显示。某些相 同的多GPU渲染模式也将被实现。 除这些类似之处以外,CrossFire还必须是一个非常不同的方案。为了支持这项技术,ATI必须增加他们GPU的产量。同时,ATI提出的方案必须拥有对SLI明显的优势,以便与它竞争市场。比SLI迟到了6个月以上(在显卡行业中实质上就是一代了),CrossFire需 要奋起直追了。 它们能够做到吗, ATI对SLI的回答:CrossFire主板篇 针对NVIDIA的多显卡图形方案技术,ATI将投放他们的Radeon Xpress 200 CrossFire-Edition芯片组。基于CrossFire的主板将配备2条拥有x8电气连接的物理PCI Express x16插槽。一旦主板厂商实现了它,那第二条PCI Express插槽就不再需要选择卡了,并且可以使用任何其它的x8或更低的设备。倘若主板包含了对这个特性的支持的话,当只安装了一块显卡时,BIOS就能够自动重新配置PCI Express插槽使用的通道数量。而 一些厂商将执行就像NVIDIA方案一样的主板配置(这在稍后介绍)。 如果游戏大量使用到总线的话,把显卡限制在仅仅2个x8 PCI Express连接有可能会成为瓶颈。当然了,在游戏极耗PCI Express资源时,我们在NVIDIA的方案下将面临类似 的问题。不幸的是这种情况还没有明显化,这类应用程序的测试是非常困难的。 Xpress 200 CrossFire-Edition还能够支持集成显卡。Xpress 200 CrossFire系统的一个优点就是在那些OEM商已经整合了集成显卡和两个显示器输出的主板上,可以同时驱动6个显示器(两个来自集成显卡,两个来自Radeon,而还有两个来自CrossFire卡)。拥有支持如此多显示器的能力,同时还提供了多GPU的加速是相当引人注目的;特别是如果 ATI能让多GPU操作和多显示器支持同时生效的话就完美了。 为了升级到多GPU方案必须买一块新主板,这很可能成为一些人升级的阻力,但NVIDIA的方案也有同样的问题。CrossFire目前只支持X800和X850系列的情况的确限制了升级的潜力。我们一直把使用多GPU方案作为一个升级选项,但并不是唯一的可行升级方案。 ATI向我们指出,CrossFire应该在Intel芯片组以及他们自己的芯片组上运行。这可能让那些Intel最初针对SLI的芯片组获得了新生。虽然没有明确地声明CrossFire 可以在NVIDIA SLI主板中运行,但那无疑是可能的。从普及/兼容性的观点来看,ATI的确 在“考察其它选项”。 SLI显卡之所以不能运行在ATI Xpress CrossFire-Edition主板中,这也没有物理上的原因。唯一妨碍这个组合的因素应该就是NVIDIA的驱动程序支持了。由于NVIDIA为他们的SLI芯片组付出的开发成本,显然他们不想让用户选择其它的路线。由于他们目前已经占有了多GPU方案的市场,那也是出于经营上的考虑。现在ATI让这个环境中多了一些竞争, 仅仅因为用户的主板选择就把潜在的消费者排除在SLI之外,那将是不明智的。 ATI对SLI的回答:CrossFire显卡篇 ATI并没有像NVIDIA做的那样,为了芯片对芯片通信把所有的实现都放在他们的GPU上。ATI把这宣传成他们方案的一个积极的方面,因为他们的CrossFire方案能够以两个不同的(甚至是不同速度的)GPU运行。NVIDIA的SLI方案被限制运行在不仅型号相同,而且采用相同版本BIOS的显卡上。对于SLI来说,在把两个GPU连接在一起时,时钟是至关紧要的。事实上,超规格的SLI桥接芯片甚至有可能引起问题。我们将只能够比较我们手头上的硬件,看看那个方案表现更好,但如果这可以代表总体水平的话,那ATI在这里会有优势。 为了补偿芯片对芯片连接的欠缺,ATI在他们的CrossFire卡上加入了一个合成引擎(Compositing Engine)芯片。有了它,CrossFire卡就能够搭配任何Radeon X800或X850 (对每个系列都将有一块CrossFire卡)了。驱动程序自动控制每块显卡的时钟速度,并在必要时达成同步。同步操作将以通用的比例实现,并不需要调整到相同时钟。所有的CrossFire卡拥有16条像素管线,但在与12管线Radeon合作时禁用了4条管线。正是这样,使得ATI能够提供数量有限的CrossFire卡来与多种Radeon搭配。每块卡都需要它自 己的x16 PCI Express插槽,而显卡通信则通过外部连线。 这看起来可能更像以前的3dfx SLI方案,但实际上Radeon X800或X850从DVI输出把它的数据以数字形式发送到CrossFire卡上的输入,然后后者处理数据,进而把最终的帧发给显示设备。在交替帧渲染(AFR)下,数据完全无变化地被发送,Compositing Engine只 是负责合并帧碎片,以及ATI的Super AA模式(这在稍后讨论)的最终渲染。 为了正常运行,标准显卡和CrossFire显卡共享一些系统RAM。这使得每块显卡能够使用所有必需的数据,而不必为每个帧单独处理。ATI的驱动程序负责分配工作量,并根据应用程序和选择的渲染模式为每块显卡配置各自的命令队列。渲染模式是用户不可选的,并通 过Catalyst AI预选确定了。每块显卡也照样有权使用它自己的系统内存。 选择卡走向何方, ATI对他们的CrossFire方案的声明中最让人感兴趣的一个就是你不再需要nForce4 SLI主板上见到的选择卡了。ATI如何能够免除这个要求的呢, 默认情况下,nForce4 SLI芯片组从北桥把全部16条PCI Express通道分配给nForce4 SLI主板上的第一条PCI Express x16插槽。翻转选择卡将把PCI Express通道分成两部分, 头8条通道分配给第一条插槽,而剩余的8条通道给第二条插槽。 ATI的MVP芯片组实现起来稍微有些不同;默认情况下,北桥为两条PCI Express插槽中的每一条分配8条PCI Express通道。如果你安装了两块显卡,那么这就是想要的配置了。然而,如果你只安装了一块显卡的话,那为了获得完整的PCI Express x16插槽,主板厂商 就必须实现下列方法中的一个: 选项1 - 终止卡 第一个选项是在第二条PCI Express x16插槽中加装终止卡。这块卡只是把分配给该插槽的8条PCI Express通道重定向,返回给第一条PCI Express插槽,让它获得全部16条 PCI Express通道。 显然,这个方法的缺点是你不得不使用一块终止卡;我们还没有听说任何厂商会这么做。 - SLI选择卡 选项2 第二个选项将采用跟用在nForce4 SLI主板中相同的选择卡。如果你想要单条x16插槽就把卡翻转。如果你想要两条x8插槽的话,只要改变它的方向就可以了,相当简单。 在这里,明显的缺点是用户不得不操作选择卡,那是ATI想要避免的。尽管ATI的想法 是取消这块卡,但有些厂商还是采用了它: 选项3 - 选择IC 第三个(也是最贵的)选项倾向于要求主板厂商在主板上加入一系列的选择IC(集成电路),它将允许用户从BIOS在一条x16插槽和两条x8插槽之间切换。从终端用户的角度 来看,这是最令人满意的办法,但它也是最昂贵的选项。 为了支持这个PCI Express配置的软件设定,必须在主板上增加4到5个芯片。每个芯 片让主板成本上升大约1美元,那对于高端主板来说其实不是什么大问题。 注意,在nForce4 SLI主板上同样可以实现相同的技术;事实上,ASUS已经在他们最 新的nForce4 SLI产品上采用了它: 渲染模式 让两块分离的显卡来为一个对程序员和终端用户都透明的单独应用程序有效地渲染帧的任务,是个相当大的挑战。在即将寿终正寝的时候,3dfx通过让每块显卡隔行渲染解决了这个问题,然后它们在被模拟组合起来。这个方案不再可行,但ATI和NVIDIA两者都拿 出了实现这个目的的办法。 两家公司已经想到的绝对最令人满意的操作模式就是交替帧渲染(AFR)。正如名字所揭示的,每块显卡渲染一个完整的,单独的帧。让每块显卡渲染一个完整帧的主要优势是每 块显卡能够负责需要的几何处理以及像素处理。 出于各种各样的原因,交替帧渲染不可能总是有效的(例如在一个帧依赖前一个处理结果的时候)。当不能使用交替帧渲染时,垂直分割当前的帧是ATI和NVIDIA两家选择的实现方法。对于单帧来说,在两块显卡之间分配工作量时,几何管线不能像像素管线那样容易地分配。在渲染一个场景时,不容易把对象分配到不同的显卡,因为场景中所有的对象都有 可能影响到任何像素。 在对几何图形分类之后,对屏幕的不同区域可以推测将需要多大的像素着色能力,NVIDIA就是利用这来在两块显卡之间更均匀地分配工作量的。如果屏幕的上半部不难渲染的话,那就有大半个屏幕被分配给制定负责上半部的显卡。这个方法显然有助于保持显卡单 帧着色负荷均匀。ATI在他们的剪裁模式下能够把渲染工作分成60/40或70/30,但分割对 每个应用程序是不同的。 平均分配工作量是非常重要的任务,而ATI以CrossFire让它又前进了一步。他们引入了一个被称为Supertiling的渲染模式。这个模式把整个屏幕分割成最大为32×32像素的块,并把一个棋盘形图案分发给每块显卡用于像素处理。这样做有效地在两块显卡间平衡了像素处理的工作量。在显卡共享相邻区域中的像素时,工作量最终自己达到了平衡。 Supertiling的缺点是兼容性。我们已经注意到,Supertiling对“少数应用程序”不起作用,其中包括所有基于OpenGL的程序。这意味着OpenGL要么采用AFR,要么采用分割 帧渲染。AFR是令人满意的模式,但有一个更有效平衡负荷的折中方案会更好。 除了这些多显卡渲染模式之外,ATI更进一步加入了增强型AA模式。它通过利用可编 程的样本点和它们的硬件合成引擎来实现。 Super AA模式 有一些以前的游戏不会从多GPU方案中获得任何利益,因为这些游戏可能不受GPU限制。为了向这些游戏提供某种好处(同时提供更高的图像品质),ATI已经设计了四个多显卡显示模式。这些模式是用户在控制面板中可选的,并且能够有助于为任何游戏提高平滑度和清 晰度。 ATI的Super AA模式兼容性不受任何特定类型程序的限制,因为它们不包含工作量分配 - 每块显卡都渲染整个场景,分别使用各自的样本点集。在显示之前,合成引擎拿来每 块显卡的输出,并为显示器准备最终的图像。 新模式中的两个完全使用了不同的样本点。8xAA和12xAA在每块显卡上分别使用4x或6xAA模式。当然了,MSAA在对3D场景的某些反锯齿方面受到限制。Multisample只沿多边形边缘处理,而较慢的Supersample方法则跨整个场景(包括纹理)生效。SSAA已经逐渐被弃用了,因为它对单块显卡有相当大的性能影响。SSAA的做法是在更高分辨率下渲染场景,然后对图像重新取样,合成想要的分辨率。当然了,还有实现SSAA的其它方法。 ATI能够通过在想要的分辨率下让每块显卡以一半像素对角线分界渲染整个场景来实现SSAA。他们把这个方法与8x或12x MSAA模式相结合,以产生10xAA(4x + 4x + 2xSS) 和14xAA(6x + 6x + 2xSS)。这些设置模式的效果应该是显著的。 不要把这些2xSS模式跟普通的2x垂直和2x水平分辨率模式混淆了。在那些情况下,每个像素有4个规则的样本点,按比例缩小到一个像素。在ATI的模式中,每个像素以旋转 栅格的方式使用2个样本点。 这些模式让不会从多显卡中受益的游戏找到了平衡,并且为那些不可用交互或分割帧渲染的程序提供了兼容模式。这是ATI的CrossFire区别于NVIDIA的关键特性,我们非常渴 望在第一时间测试它。 现在我们了解了ATI的CrossFire方案是什么,以及它能做什么,让我们来研究它与竞 争对手较量的表现。 CrossFire vs. SLI 好了,每个人都想知道答案的问题就是:CrossFire与SLI相比如何, 没有性能数字的情况下很难回答这个问题。显然,如果一个方案以任何有意义的方式胜过了另一个的话,那特性集上的增减就变得无关紧要了。但现在特性集必须成为我们进行下 去的基础,因为我们还没有拿到最终硬件做严格意义上的比较。 一个备受争议的问题是ATI宣称的比NVIDIA更广泛的兼容性。我们对“兼容性”的理解是任何程序将至少能够在一个CrossFire模式中运行。这不仅包括性能增强模式,还有品 质增强模式。 我们确信ATI已经找到方法来在两块显卡之间分配图形工作量了,方法比NVIDIA的兼容性更好。但开启ATI的Super AA模式取消了对分配工作量的要求。由于每块显卡都对整个场景着色(只是使用了不同的AA样本点),ATI能够有效地为所有NVIDIA无能为力的程序提供某种好处。那些选择不为这些程序开启AA的人将很可能看到类似于NVIDIA表现的趋 势 - 多一块显卡对性能没有帮助。 由于根据简报,介绍和白皮书实在难以做出实质性的比较,我们将不得不等到拿到显卡 之后才能得出结论。 从特性来看,如果性能最终持平或对ATI有利的话,我们将优先考虑CrossFire,因为它更有吸引力。易于使用多显示器的灵活性连同多GPU性能与开启更高品质AA(包括旋转 栅格SSAA)的选项相结合是不可能被忽视的。还有升级现有硬件的门槛较低。 在这里希望CrossFire的性能配得上它特性集的潜力。
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