Od té doby, co bylo možné použít více grafických karet v systému, jsme viděli, jak nadšenci touží po zvířecích strojích s nainstalovanými 2, 3 nebo dokonce 4 grafickými kartami současně. Počítače s více grafickými kartami byly považovány za absolutně nejlepší, jaké toto odvětví mohlo nabídnout. Dokonce jsme viděli několik GPU napěchovaných na stejné grafické karty s kartami jako Nvidia GeForce GTX 690 a AMD R9 295 × 2. Ale s veškerým humbukem a slávou se zdálo, že několik systémů GPU ve skutečnosti nikdy nevzniklo. Jejich popularita narazila na rychlý a náhlý pokles brzy po vrcholu několika systémů GPU. Na tomto poklesu se podílelo několik faktorů a jedním z nich byla nespolehlivost přemosťovacího systému, který se používal k vzájemnému propojení grafických karet.
Dvě grafické karty Nvidia GeForce GTX 1080 v SLI - Obrázek: Nvidia
Technika Nvidia propojit dvě nebo více grafických karet navzájem byla známá jako SLI, což je zkratka Scalable Link Interface. Byla to technologie, kterou Nvidia koupila od společnosti 3dfx Interactive, která ji představila v roce 1998. SLI byla v zásadě značka pro technologii Nvidia multi-GPU vytvořenou pro propojení dvou nebo více grafických karet do jednoho výstupu pomocí algoritmu paralelního zpracování. Konkurenční AMD od společnosti Nvidia také představilo svou verzi této technologie a je známá jako Crossfire.
Jak funguje SLI?
Grafické karty v systému SLI fungují v konfiguraci typu master-slave, což znamená, že jedné z karet je přiřazena role „master“, přestože je zátěž rovnoměrně rozdělena mezi všechny karty. Když „podřízená“ karta dokončí své vykreslování, odešle svůj výstup do hlavní jednotky, která poté spojí obě vykreslení a doručí výstupní obraz na monitor. V konfiguraci se dvěma kartami hlavní karta obvykle zpracovává horní polovinu obrazu, zatímco podřízená karta zpracovává spodní polovinu.
Způsob, jakým SLI funguje - Obrázek: Linus Tech Tips
Dvě (nebo více) karet jsou připojeny přes SLI Bridge nebo SLI Connector. Hlavním účelem mostu SLI Bridge je navázat spojení mezi kartami a umožnit kartám navázat komunikační cestu mezi nimi. Bez SLI Bridge, i když je možné spustit více karet, existuje nesoulad specifikací a výsledky jsou obvykle velmi špatné. SLI Bridge snižuje omezení šířky pásma a může odesílat data přímo mezi karty. Tři typy mostů SLI jsou:
- Standardní most (400 Mhz Pixel Clock, 1GB / s bandwidth): Jedná se o standardní most dodávaný se základními deskami, které podporují SLI až do 1920 × 1080 a 2560 × 1440 při 60 Hz.
- LED můstek (540 MHz Pixel Clock): Doporučeno pro monitory s rozlišením až 2560 × 1440 při 120 Hz + a 4K. Může pracovat pouze se zvýšenými hodinami pixelů, pokud GPU tyto hodiny podporuje. Prodává jej společnost Nvidia i řada partnerů AIB.
- Most s velkou šířkou pásma nebo most SLI HB (650 MHz Pixel Clock a 2GB / s Bandwidth): Toto je nejrychlejší most a prodává se výhradně společností Nvidia. Doporučuje se pro monitory do 5K a prostorový zvuk. SLI HB Bridges jsou k dispozici pouze ve dvoucestných konfiguracích, takže nastavení s více než 2 kartami zde nemají štěstí.
Mechanismus působení SLI
SLI pracuje pomocí dvou hlavních metod. Jedním z nich je SFR nebo Split Frame Rendering, ve kterém systém analyzuje vykreslený obraz a rozdělí zátěž mezi GPU, které jsou připojeny v SLI. Rám je rozdělen na dvě části pomocí vodorovné čáry. Umístění čáry závisí na geometrii scény. Hlavním rozhodujícím faktorem pro umístění linky by byla složitost zátěže, kterou scéna vyžaduje v různých oblastech. Pokud jedna z karet vykresluje horní část scény, která má oblohu, pak by čára byla v obrazu nižší, aby se vyrovnal rozdíl v zatížení mezi těmito dvěma kartami.
Dalším způsobem, jak SLI funguje, je AFR nebo Alternate Frame Rendering, který je docela přímočarý. V této metodě je každý další snímek vykreslen jiným GPU. Jedna z karet vykreslí všechny liché snímky a jedna vykreslí všechny sudé snímky. Ukázalo se, že AFR má lepší snímkovou frekvenci než SFR, ale zavádí novou formu artefaktů známou jako mikro koktání. I když je snímková frekvence dostatečně vysoká, mikrokoktávání může ovlivnit vnímanou plynulost obrazu zavedením malých koktání mezi snímky kvůli proměnlivému tempu, jakým karty pracují v AFR.
Vzestup a pád SLI
SLI vzrostlo v popularitě během série grafických karet Kepler, Maxwell a Pascal, ale od té doby zaznamenává neustálý a drastický pokles. I za éry grafických karet řady GTX 1000 od Nvidia se popularita SLI zmenšovala. Jistě, grafické karty SLI mohou poskytovat lepší výkon než jeden GPU a při instalaci uvnitř pouzdra dokonce vypadají fantasticky, ale SLI měla na prvním místě více problémů než výhod.
Nejprve jste museli ověřit, zda vaše základní deska podporuje SLI. To byl zásadní krok, protože některé základní desky podporovaly SLI, některé podporovaly Crossfire a některé podporovaly oba, zatímco jiné nepodporovaly ani jeden. Poté jste museli mít stejné grafické karty. Bylo to těžké, protože to způsobilo, že hodnotová nabídka byla ve srovnání s výkonnější jedinou grafickou kartou skutečně vychýlená. Grafické karty musely být stejného modelu a série, a dokonce i stejného výrobce dříve, to se však později trochu snížilo. Provoz více grafických karet vyžadoval také mohutnou a nákladnou jednotku napájecího zdroje (o které se můžete dozvědět více právě tady ) a bylo také nutné monitorovat a ovládat termiku kvůli několika kartám hladovým po energii, které běží v těsné blízkosti.
Abyste mohli spustit takové nastavení SLI, potřebujete hodně energie - Obrázek: GPUMag
Skutečnou Achillovou patou celého ekosystému SLI byla herní podpora. Ne všechny hry podporovaly SLI, a dokonce ani ty, které to dělaly, přinesly nevýrazné zvýšení výkonu při zohlednění dodatečné investice. Ve většině případů by bylo mnohem lepší koupit si výkonnější samostatnou grafickou kartu než 2 slabší a umístit je do SLI. V průběhu let se podpora SLI ještě zhoršila a vývojáři ji v moderních hrách zřídka zamysleli. Nakonec vražedný úder nepřišel nikdo jiný než samotná Nvidia, která ukončila podporu SLI u většiny svých grafických karet. Co se týče řady Turingových GPU, podporuje SLI pouze ten nejlepší z nejlepších, RTX 3090. To znamená, že SLI pro běžné spotřebitele je z hlediska hraní efektivně mrtvý.
Co je NVLink?
S řadou grafických karet Turing přinesla Nvidia novou technologii pro připojení více grafických karet známou jako NVLink. Jedná se o rozhraní s mnohonásobnou šířkou pásma jako staré rozhraní SLI a má také mnoho dalších zvláštností a funkcí. Technicky vzato se jedná o drátový komunikační protokol, sériový víceproudý komunikační spoj blízkého dosahu. Docela sousto, že? Obecněji řečeno je to vylepšené rozhraní pro připojení mezi více grafickými kartami Nvidia, které slibuje více výhod a funkcí než starý SLI.
NVLink slibuje masivní skok v šířce pásma - Obrázek: Nvidia
NVLink lze považovat za pokus společnosti Nvidia získat zpět podíl na trhu multi-GPU, který se zmenšil v roce 2020. Tato technologie slibuje, že v blízké budoucnosti se z hraní pomocí více grafických karet stane žádoucí a vysoce efektivní metoda. NVLink je v podstatě mnohem rychlejší most než SLI a jeho cílem je překlenout mezeru latence mezi dvěma grafickými kartami. Ředitel technického marketingu společnosti Nvidia Tom Peterson v této souvislosti říká:
'Ten most je viditelný pro hry, to znamená, že možná bude aplikace, která se dívá na jeden GPU a dívá se na jiný GPU a dělá něco jiného,' vysvětluje Petersen. 'Problém s výpočtem s více GPU spočívá v tom, že latence z jednoho GPU do druhého je daleko.' Musí jít přes PCIe, musí jít přes paměť, je to skutečná vzdálenost z pohledu transakce “….” NVLink to všechno opravuje. NVLink tedy snižuje latenci přenosu mezi GPU na GPU. Nejde tedy jen o šířku pásma, ale o to, jak blízko mi je paměť GPU. Ten GPU, který je přes odkaz ... můžu o tom tak trochu přemýšlet jako o svém bratrovi, než o vzdáleném příbuzném. “
Dále dodal, že NVLink byl spíše spíš budoucím plánem než současným řešením:
„Přemýšlejte o mostu více, protože chceme položit základ pro budoucnost,“… “A jakmile to bude fungovat a my začneme nasazovat naše mosty a lidé pochopí, že hej, toto je most s rychlostí 100 GB / s, pak vývojáři her vidíš to.'
Vypadá to, že Nvidia ve skutečnosti spíše než na současnost financuje budoucnost NVLink. Nvidia ví, že podpora multi-GPU je právě teď docela zklamáním, proto chtějí zavést technologii, která se nejen pokusí změnit perspektivu vývojářů her, ale také názory běžného spotřebitele, pokud jde o více GPU Podpěra, podpora.
Jak NVLink funguje?
Na rozdíl od SLI používá NVLink síťovou síť, což je síťová topologie, ve které se uzly infrastruktury připojují přímo nehierarchickým způsobem. To umožňuje, aby informace byly přenášeny každým uzlem samostatně, místo aby byly směrovány přes jeden konkrétní uzel. Rovněž umožňuje uzlům dynamicky se samy organizovat, což umožňuje dynamické rozložení úloh. NVLink získává svou hlavní sílu z tohoto mechanismu, kterým je jeho rychlost.
NVLink také odstranil vztah master-slave implementace SLI, spíše zachází s každým uzlem stejně, což ohromně zlepšuje rychlost vykreslování. Na rozdíl od SLI má NVLink tu výhodu, že je paměť obou grafických karet neustále přístupná. To je způsobeno neuvěřitelnou implementací síťové sítě NVLink. V zásadě je vztah karet NVLink obousměrný a dvě připojené karty fungují jako jedna.
Jak NVLink funguje - Obrázek: Linus Tech Tips
Rychlost rozhraní NVLink se odráží v šířce pásma jeho mostů. Zatímco i ty nejlepší SLI Bridges měly v nejlepším případě šířku pásma 2 GB / s, NVLink Bridge slibuje v některých případech ohromujících 200 GB / s. Je pravda, že mosty NVLink 160 a 200 GB / s jsou omezeny na profesionální GPU Nvidia Quadro GP100 a GV100, ale tato čísla jsou stále důkazem neuvěřitelného skoku v šířce pásma rozhraní NVLink přes SLI. GPU špičkových nadšenců, jako je TITAN RTX nebo 2080Tis, mohou ve většině případů očekávat potenciální šířku pásma neuvěřitelných 100 GB / s.
Stojí NVLink za to?
Opravil tedy NVLink společnosti Nvidia konečně problémy s vykreslováním více GPU ve hrách? Odpověď je stále ne. Zatímco NVLink učinil některé pozitivní kroky správným směrem, zejména v metodě, ve které jsou obě karty využívány ve srovnání s SLI, problém s SLI ve skutečnosti nikdy nebyl v metodologii. Skutečným problémem ekosystému s více GPU je podpora her. Dokonce is NVLink má většina dnešních her potíže s využitím více než jednoho GPU. Vezmeme-li v úvahu náklady na dvě grafické karty a malé nebo žádné zlepšení výkonu ve většině scénářů, bylo by nerozumné investovat do NVLink pro spotřebitelské aplikace, jako jsou hry.
NVLink vs SLI Bridge - Obrázek: Nvidia
Pro profesionální práci může být NVLink pouze potřebným upgradem. Pro lidi, kteří pracují s grafickými kartami Nvidia Quadro nebo podobnými kartami RTX A6000 „NVLink může být velkou pomocí nejen ke zlepšení výkonu vykreslování, ale také díky skutečnosti, že NVLink umožňuje, aby byla k dispozici celková paměť obou karet, což může být velkou pomocí při profesionálním vytížení.
Pro většinu hráčů je však výběr jediné grafické karty, která nabízí vyšší výkon ihned po vybalení, lepší nápad než nákup dvou slabších karet a jejich připojení přes NVLink nebo SLI.
Závěrečná slova
SLI Nvidia byla zajímavá a atraktivní technologie, když byla poprvé uvedena na trh, a brzy si získala popularitu díky svému potenciálu a poněkud slušné podpoře vývojářů během období Maxwella a Pascala. Vrchol SLI však nebyl krátkodobý, protože se průmysl rychle posunul vpřed a SLI bylo v minulosti ponecháno s tím, že vývojáři i hráči upustili od této technologie ve prospěch jednotlivých výkonnějších GPU.
Nvidia se pokusila znovuobjevit trh s více GPU spuštěním NVLink, což je mnohem lepší připojení přes SLI, ale stále nedokáže vyřešit mnoho problémů, které SLI trápí. Díky tomu bude v roce 2020 pro hráče těžké doporučení, když výkonnější jednotlivé grafické karty mohou spolehlivě a za nižší cenu poskytovat lepší zážitek.
