Czy tryb Crossfire i SLI dla kart graficznych się opłacają?

Większość komputerów obecnych na rynku jest wyposażona w jeden akcelerator graficzny. Niewiele osób  wie, że możliwe jest wyposażenie maszyny w dwie, trzy lub cztery karty i połączenie ich możliwości. Zależnie od zastosowanych modeli będą to większa wydajność lub połączenie wydajności z energooszczędnością. Pokazujemy, po co połączyć kilka kart graficznych i sprawdzamy, czy w ogóle warto to robić.

Kilka słów o historii

Pierwszy raz możliwość połączenia dwóch procesorów graficznych dała firma 3DFx. W 1998 roku zaprezentowała ona technologię SLI (Scan Line Interleave - Przeplot skanowania linii), którą wspierały karty Voodoo2. Pojedyncza karta generowała tylko co drugą linię obrazu, a efekt pracy obu urządzeń był widoczny na ekranie jako animacja. Łączenie wydanych wówczas kart graficznych  skutkowało ogromnym wzrostem wydajności i rozgromiło ówczesne karty nVidii - głównego konkurenta 3DFX. Wiodła by ona prym przez długi czas, gdyby nie pojawienie się AGP. Właśnie ten standard okazał się głównym winowajcą klęski 3Dfx. Pozwalał on na posiadanie tylko jednej karty graficznej. Mimo to firma obeszła zakaz i nadal korzystała z SLI. Było to możliwe dzięki zastosowaniu dwóch chipów na jednej karcie graficznej. Przykładem takiej karty graficznej była Voodoo 5 5500. W planach było nawet wydanie czterordzeniowej karty graficznej Voodoo 5 6000, nigdy nie pojawiła się ona jednak na półkach sklepowych. Niedługo potem Nvidia wykupiła firmę 3DFx i wszystkie należące patenty, w tym ten do SLI. Rozwiązanie to zostało zapomniane na kilka lat.

Voodoo2 SLI

Voodoo2 SLI

Następną konstrukcją była wydana w 2000 roku karta graficzna ATI Rage Fury Maxx. Składała się ona z dwóch kart Rage 128. ATI podeszło do współpracy dwóch akceleratorów w sposób zgoła odmienny od poprzednika . Tutaj karty pracowały zgodnie z  techniką AFR (Alternate Frame Rendering - Renderingu Klatek Naprzemiennych) i każdy rdzeń renderował co drugą klatkę. Niestety problemy ze sterownikami spowodowane skomplikowaną konstrukcją mostka AGP i niska wydajność zaowocowały szybkim wycofaniem kart z półek sklepowych.
ATI Rage Furry maxx

ATI Rage Furry maxx

<div>Swoich sił na polu wielordzeniowości kart graficznych próbowała także raczej nieznana firma XGI. Próbowała wejść między ATi i nVidię -dwie firmy rządzące rynkiem kart graficznych. Zarówno jej jednordzeniowe karty Volari, jak i dwurdzeniowe Volari Duo nie zdołały podbić rynku kart graficznych ze względu na źle działające sterowniki, małą wydajność, wysoką cenę oraz beznadziejną jakość obrazu.</div>
XGI

XGI

Następna próba wykorzystania wielu kart graficznych stała się faktem w 2004 roku, gdy Nvidia próbowała wskrzesić SLI, tym razem pod nazwą Scalable Link Interface. Jest ono używane aż do dzisiaj i pozwala na korzystanie jednocześnie z dwóch, trzech bądź czterech procesorów graficznych. Do korzystania z tego rozwiązania są niezbędne karty GeForce ze średniego segmentu cenowego pochodzące z serii szóstej lub nowszej. Do połączenia czterech rdzeni graficznych konieczne jest skorzystanie z dwóch kart dwuprocesorowych, takich jak GeForce GTX 690. SLI jest wspierane tylko przez wybrane płyty główne z chipsetami Intela i starsze płyty główne z wybranymi chipsetami Nvidia nForce.

Ale nie tylko nVidia obecnie korzysta z wielordzeniowości akceleratorów graficznych. Także ATi (teraz już część AMD) posiada technologię analogiczną do SLi. Nazywa się ona Crossfire. Obsługują ją wybrane karty generacji Radeon X100 i nowsze. Kilka lat temu technologia ta została odświeżona i zyskała nową nazwę - CrossFireX. Teraz pozwala również na łączenie trzech lub czterech kart graficznych (I to nie dwóch dwuprocesorowych, ale czterech pojedynczych). CrossFire działa na większości płyt głównych wyposażonych w dwa porty PCI-Express x 16.

GV-3D1

GV-3D1

Do mniej znanych rozwiązań należą karty wielordzeniowe, które były autorskimi konstrukcjami producentów. Do takich zalicza się chociażby akcelerator Sapphire składający się z dwóch procesorów graficznych R300 (Radeon 9800 PRO). Niestety został on zaprezentowany jedynie na kilku imprezach, nigdy nie wszedł do sprzedaży detalicznej, więc wiadomo o nim stosunkowo niewiele. Bardziej znane produkty wydał Gigabyte. Stworzył on dwie karty oparte o technologię SLI. Pierwsza z nich to GV-3D1, czyli dwa chipy GeForce 6600GT umieszczone na jednym PCB. Druga z nich to z kolei GV-3D1-68GT, czyli podwójny GeForce 6800GT. Konstrukcje te miały jednak jedną poważną wadę - wymagały do współpracy płyty zgodnej z SLI, najlepiej Gigabyte K8NXP-SLI. Było to więc rozwiązanie tylko dla nielicznych. Także firma Galaxy chciała wydać własny akcelerator Multi-GPU. Otrzymał on nazwę Galaxy Masterpiece (Mistrzostwo). Został zbudowany na podstawie dwóch rdzeni G71 (7900GT). W 2006 roku byłby bardzo ciekawą propozycją i najlepszą kartą na świecie. Dlaczego użyłem trybu przypuszczającego? Ponieważ przez premierę szybszego GeForca 8800GTX ostatecznie nie został wydany. Obecnie własne rozwiązania multiGPU tworzy Asus w serii produktów Mars oraz producenci tacy jak Vertex3D, Powercolor lub Club3D, którzy wydali Radeony HD 7990, mimo że AMD oficjalnie nie zaprezentowało takiej karty graficznej.

Tryby Multi GPU:

Tryb kompatybilności - Krótko mówiąc, brak współpracy akceleratorów, działa tylko jedna karta, druga nie pracuje. Przyrost mocy nie następuje. Ze względu na przystosowanie coraz większej liczby gier do współpracy z wieloma kartami graficznymi jest stosowany wyjątkowo rzadko.

Tryb AFR (Alternative Frame Rendering) - Akceleratory generują naprzemiennie klatki. Jeden parzyste, drugi nieparzyste. Obecnie najczęściej wykorzystywany.

Tryb AFR2 - Odmiana AFR2, która może współpracować lepiej z niektórymi aplikacjami.

Tryb SFR - Polega on na rozdzieleniu obrazu na dwie karty. Początkowo analizowana jest klatka obrazu i oceniana jest trudność renderowania jej. Następnie prowadzona jest linia podziału, która wyznacza części klatki, które mają przerabiać oba akceleratory. Linia jest prowadzona tak, by karty były obciążone w równomiernym stopniu.

Tryb Antyaliasingu - Tutaj jedna karta zajmuje się tylko i wyłącznie Antyaliasingiem, druga karta renderuje scenę tak, jakby wygładzanie krawędzi nie występowało. Nvidia pozwala też na rozłożenie liczenia wygładzania krawędzi na kilka kart graficznych, przy użyciu kilku GeForce’ów odblokowują się nowe tryby wygładzania - SLI8X, SLI16X. Przy użyciu czterech procesorów graficznych można używać trybu SLI32X.

Tryb PhysX - Tutaj jedna karta zajmuje się tylko i wyłącznie liczeniem fizyki w grach, druga karta renderuje scenę tak, jakby wygładzanie krawędzi nie występowało.

Czy dwa razy więcej, to naprawdę dwa razy więcej?

Od zawsze karty wieloprocesorowe były przedstawiane jako w pełni podwójne. Producenci nie informowali, że mają 2 x 256MB RAM, tylko 512MB RAM. Tak samo sprawa miała się z innymi "częściami składowymi" akceleratora. Wydawać się może, że jest to nieszkodliwy marketing. W końcu 2 x 2 = 4. Niby tak. Ale gdy spojrzeć bliżej na karty dwuprocesorowe, dokładnie widać, że tak nie jest. Dlaczego? Pracują one w trybie AFR. Jedna karta obrabia klatki nieparzyste, druga parzyste. Są one zazwyczaj bardzo podobne do siebie. Konsekwencją tego jest fakt, iż dane zawarte na pamięciach obu rdzeni są niezwykle podobne. Wynika z tego prosty wniosek, że za "prawidłową" ilość pamięci powinno się brać tą, która znajduje się przy jednym rdzeniu. Niestety raczej się tego nie doczekamy, gdyż taki zabieg jest niepożądany przez producentów i sprzedawców podzespołów komputerowych. Znacząco zmniejszyłoby to wartość marketingową produktu. Kupiłoby go po prostu mniej osób nie znających się na sprzęcie. Rozwiązaniem tego problemu kart graficznych byłoby stworzenie akceleratora natywnie wielordzeniowego, nie zaś sklejanego dzięki technologii CrossFire lub SLi, jak teraz.

Narzut na procesor

CPU

CPU

<div>Gdy gramy w naszą ulubioną produkcję, procesor spełnia wiele zadań, które nie zawsze zauważamy. Należy do nich między innymi zarządzanie komunikacją karty graficznej ze sterownikiem. Powoduje to utratę części mocy procesora. Na szczęście ubytek jest na tyle mały, że zazwyczaj nie przeszkadza nam w zabawie. Tak się dzieje, gdy w komputerze posiadamy jeden procesor graficzny. Niestety, im więcej GPU mamy, tym procesor jest bardziej zajęty. W końcu to on odpowiada za dzielenie rozkazów między rdzeniami. Konsekwencją tego może być sytuacja, w której gra będzie działać na jednej karcie lepiej niż na kilku. Będzie to jednak miało miejsce tylko i wyłącznie w programach bogato korzystających z procesora i na procesorach za słabych do danej konfiguracji. W obecnych czasach za słabe okazują się procesory dwurdzeniowe, więc gracze posiadający kilka kart graficznych powinni zaopatrzyć się w procesory z co najmniej czterema rdzeniami. Jest to ważne, gdyż CPU oprócz obsługi sterownika karty graficznej  zajmuje się też liczeniem zjawisk fizycznych, inteligencji przeciwników i zjawisk pogodowych. </div>MultiGPU ze zintegrowaną grafiką

Do SLI oraz CrossFire konieczne jest posiadanie dwóch wydajnych kart graficznych. Jednak użycie kilku akceleratorów ma też sens, jeśli jest się posiadaczem zintegrowanej konstrukcji. Jeżeli jest się posiadaczem komputera wyposażonego w APU AMD (AMD seria A), czyli procesora ze zintegrowanym chipem Radeon, można do niego podłączyć dodatkową kartę graficzną i połączyć moc tych konstrukcji. Dzięki temu grafika jest wydajniejsza. Rozwiązanie to ma jednak kilka wad - po pierwsze nie działa najlepiej. W poprzedniej generacji APU (A-3000) odczuwalne były problemy ze sterownikami, na wskutek czego niektóre gry nie wykorzystywały drugiej karty graficznej, lub działały wolniej niż przy użyciu tylko jednej z nich.  Przy użyciu najnowszej generacji APU (A-4000 i A-5000) problemy te zostały w większości rozwiązane. Warto jednak mieć na uwadze, że współpracować APU mogą tylko karty Radeon HD z serii 6000, takie jak Radeob HD 6670 i wolniejsze.

Fusion

Fusion

<div>Zintegrowaną kartę graficzną warto także zastosować, jeśli jest się posiadaczem laptopa. Tylko w tym przypadku łączy się ją z konstrukcją dedykowaną nie w celu zwiększenia wydajności, a oszczędności energii. W przypadku jednostek AMD Odpowiada za to technologia AMD Enduro, która jest odpowiednikiem Optimusa promowanego przez Nvidię. Polega ona na tym, że zależnie od wykonywanego zadania wybierana jest najlepiej przystosowana do niego karta graficzna. Przykładowo, do grania w wymagający tytuł wybierana jest karta dedykowana, zaś do zadań  prostszych, takich jak przeglądanie stron internetowych czy oglądanie filmów HD wybierana jest konstrukcja słabsza, ale nadal wystarczająca. Jednak technika ta ma kilka ograniczeń. Do najważniejszych z nich należy fakt, że Enduro jest zgodne tylko z systemami Windows 7 oraz Windows 8 i aplikacjami DirectX. Programy korzystające z API OpenGL będą uruchamiać się tylko na słabszej grafice. Ciekawie przedstawia się kompatybilność z innymi kartami graficznymi. Chodzi o to, że mobilne Radeony będą współpracować ze zintegrowanymi kartami graficznymi Intela, które mają ogromny udział w rynku. Ale za to nie będą współpracować ze zintegrowanymi Radeonami, które nie są zbudowane w oparciu o architekturę Graphic Core Next, a starszą Terascale. To naprawdę dziwna sytuacja. Jestem ciekaw, czemu inżynierowie AMD nie mogli uporać się z tym problemem. Ta sama zasada działania i problemy dotyczą też rozwiązania Nvidii.</div>
NV_Optimus_3D

NV_Optimus_3D

<div>Warto zwrócić uwagę na to, jak działa konfiguracja składająca się z wielu chipów graficznych na laptopie wyposażonym w technologię Enduro lub Optimus. Otóż w tle muszą działać tu dwa sterowniki - jeden Intela, drugi Nvidii lub AMD. Jest to konieczne, by zachować bezproblemowośći płynność wyświetlania. Gdy powstawały pierwsze wersje tych rozwiązań, czyli Switchable Graphics (Nvidia) oraz Dual Graphics (AMD), sterowniki przełączały się między sobą, co powodowało wyłączanie się i włączenie ekranu oraz częste zawieszanie się sterowników.</div><div> </div><div>Jak połączyć dwie karty graficzne?

Mostek Crossfire

Mostek Crossfire

Robi się to analogicznie jak z jedną kartą. Należy obie konstrukcje włożyć do komputera, podłączyć do nich zasilanie i umieścić w portach PCI-Express. Jedyną różnicą jest konieczność połączenia ich za pomocą odpowiedniego mostka SLI lub Crossfire. Po tym zabiegu komputer powinien rozpoznać karty. W przypadku kart ATI konieczne jest ściągnięcia Catalyst Application Profiles - paczki, która poprawia wydajność gier pod kątem wielu kart graficznych. Jeśli chodzi o karty Nvidii, to paczka taka jest zintegrowana od razu ze sterownikami.

</div>Czego potrzebujemy do korzystania z kilku kart graficznych?

W przypadku komputerów mobilnych odpowiedź jest prosta - laptopa wyposażonego w dwie karty graficzne i obsługującego technologię Enduro lub Optimus. Odpowiednia nalepka informująca o tym  powinna znaleźć się na komputerze, informacji na ten temat należy szukać też w specyfikacji komputera mobilnego.

Jeżeli chodzi o komputery stacjonarne, to sprawa jest bardziej skomplikowana. Po pierwsze, wymagana jest płyta główna, która obsluguje CrossFire lub SLI w odpowiedniej wersji.  To znaczy, że jeśli chcemy uruchomić trzy lub cztery karty graficzne, trzeba upewnić się, że karta obsługuje tryb 3-Way SLI, Quad SLI lub CrossFire X i ma odpowiednią liczbę portów PCI-Express.

Warto zwrócić też uwagę na to, by mieć szybki, czterordzeniowy procesor, taki jak Core i5 2500K lub Core i5 3570K lub szybszy. Dzięki temu uda się uniknąć spadku wydajności przez zbyt duży narzut sterowników na procesor. Warto wziąć pod uwagę też fakt, że dopiero szybka jednostka wykorzysta potencjał nowych kart graficznych. Jeśli ktoś ma chęć utworzyć tandem z kilku starszych kart graficznych, może mieć starszy procesor, ale nadal powinna być to jednostka czterordzeniowa.

Zasilaczz 1000W

Zasilaczz 1000W

<div>Warto też szczególną uwagę zwrócić na zasilacz. Do połączenia dwóch kart graficznych powinien mieć co najmniej 650W mocy, zaś do połączenia czterech przyda się konstrukcja o mocy 1000W i wyższej. Warto mieć na uwadze, by był on stworzony przez renomowaną firmę, taką jak Be-Quiet, Chieftec, Tagan, Thermaltake, Enermax lub OCZ. Karta graficzna to podzespół pobierający najwięcej energii i właśnie dlatego konieczne jest zainwestowanie w zasilacz. Używając SLI lub CrossFire należy przygotować sięna znacznie większe zużycie energii, które może przełożyć się na zwiększone koszty rachunków za energię elektryczną.</div>Ostatnia ważna rzecz to duża obudowa, która pomieści wszystkie karty. Warto zadbać, by karty były odsunięte od siebie, by nie nagrzewały się wzajemnie i by miały skąd zasysać powietrze do chłodzenia się.

Problemy z wieloma kartami graficznymi

Jeszcze kilka lat temu, gdy technologie wykorzystania wielu kart graficznych dopiero raczkowały, można było spotkać wiele problemów z uruchamianiem z nim gier. Bardzo popularnym problemem był tzw. Microstuttering, czyli mikroprzycięcia. Podczas pomiaru wydajności liczba klatek na sekundę potrafiła wynosić sporo ponad granicę płynności obrazu, która zależnie od gry wynosi od 25 do 40. Jednak ze względu na to, że każda karta graficzna liczyła inną klatkę, było widać przeskoki między nimi, które czyniły rozgrywkę zupełnie niekomfortową.

Kolejnym problemem było to, że wiele gier nie korzystało z SLI oraz CrossFire i wykorzystywały tylko moc jednej karty graficznej. Druga jednostka była widziana przez system, ale gra po prostu jej nie używała. Oprócz tego gra mogła być w trybie multiGPU niepoprawnie wyświetlana i powodować problemy z cieniami lub wygładzaniem krawędzi. Wszystkie wyżej wymieniony jednak nie występują w większości nowych gier i można je spotkać tylko w przypadku nietypowych, nowych rozwiązań tak jak rok temu podczas łączenia APU serii A-3000 firmy AMD wyposażone w zintegrowaną kartę Radeon z dedykowaną firmą Radeon. Opisaliśmy te problemy w akapicie poświęconym zintegrowanym kartom graficznym i wykorzystywaniu ich mocy.

Podsumowanie

Czy warto korzystać z rozwiązań multi GPU? Wszystko zależy od tego, jaki komputer posiadamy.  W przypadku laptopa warto korzystać z Enduro i Optimusa, gdyż techniki te mogą znacznie wydłużyć czas pracy maszyny na akumulatorze. Ich jedyną znaczącą wadą jest to, że nie pozwalają na uruchamiania aplikacji korzystających z OpenGL na wydajniejszej karty graficznej.

W przypadku komputera stacjonarnego wszystko zależy od tego, z jakiego typu komputera chcemy korzystać. Warto zrezygnować ze współpracujących APU oraz karty graficznej Radeon, gdyż niekiedy jest to rozwiązanie problemowe. Z kolei gdy myślimy o najzwyklejszym połączeniu dwóch kart graficznych, warto przeanalizować, jakie koszty będą konieczne do poniesienia i jak bardzo będzie trzeba zmodernizować sprzęt, by uruchomić taki tandem. Jeśli jest się wyposażonym w odpowiednią płytę główną, procesor i zasilacz, warto skorzystać z takiego rozwiązania. W nowych grach powinno ono działać bezproblemowo i jedyną jego wadą będzie wtedy duże zużycie energii. Warto też pamiętać o tym, że zastosowanie dwóch kart prawie nigdy nie podwaja wydajności komputera w grach, a zwiększa ją o kilkadziesiąt procent.

Jeżeli jednak konieczna jest wymiana wielu podzespołów, lepiej sprzedać obecną grafikę i zakupić jedną, mocniejszą. Rozwiązanie takie zawsze będzie bezproblemowe i w większości wypadków nie będzie wymagać zmiany podzespołów. Warto też wziąć pod uwagę, że w przyszłości ewentualna sprzedaż jednej wydajnej karty graficznej będzie łatwiejsza niż dwóch wolniejszych konstrukcji. Wbrew pozorom jest to ważny aspekt, gdyż niemal każdy, zwłaszcza gracz lubi wymieniać komputer co najmniej co kilka lat.


Zobacz również