Skalierbare Link-Schnittstelle - Scalable Link Interface

Für andere Verwendungen siehe SLI (Begriffsklärung) .
Skalierbare Link-Schnittstelle
NVidia SLI-Logo.png
Hersteller Nvidia
Typ Multi- GPU- Technologie
Veröffentlichungsdatum 2004
Vorgänger Scan-Line-Interleave
Nachfolger NVLink

Scalable Link Interface ( SLI ) ist ein Markenname für eine Multi- GPU- Technologie, die von Nvidia entwickelt wurde, um zwei oder mehr Grafikkarten miteinander zu verbinden, um eine einzige Ausgabe zu erzeugen. SLI ist ein paralleler Verarbeitungsalgorithmus für Computergrafiken, der die verfügbare Rechenleistung erhöhen soll.

Das Initialism SLI wurde zuerst von 3dfx für Scan-Line Interleave verwendet , das 1998 auf dem Verbrauchermarkt eingeführt und in der Voodoo2- Reihe von Grafikkarten verwendet wurde. Nach dem Aufkauf von 3dfx erwarb Nvidia die Technologie, nutzte sie jedoch nicht. Nvidia führte den Namen SLI später im Jahr 2004 wieder ein und sollte ihn in modernen Computersystemen verwenden, die auf dem PCI-Express- Bus (PCIe) basieren ; Die Technologie hinter dem Namen SLI hat sich jedoch dramatisch verändert.

Beispiel für 3-Wege-SLI mit einem starren Brückenverbinder
Computer mit installierten 2-Wege-SLI-Grafikkarten
Computer mit installierten 2-Wege-SLI-Grafikkarten.

Implementierung

SLI ermöglicht zwei, drei oder vier Grafikprozessoren (GPUs), die Arbeitslast beim Rendern von Echtzeit- 3D-Computergrafiken zu teilen . Idealerweise werden auf dem Motherboard, das genügend PCI-Express- Steckplätze enthält, identische GPUs installiert , die in einer Master-Slave- Konfiguration eingerichtet sind. Alle Grafikkarten erhalten die gleiche Arbeitslast beim Rendern, aber die endgültige Ausgabe jeder Karte wird über einen Anschluss namens SLI Bridge an die Masterkarte gesendet. In einem Setup mit zwei Grafikkarten arbeitet der Master beispielsweise in der oberen Hälfte der Szene, der Slave in der unteren Hälfte. Sobald der Slave fertig ist, sendet er sein Rendering an den Master, um es zu einem Bild zu kombinieren, bevor es an den Monitor gesendet wird.

Die SLI-Bridge wird verwendet, um Bandbreitenbeschränkungen zu reduzieren und Daten direkt zwischen beiden Grafikkarten zu senden. Es ist möglich, SLI ohne Verwendung des Bridge-Anschlusses auf einem Paar von Low-End- bis Midrange-Grafikkarten (zB 7100GS oder 6600GT) mit Nvidias Forceware-Treibern 80.XX oder höher auszuführen. Da diese Grafikkarten nicht so viel Bandbreite verbrauchen, können Daten nur über die Chipsätze auf dem Motherboard weitergeleitet werden. Sind jedoch zwei High-End -Grafikkarten verbaut und die SLI-Bridge weggelassen, leidet die Performance stark, da der Chipsatz nicht über genügend Bandbreite verfügt.

Konfigurationen umfassen derzeit:

  • 2-Wege-, 3-Wege- und 4-Wege-SLI. Verwendet jeweils zwei, drei oder vier einzelne Grafikkarten.
  • Zwei GPUs auf einer Grafikkarte. Beispiele sind die GeForce GTX 590, GeForce GTX 690 und die GeForce GTX Titan Z. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass sie Two-Way-SLI implementiert und nur einen PCI-Express-Steckplatz und (normalerweise) zwei Erweiterungs-I/O-Steckplätze belegt. Dies ermöglicht auch Vier-Wege-SLI mit nur zwei Karten (was als Quad-SLI bezeichnet wird).

Nvidia hat in Zusammenarbeit mit Videospiel-Publishern eine Reihe von benutzerdefinierten Videospielprofilen erstellt, die SLI automatisch in dem Modus aktivieren, der die größte Leistungssteigerung bietet.

Nvidia bietet 3 Arten von SLI-Bridges:

  • Standard Bridge (400 MHz Pixeltakt und 1 GB/s Bandbreite)
  • LED-Brücke (540 MHz Pixeltakt)
  • Bridge mit hoher Bandbreite (650 MHz Pixeltakt und 2 GB/s Bandbreite)

Die Standard Bridge ist traditionell bei Motherboards enthalten, die SLI unterstützen und wird für Monitore bis 1920×1080 und 2560×1440@60 Hz empfohlen. Die LED Bridge wird von Nvidia, EVGA und anderen vertrieben und wird für Monitore bis 2560×1440@120 Hz+ und 4K empfohlen. Die LED Bridges können nur mit dem erhöhten Pixeltakt funktionieren, wenn die GPU diesen Takt unterstützt. Die High-Bandwidth Bridge wird nur von Nvidia vertrieben und wird für Monitore bis 5K und Surround empfohlen.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die maximale theoretische Bandbreite für Datenübertragungen in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Brückentyps, wie sie auf dem freien Markt zu finden sind:

Taktfrequenz 400 MHz 540 MHz 650 MHz
Ein-Kanal 1 GB/s 1,35 GB/s 1.625 GB/s
Doppelkanal 2 GB/s 2,7 GB/s 3,25 GB/s

SLI-Modi

Split-Frame-Rendering (SFR)

Dadurch wird das gerenderte Bild analysiert, um die Arbeitslast gleichmäßig auf die beiden GPUs aufzuteilen. Dazu wird der Rahmen je nach Geometrie in unterschiedlichen Verhältnissen horizontal geteilt. In einer Szene, in der die obere Hälfte des Frames beispielsweise größtenteils leerer Himmel ist, wird die Trennlinie abgesenkt, wodurch die Geometrie-Workload zwischen den beiden GPUs ausgeglichen wird.

Alternatives Frame-Rendering (AFR)

Jede GPU rendert ganze Frames nacheinander. In einem Zwei-Wege-Setup rendert beispielsweise eine GPU nacheinander die ungeraden Frames, die andere die geraden Frames. Fertige Ausgaben werden zur Anzeige an den Master gesendet. Im Idealfall würde dies dazu führen, dass die Renderzeit um die Anzahl der verfügbaren GPUs verkürzt wird. In ihrer Werbung behauptet Nvidia mit dem Two-Way-Setup bis zu 1,9x die Leistung einer Karte. Während AFR insgesamt höhere Frameraten als SFR erzeugen kann, weist es auch das als Mikrostottern bekannte zeitliche Artefakt auf , das die Wahrnehmung der Framerate beeinträchtigen kann. Es ist bemerkenswert, dass die Frequenz, mit der Frames ankommen, zwar verdoppelt werden kann, die Zeit zur Erzeugung des Frames jedoch nicht verkürzt wird – was bedeutet, dass AFR keine praktikable Methode zur Reduzierung des Input-Lags ist.

SLI-Antialiasing

Dies ist ein eigenständiger Rendering-Modus, der die Antialiasing- Leistung durch Aufteilen der Antialiasing-Arbeitslast auf die beiden Grafikkarten bis zur Verdoppelung bietet und eine überlegene Bildqualität bietet. Eine GPU führt ein Antialiasing-Muster aus, das gegenüber dem üblichen Muster leicht versetzt ist (zum Beispiel leicht nach oben und rechts), und die zweite GPU verwendet ein Muster, das um den gleichen Betrag in die entgegengesetzte Richtung versetzt wird (nach unten und nach links). Die Kombination beider Ergebnisse ergibt eine höhere Bildqualität als normalerweise möglich. Dieser Modus ist nicht für höhere Bildraten gedacht und kann tatsächlich die Leistung verringern, sondern ist stattdessen für Spiele gedacht, die nicht GPU-gebunden sind und ein klareres Bild anstelle einer besseren Leistung bieten. Wenn aktiviert, bietet SLI Antialiasing erweiterte Antialiasing-Optionen: SLI 8X, SLI 16X und SLI 32x (nur für Quad-SLI-Systeme).

Hybrid-SLI

Hybrid SLI ist der Oberbegriff für zwei Technologien, GeForce Boost und HybridPower.

GeForce Boost ermöglichte es, die Rendering-Power eines IGP und einer diskreten GPU zu kombinieren, um die Leistung zu steigern.

HybridPower hingegen ist ein weiterer Modus, der nicht der Leistungssteigerung dient. Das Setup besteht aus einem IGP sowie einer GPU auf MXM- Modul. Der IGP würde der GPU helfen, die Leistung zu steigern, wenn der Laptop an eine Steckdose angeschlossen ist, während das MXM-Modul heruntergefahren würde, wenn der Laptop aus der Steckdose gezogen wurde, um den Gesamtverbrauch der Grafik zu senken. Hybrid SLI ist auch auf Desktop-Motherboards und PCs mit diskreten PCI-E-Grafikkarten verfügbar. NVIDIA behauptet, dass mit einem Hybrid-SLI-fähigen IGP- Motherboard und einer GeForce 8400 GS -Grafikkarte die doppelte Leistung erreicht werden kann .

HybridPower wurde später in Nvidia Optimus umbenannt .

SLI HB

Im Mai 2016 kündigte Nvidia an, dass die GeForce 10-Serie eine neue SLI HB (High Bandwidth) Bridge beinhalten wird; Diese Bridge verwendet 2 SLI-Finger auf der Platine jeder Karte und verdoppelt im Wesentlichen die verfügbare Bandbreite zwischen ihnen. Derzeit unterstützen nur Karten der GeForce 10-Serie SLI HB und nur 2-Wege-SLI wird über diese Brücke für Single-GPU-Karten unterstützt. Die SLI-HB-Schnittstelle läuft mit 650 MHz, während die ältere SLI-Schnittstelle mit langsameren 400 MHz läuft.

Elektrisch gibt es kaum Unterschiede zwischen der regulären SLI-Brücke und der SLI-HB-Brücke. Es ähnelt zwei regulären Brücken, die in einer Leiterplatte kombiniert sind. Die Signalqualität der Brücke hat sich jedoch verbessert, da die SLI HB-Brücke eine angepasste Leiterbahnlänge hat, um sicherzustellen, dass alle Leiterbahnen auf der Brücke genau die gleiche Länge haben.

Ein PC-Gaming-Magazin hat mit Röntgenstrahlen zum Vergleich von SLI-Brücken mit ihren SLI-HB-Nachfolgern recherchiert und durch geplantes Mäandern bestimmter Drähte angepasste Signallängen gefunden, so dass Taktraten von 400 MHz auf 650 MHz und damit die Datenraten mitgehen können damit. Mit der erhöhten Busbreite ist eine merkliche Bandbreitenzunahme zu erwarten. Tests mit einem GTX 1080 GPU-Board-Modell zeigten, dass die Verbesserungen bei der Spieleleistung eher marginal sind. Abgesehen davon wurde festgestellt oder festgestellt, dass LED-Leuchtbrücken (oft ein Logo rückseitig beleuchtend) vor allem zu einem spürbar erhöhten Marktpreis bei vergleichbarer Basisfunktionalität führen.

Vorbehalte

  • Nicht alle Motherboards mit mehreren PCI-Express-x16-Steckplätzen unterstützen SLI. Am 10. August 2009 gab Nvidia bekannt, dass Intel und andere führende Motherboard-Hersteller, darunter ASUS, EVGA, Gigabyte und MSI, alle Nvidia SLI-Technologien für ihre Intel P55 Express-Chipsatz- basierten Motherboards lizenziert haben, die für die kommenden Intel Core i7- und i5-Prozessoren entwickelt wurden die LGA 1156- Buchse. Ältere Motherboards mit den Vorgängern des P55 Intel P35 oder Intel P45 unterstützen KEIN SLI.
    Aktuelle Motherboards (Stand Oktober 2017), die dies unterstützen, sind Intels Chipsätze der Z- und X-Serie (Z68, Z77, Z87, Z97, Z170, Z270, Z370, X79, X99 und X299) sowie die 990FX-, X370- und X399-Chipsätze von AMD. Frühere Chipsätze wie der Intel X58 konnten 2-Wege-SLI über 16-Lane-PCI-e unterstützen. Damit Mainboards dieser Generation mehr als zwei GPUs unterstützen konnten, mussten sie Nvidia nForce- Chipsätze implementieren .
  • In einer SLI-Konfiguration können Karten unterschiedlicher Hersteller, Kartenmodellnamen, BIOS-Revisionen oder Taktraten sein. Sie müssen jedoch der gleichen GPU-Serie (zB 8600, 8800) und dem gleichen GPU-Modellnamen (zB GT, GTS, GTX) angehören. Es gibt seltene Ausnahmen für "gemischte SLI"-Konfigurationen auf einigen Karten, die nur einen übereinstimmenden Core-Codenamen haben (z , ein Beispiel ist eine unterschiedliche Menge an Videospeicher, Stream-Prozessoren oder Taktgeschwindigkeit. In diesem Fall wird die langsamere/kleinere Karte dominant und die andere Karte passt. Eine weitere Ausnahme ist die GTS 250, die mit der 9800 GTX+ gepaart werden kann, da es sich bei der GTS 250-GPU um eine rebadged 9800 GTX+-GPU handelt.
  • In Fällen, in denen zwei Karten nicht identisch sind, läuft die schnellere Karte – oder die Karte mit mehr Speicher – mit der Geschwindigkeit der langsameren Karte oder deaktiviert ihren zusätzlichen Speicher. (Beachten Sie, dass die FAQ zwar immer noch eine Unterstützung unterschiedlicher Speichergrößen beansprucht, die Unterstützung jedoch seit der Revision 100.xx der Forceware-Treibersuite von Nvidia entfernt wurde.)
  • SLI bietet nicht immer einen Leistungsvorteil – in einigen extremen Fällen kann es aufgrund der Besonderheiten der Codierung einer Anwendung die Bildrate senken . Dies gilt auch für AMDs CrossFire , da das Problem bei Multi-GPU-Systemen inhärent ist. Dies wird häufig beobachtet, wenn eine Anwendung mit niedrigen Auflösungen ausgeführt wird.
  • Vsync + Triple Buffering wird in einigen Fällen im SLI AFR-Modus nicht unterstützt.
  • Benutzer mit einem Hybrid-SLI-Setup müssen den Modus manuell zwischen HybridPower und GeForce Boost wechseln, während der automatische Moduswechsel erst möglich ist, wenn zukünftige Updates verfügbar sind. Hybrid-SLI unterstützt derzeit nur Single-Link-DVI bei einer Bildschirmauflösung von 1920×1200.
  • Bei der Verwendung von SLI mit AFR kann die subjektive Framerate oft niedriger sein als die Framerate, die von Benchmarking-Anwendungen gemeldet wird, und kann sogar schlechter sein als die Framerate des Einzel-GPU-Äquivalents. Dieses Phänomen ist als Mikroruckeln bekannt und gilt auch für CrossFire, da es Multi-GPU-Konfigurationen inhärent ist.
  • Bei der neuen RTX 20xx-Grafikkartenserie, die 2018 auf den Markt kam, ist die Verbindung nicht mehr SLI HB. Diese neueren Karten verwenden NVLink als Kommunikationsbasis und erfordern entweder eine 3 Slot lange oder 4 Slot lange NVLink Bridge – teilweise begründet durch thermische Überlegungen und durch die Verfügbarkeit von Sockeln. Ab sofort können nur noch zwei GPU-Karten mit NVLink verbunden werden; Drei-, Vier- und Vierwege sind mit NVLink-Brücken nicht möglich, auch wenn NVLink prinzipiell eine sehr vielseitige Schnittstelle ist.
  • Ab der GeForce RTX 3000-Serie wurde SLI effektiv durch NVLink ersetzt

Siehe auch

Verweise

Externe Links