Multi GPU, czyli CrossFire oraz SLI dla zielonych i nie tylko.
Technologia łączenia wielu kart graficznych dla zwiększenia wydajności renderowania grafiki nie jest nowa. Zapoczątkowała ją firma 3DFX wraz z kartami VooDoo, a spopularyzowała nVidia wraz z serią GeFore 6xxx (rozwijając technologie przejęte po wykupieniu 3DFX). ATI nie zostało w tyle i X8xx też można było ze sobą łączyć.
Z tego co widzę, po tylu latach obecności technologii na rynku jest parę rzeczy, o których niektórzy zapominają, lub nie są ich świadomi (a powinni).
Mój mini-poradnik ma na celu poinformowanie usera w co się pakuje decydując się na multi-GPU.
Zacznijmy od nazewnictwa i możliwości
nVidia SLI
Dual-SLI, 2-Way SLI, lub potocznie SLI to połączenie dwóch takich samych kart. Każda karta nVidii z pojedynczym złączem SLI umożliwia korzystanie z tej technologii. Płyta główna musi posiadać certyfikat SLI.
Tri-SLI, lub 3-Way SLI to połączenie trzech takich samych kart. Każda karta nV z dwoma "grzebieniami" SLI obsługuje tą technologię. Płyta główna oprócz posiadania certyfikatu SLI musi wspierać 3-Way (nie wszystkie płyty z trzema slotami PCIe wspierają 3-Way!).
4-Way SLI - połączenie czterech takich samych kart. Tylko najwyższe modele (np. GTX 480, GTX 580, GTX 680, GTX 780 Ti) wspierają tą technologię. Np. na GTX 670, czy GTX 570, 4-Way nie jest możliwy. Płyta główna musi być koniecznie certyfikowana do 4-Way.
Quad-SLI to połączenie w 2-Way SLI dwóch podwójnych kart (np. dwie sztuki GTX 690). Do działania wystarczy, że płyta główna wspiera "zwykłe" SLI.
Jak widać 4-Way SLI i Quad SLI to dwie zupełnie różne rzeczy i nie należy ich ze sobą mylić!
Do SLI zawsze są potrzebne odpowiednie mostki SLI!
Czasami zdarza się, że SLI starych kart na nowych płytach nie działa (miałem tak z 7900 GTX na Maximus V Extreme), pomimo że w teorii powinno działać.
Brak certyfikatu SLI lub niedziałanie starych kart można obejść przy pomocy Hyper SLI. Umożliwi on włączenie SLI, lub 3-Way SLI na płytach, które oficjalnie tego nie wspierają. Niestety przy pomocy patcha, ani niczego innego nie da rady obejść wymagań dla 4-Way SLI.
Jedynie w przypadku kart czasami da się coś ugrać, gdyż np. da się oszukać sterowniki, by "myślały", że cztery GTX 780 (bez Ti) to 4 karty Titan.
Pamiętajmy, że posiadając konfigurację SLI możemy włączyć technologię PhysX. Wówczas obciąży ona jedną z kart, jednak kosztem ogólnej wydajności konfiguracji. Można też użyć karty dedykowanej PhysX, jednak jest to mało opłacalne. Do tego karta dedykowana nie jest możliwa w przypadku 4-Way SLI.
Szerzej omówiona kwestia PhysX.
Im starszy benchmark / gra, tym SLI się gorzej skaluje. Już np. w 3DMark Vantage (czyli nie takim bardzo starym benchamrku) trzy dają mały zwrost wzrostu wydajności względem dwóch kart.
ATI/AMD CrossFire
Stare karty z serii X8xx oraz X1xxx wymagają specjalnego, charakterystycznego kabla do połączenia. W dodatku potrzebna jest jedna karta zwykła oraz specjalna karta "matka" (CrossFire Edition). Nie jest możliwe łączenie więcej niż dwóch kart. Zwróćmy uwagę, że kable połączeniowe dla kart X8xx i X1xxx są różne i nie są ze sobą kompatybilne!
Karty od HD 2xxx do Rx 2xx (oraz niektóre X1xxx, poza R9 290(X)) wymagają kabli CrossFire. Teoretycznie przy użyciu wszystkich modeli można tworzyć dowolne konfiguracje (2-Way, 3-Way oraz 4-way, lub jak kto woli, Two-Fire, Tri-Fire i Quad-Fire), choć do tej pory nie udało mi się uruchomić 3-Way, ani 4-Way na HD 2900XT. Jednak z pewnością wszystkie karty od HD 3xxx włącznie, działają w konfiguracji 4-Way, o ile mają po dwa grzebienie CrossFire.
Najnowsza seria kart czyli np. R9 290(X) nie posiada "grzebieni". Sygnał CF idzie po liniach PCIe. Tak więc bardzo istotna staje się przepustowość portów PCIe.
Quad-CrossFire to analogicznie jak w przypadku nV, połączenie w 2-Way CF dwóch podwójnych kart (np. dwie sztuki HD 4870X2).
Jak widać Quad-CrossFire oraz 4-Way CrossFire to różne rzeczy i nie należy ich ze sobą mylić.
Możliwe jest też "mieszane" 3-Way CF. Tak więc np. dysponując kartą HD 7990 (a więc podwójną) możemy ją połączyć z HD 7970. Tak samo z HD 5970 + HD 5870, itd.
Istnieje możliwość łącznia kart pokrewnych - np. HD 6970 + HD 6950. Przy czym konfiguracja będzie się zachowywać jak 2x HD 6950.
Dwie powyższe zależności można połączyć. I tak łącząc HD 7990 z HD 7950 uzyskamy setup zachowujący się jak trzy HD 7950.
Nic też nie stoi na przeszkodzie by z "braku laku" utworzyć konfigurację 4-Way z jeden karty podwójnej i dwóch pojedynczych - np. HD 4870X2 + dwie HD 4870.
Do CF nie są wymagane specjalne płyty główne. Tyle ile jest slotów PCI Express, taką konfigurację da się włączyć. Np. nie miałem problemów z 3-Way CF z HD 7970 na płytach LGA775 na X48, a więc już dosyć leciwych.
CrossFire całkiem dobrze się skaluje nawet przy użyciu czterech kart bez względu na wiek gry / benchmarku. Aczkolwiek są pewne wyjątki i tak np. w przypadku 3DMark 03 oraz Unigine Heaven najlepszą wydajność uzyskamy korzystając z konfiguracji 3-Way.
Inne rozwiązania
Celowo nie opisuję rozwiązań takich jak Hybrid-SLI, czy Hybrid-CF. Są one dosyć niszowe, a w dodatku pozbawione sensu.
Osobiście "bawiłem" się konfiguracją AMD A8-3870K + HD 6670 i nie jestem w stanie pochlebnie wypowiedzieć się na temat tego setupu.
Już totalnie pomijam np. multi-GPU oferowane przez chip Lucid Hydra 200 (czyli tryb A, tryb N i tryb X).
Zmiany w zakresie mieszania kart może przynieść DirectX 12, ale na to trzeba jeszcze trochę poczekać.
Wady i mity
- Łączna pojemność pamięci kart nie sumuje się. Dwie karty z 2 GB RAM każda nie dają 4 GB RAMu graficznego. Tak więc, jeśli gra wymaga 2 GB vRAM, a mamy dwie karty po 1 GB, to gra nie zadziała.
Zmiany w zarządzaniu vRAM może przynieść DirectX 12, ale na to trzeba jeszcze trochę poczekać.
- Jest możliwe połączenie kart o różnej pojemności RAM. Np. GTX 580 1,5 GB oraz GTX 580 3 GB. Jednak w takim wypadku konfiguracja będzie się zachowywać, jak by obie karty miały po 1,5 GB.
- To samo tyczy się wersji podkręconych. Gdy użyjemy dwóch takich samych kart, ale jedna będzie podkręcona, a druga nie, to konfiguracja będzie się zachowywać, jak by obie karty były niepodkręcone.
- Konfiguracja multi-GPU zużywa bardzo dużo prądu i generuje bardzo dużo ciepła. Z tego powodu wymagane są mocne i dobre (a więc drogie) zasilacze oraz przewiewne obudowy. Dodatkowa karta powoduje dodatkowe podniesie temperatur innych podzespołów.
- Multi-GPU jest bardzo ograniczane przez procesor. Średniej klasy CPU z konfiguracją wielokartową to bardzo zły pomysł. Multi-GPU ma tylko rację bytu przy najszybszych procesorach na rynku, do tego jeszcze podkręconych. Im więcej kart, tym problem jest bardziej widoczny.
- Konfiguracja wielokartowa powoduje dodatkowy narzut na procesor, co skutkuje obniżeniem wydajności setupu w grach, w miejscach, gdzie moc procesora się najbardziej liczy (tzw. "miejsca procesorowe").
- Multi-GPU ma zastosowanie tylko wówczas, gdy korzystamy z dużych rozdzielczości (1440p, albo 4K), wysokich poziomów detali i "ulepszaczy" typu FSAA, Aniso, Tesselecja, Ubersampling, itp. Przy rozdzielczościach niższych niż Full HD, multi-GPU kompletnie traci rację bytu.
- Multi-GPU nie jest poprawnie obsługiwane przez wszystkie gry. Do tego w przypadku nowych tytułów należy czekać na ukazanie się profili, czy też sterowników z dodanymi profilami multi-GPU. Bez nich dodatkowe karty są bezużyteczne.
- Nawet jak gra wspiera technologię multi-GPU, to najczęściej skalowanie nie wynosi 100%. Tak więc dodając drugą kartę nie można oczekiwać, że ilość generowanych klatek na sekundę wzrośnie dwukrotnie. Im kart jest więcej, tym skalowanie jest coraz słabsze.
- Pamiętajmy, że nawet jeśli występuje wzrost wydajności spowodowany dodaniem kolejnej karty, to najbardziej "podbijana" jest maksymalna ilość generowanych klatek na sekundę. Wartość minimalnych FPS, czyli ta która najbardziej wpływa na komfort rozgrywki, najczęściej nie podnosi się tak bardzo.
- Jak wykazują testy przy pomocy FCAT oraz inne obserwacje, zastosowanie konfiguracji wielokartowej powoduje mniejsze, lub większe pogorszenie komfortu grania. Klatki są gubione, czasami występuje "rwanie" obrazu (tearing) lub też napotykamy na mikroprzycięcia (microstuttering).
Zależy to też od gry, ale problem jest realny.
Wprawdzie tearing można wyeliminować za pomocą nVidia G-SYNC lub AMD FreeSync, ale multi-GPU połączone z synchronizacją obrazu często potrafi nie działać.
- Gubienie klatek jest o tyle istotne, że pomimo, iż np. FRAPS pokazuje nam, że w danym momencie jest np. 50 FPS, to w rzeczywistości ta wartość może wynosić mniej niż 25 FPS...
- Popularnym mitem jest, że multi-GPU pozwala rozbić koszty kupna komputera. "Kupię teraz kompa z GTX 960, a za rok dokupię drugą taką kartę".
Za rok lepiej sprzedać GTX 960 i kupić nowszą oraz szybszą kartę za to, co za tego 960 dostaniemy i odłożyliśmy na drugiego GTX 960. Gwarantuję, że będzie to dużo lepszy wybór. Nie dość, że ominiemy problemy związane z multi-GPU, to do tego zaoszczędzimy. Pamiętajcie, że do dwóch GTX 960 potrzeba znacząco mocniejszego zasilacza, niż tylko do jednego GTX 960.
Podsumowanie
Pojedyncza mocna karta ZAWSZE będzie pod każdym względem lepsza, niż kilka słabszych kart.
W mojej ocenie multi-GPU ma tylko sens, gdy posiadamy bardzo mocny procesor oraz high-endową kartę graficzną (obecnie byłby to GTX 980 Ti / GTX Titan X / R9 Fury / R9 Fury X) i w dalszym ciągu brakuje nam FPS. W innych wypadkach multi-GPU totalnie mija się z celem.
Np. w czasach GTX 4xx ludzie się "wycwanili", gdyż dwie sztuki GTX 460 dysponowały teoretycznie porównywalną mocą, jak GTX 480, a przy tym były tańsze. Jakimś dziwnym trafem po niezbyt długim czasie ci userzy masowo złorzeczyli, sprzedawali GTX 460, przesiadali się na GTX 480 i byli zadowoleni.
Ogólnie konfiguracje wielokartowe sa fajne, jak bijemy rekordy w benchmarkach na HWBot. Do codziennego użytku bym sobie je odpuścił, bo po tak wielu latach ta technologia wciąż jest zbyt niedopracowana.