Конфигурации на нескольких GPU: основы работы SLI и CrossFire
Редакция THG,  6 августа 2010


AMD или Nvidia?

AMD называет это CrossFire, а Nvidia - Scalable Link Interface (SLI). Но обе компании подразумевают под этими названиями схожий принцип распределения нагрузки в ваших любимых играх по двум, трём или четырём видеокартам.

AMD или Nvidia?

Сборка конфигураций на нескольких видеокартах может оказаться не такой простой, поскольку вам предстоит ответить на несколько вопросов. Насколько быстрыми должны быть слоты PCI Express (чуть позже мы как раз опубликуем статью, в которой детально рассмотрим этот вопрос)? Потребуется ли мостик для соединения видеокарт? Насколько мощный должен быть CPU, чтобы полностью раскрыть потенциал видеокарт? В статье мы ответим на все эти вопросы, проведём несколько тестов масштабирования, сравним результаты и, конечно, предоставим нашим читателям полный набор рекомендаций.

Чтобы оценить масштабируемость SLI и CrossFire в зависимости от CPU, мы увеличили штатную тактовую частоту 2,66 ГГц (133 МГц x 20) нашего процессора Intel Core i5-750 до почти 4 ГГц (190 МГц x21), изменив базовую частоту и множитель в BIOS. На всех процессорах Intel с функцией Turbo Boost (которые не относятся к Extreme Edition или семейству K), вы можете увеличивать множитель только на единицу. Мы использовали для разгона материнскую плату Gigabyte P55A-UD7 и отключили функцию Turbo Boost. Число ядер CPU мы не изменяли.

В отличие от многих других платформ, которые ограничены CrossFire, наша материнская плата на чипсете P55 от Gigabyte поддерживала и CrossFire, и SLI, что облегчило нашу задачу сравнения двух технологий.

Конфигурация для сравнения видеокарт Nvidia и AMD
CPU Intel Core i5-750 @ 4 ГГц (190 МГц x 21), Lynnfield, BIOS 1.26875 V, 45 нм, LGA 1156
Материнская плата Gigabyte P55A-UD7, PCIe 2.0, 3-Way SLI, SATA 6 Гбит/с, USB 3.0
Чипсет Intel P55 Express
Память OCZ3G2000LV4GK, PC3-16000 Golden Series, 2 x 2 Гбайт DDR3, 2 x 570 МГц 7-7-7-19
Звук Realtek ALC889
LAN 2 x RTL8111D
HDD SATA, Western Digital, Raptor WD300HLFS, WD5000AAKS
DVD Gigabyte GO-D1600C
Блок питания Cooler Master RS-850-EMBA 850 W
Драйверы
Видеокарта AMD Catalyst 10.4, Geforce 197.45
ОС Windows 7 Ultimate 32-Bit
DirectX 9, 10 и 11
Драйвер чипсета Intel Chipset Installation Utility 9.1.1

AMD или Nvidia?

Установка драйвера для видеокарт Nvidia

Установка нескольких видеокарт без особых проблем проходит под Windows Vista и Windows 7, даже с видеокартами или GPU разных производителей. Видеокарты AMD и Nvidia могут работать вместе в сценариях подключения нескольких мониторов. Но если вам требуется увеличить 3D-производительность, то конфигурации CrossFire и SLI требуют, как минимум, двух видеокарт от одного производителя GPU. Увеличение 3D-производительности путём смешивания видеокарт AMD и Nvidia невозможно (это было верно до недавнего времени, пока не появилась технология Lucid Hydra, позволяющая смешивать GPU разных производителей на соответствующих материнских платах, например на MSI Big Bang Fuzion).

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Чтобы распределить 3D-рендеринг по видеокартам в режиме SLI, вам потребуются два идентичных GPU и одинаковые объёмы видеопамяти. Разные GPU не заработают в SLI, как и видеокарты на одинаковых GPU, но с разными объёмами памяти. Хотя текущая версия драйверов и не выдаёт сообщения об ошибке, если видеокарты с разными чипами соединены через мостик SLI. В таком случае мостик работать будет, но прироста производительности вы не получите, поскольку драйвер не сможет включить режим SLI. Опции меню SLI появляются только в том случае, если установленные видеокарты могут работать совместно.

При использовании двух или более видеокарт Nvidia, независимо от того, одинаковые у них GPU или нет, одну можно выделить для обработки физики (PhysX). Это можно сделать даже при работе двух видеокарт в конфигурации SLI после добавления третьей видеокарты. Например, в наших тестах мы взяли две GeForce GTX 280 и одну GeForce GTX 275 и соединили их мостиком 3-way SLI. Драйвер распознал пару видеокарт GeForce GTX 280 в конфигурации SLI, после чего предложил выделить одну из видеокарт GeForce GTX 280 или дополнительную GTX 275 для расчётов физики. Драйвер без проблем работал с тремя видеокартами, соединёнными мостиком SLI, но при активации SLI третья видеокарта с другим GPU просто игнорировалась.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Наши тесты показали интересные, хотя и неожиданные результаты. При объединении двух видеокарт GeForce GTX 280 в SLI производительность почти удваивалась, а дополнительная GeForce GTX 275 никак не сказывалась на производительности.

После запуска установки все необходимые драйверы инсталлировались автоматически и привязались к соответствующим видеокартам. Если драйвер установлен "с нуля", то он объявит о поддержке конфигурации SLI, а вам нужно будет её активировать, выбрав соответствующий пункт. Если всё пойдёт хорошо, то конфигурация SLI правильно заработает, видеокарты будут распределять между собой нагрузку по 3D-рендерингу после запуска игры с наличием профиля SLI в драйвере Nvidia. В принципе, конфигурацию SLI можно активировать даже без соединения двух видеокарт мостиком.

Установка драйвера для видеокарт AMD

Установка драйвера AMD может пойти так же гладко, как и драйвера Nvidia, а может доставить немало неприятностей. Удачный сценарий таков: вы устанавливаете видеокарты в слоты материнской платы, соединяете их мостиком CrossFire, включаете компьютер и устанавливаете драйвер. В худшем случае драйвер не будет находить видеокарты. Если вы вернётесь к одной установленной карте, то драйвер установится, но стоит вам установить вторую видеокарту, как Catalyst Control Center (интерфейс драйвера AMD) будет выдавать ошибки, ссылаясь на отсутствующие файлы, которые не позволяют включить конфигурацию CrossFire.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Если вы столкнётесь с подобными ошибками, то их, как правило, можно решить, установив сначала основную видеокарту, а затем добавив вторую. Если и это не помогает, то снимите мостик CrossFire, пока вторая видеокарта не будет корректно определена в диспетчере устройств, и все драйверы не будут установлены. Если это тоже не помогает, попытайтесь установить первую видеокарту в основной слот PCIe, удалить её, затем установить вторую видеокарту во второй слот PCIe, затем вернуть на место первую видеокарту в её слот.

В общем, если не повезёт с драйверами AMD, то придётся повозиться. Даже если драйвер правильно определяет видеокарту, он иногда ведёт себя совершенно некорректно, когда вы пытаетесь установить видеокарту в другой слот PCIe. Если вы устанавливали видеокарты по отдельности, попытайтесь установить их обе и соединить мостиком CrossFire. Если проблемы не исчезнут, то вам потребуется другой драйвер, поскольку удаление и повторная установка драйвера не всегда срабатывает. В наших тестах самым простым способом оказалась установка предварительной версии драйверов, которая официально не поддерживается. Будем надеяться, что у вас всё получится, и вы доберётесь до интерфейса Catalyst Control Center, который требуется для активации CrossFire.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

После успешной установки CrossFire-совместимых видеокарт и драйверов, можно выполнить включение режима CrossFire. На самом деле галочка с активацией устанавливается по умолчанию, но вы можете настроить сглаживание и фильтрацию по своему вкусу, после чего перезагрузиться - и ваши настройки будут сохранены. С текущими драйверами AMD вы не можете активировать CrossFire без мостика CrossFire, физически соединяющего видеокарты (за исключением некоторых моделей для массового рынка, которые поддерживают работу без мостиков). Зато вы можете использовать конфигурацию CrossFire с GPU, относящимся к разным классам. Но масштабирование будет уже не таким хорошим. Не ожидайте прироста производительности больше чем в два раза по сравнению с самой слабой видеокартой.

Разъёмы

У каждой видеокарты есть физические разъёмы, которые определяют количество видеокарт, которые можно объединять. Конфигурации CrossFire и SLI в данном отношении очень похожи.

Если текущие драйверы Nvidia и позволяют включать конфигурацию SLI без мостика, это накладывает дополнительную нагрузку на шину PCIe. Если карты имеют по одному разъёму каждая, то вы можете соединять только две видеокарты. Если по два разъёма, то возможно объединение трёх или четырёх карт с помощью соответствующих мостиков 3-way или 4-way.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Преимущества соединения видеокарт мостиком у AMD и Nvidia следует рассматривать по отдельности. Вы можете без особых колебаний отказаться от мостика при соединении видеокарт для массового рынка, поскольку шина PCI Express передаёт данные достаточно быстро. Да и для некоторых конфигураций AMD это единственная возможность - от пары Radeon HD 4650 до двух Radeon HD 4350. Впрочем, если опуститься до линейки Radeon HD 3000 или подняться до Radeon HD 4670, то вам потребуется физический мостик.

Если видеокарта оснащена двумя разъёмами для мостиков CrossFire, то совершенно неважно, правый или левый вы будете использовать. Как и нет каких-либо преимуществ подключения нескольких мостиков между видеокартами просто по той причине, что это возможно. Одного мостика будет вполне достаточно для синхронизации данных и для распознавания конфигурации CrossFire драйвером.

Разъёмы

Разница между PCIe x8 и x16

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Материнские платы не всегда предоставляют полноценные слоты PCI Express x16. Доступные линии PCI Express часто распределяются по двум слотам, то есть второй слот PCIe может работать только с восемью подключёнными линиями. Это также означает, что скорость основного физического слота x16 PCIe снижается, стоит вам установить видеокарту во второй слот. Это касается многих тестовых платформ, как, например, Intel P55 в нашем случае.

Впрочем, унывать не следует. Наши тесты показали, что даже в случае быстрых видеокарт Radeon HD 5870 и Radeon HD 5850 падение производительности при переходе от PCI Express x16 на x8 составляет всего несколько кадров в секунду (мы планируем чуть позже опубликовать более полное исследование, посвящённое масштабированию PCI Express). Кроме того, обе видеокарты переключаются в режим x8, даже если вы будете сочетать слоты x16 и x8. Если верить утилите GPU-Z, конфигурация CrossFire работает полностью синхронно.

Разница между PCIe x8 и x16

Что касается Nvidia, то у вас есть чуть большая гибкость при выборе слотов. Даже самые быстрые видеокарты распознаются в конфигурации SLI, если вы не соединили их мостиком SLI, то есть весь обмен данными идёт по шине PCIe. Впрочем, при этом придётся пожертвовать определённой производительностью. В идеальном случае всегда следует использовать мостик для соединения двух видеокарт. Что интересно, по информации GPU-Z при сочетании видеокарт Nvidia в слотах x16 и x8, каждая карта в конфигурации SLI работает со скоростью соответствующего слота.

С подключённым мостиком разница в скорости между разными вариантами PCIe оказывается в пределах погрешности. Без мостика же можно явно видеть, что скорость интерфейса PCIe влияет на производительность, в худшем случае в конфигурации SLI вы теряете до 13%.

Разница между PCIe x8 и x16

Разница между PCIe x8 и x16

Разница между PCIe x8 и x16

Разница между PCIe x8 и x16

Разница между PCIe x8 и x16

Конфигурации с разными GPU

Если вы планируете собрать конфигурацию SLI, то сможете использовать видеокарты только с одинаковыми GPU. При этом можно брать видеокарты разных производителей, хотя в худшем случае вы можете получить несовместимость аппаратных версий GPU или BIOS. Тактовые частоты тоже являются важным фактором. Первая видеокарта (которая располагается ближе к CPU), обычно в конфигурации считается Master-картой. Если вы будете разгонять эту видеокарту, то велик риск, что вторая видеокарта тоже попытается добраться до тех же самых частот. Если вы часто получаете "вылеты" или перегрев, то мы рекомендуем отрегулировать частоты Master-карты, чтобы они соответствовали второй видеокарте (или даже были меньше), после чего посмотрите, не будет ли новая конфигурация более стабильной. Кроме того, обе видеокарты должны использовать видеопамять одинакового объёма.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Карты AMD можно смешивать, но вам необходимо оставаться в пределах одного семейства, как можно видеть в следующей таблице. Мы попытались установить видеокарту Radeon HD 5800 вместе с моделью 5700, и подобная конфигурация не заработала. Впрочем, вы можете установить в паре с Radeon HD 5870 видеокарты HD 5850 или HD 5830, которые будут прекрасно работать. Оправдывает это себя или нет - вопрос спорный, поскольку в конфигурации CrossFire вы получите, в лучшем случае, в два раза большую производительность самой слабой видеокарты. Но хотя бы такой подход даёт некоторую гибкость. Вы можете купить сегодня недорогую Radeon HD 5830, а потом, когда цены упадут, установить в компьютер Radeon HD 5850 или HD 5870.

Разные комбинации в наших тестах работали замечательно. В случае видеокарт AMD следует использовать самую быструю видеокарту в качестве Master-карты. Прирост производительности от этого невелик, но всё же ощутим во всех тестах. Опять же, комбинация видеокарт в CrossFire с разными частотами может вызвать проблемы в случае более высоких частот Master-карты. Для исправления следует либо отрегулировать частоты, либо изменить порядок видеокарт. Нам пришлось сделать это в комбинации 3-way из Radeon HD 5830, HD 5850 и HD 5870. Radeon HD 5870 в качестве master-карты работать не захотела. Только когда мы установили её в качестве третьей видеокарты, подобная конфигурация заработала должным образом. Впрочем, этот шаг не повлиял на производительность, поскольку все три видеокарты замедлились до уровня Radeon HD 5830.

Конфигурации с разными GPU

Конфигурации с разными GPU

Конфигурации с разными GPU

Конфигурации с разными GPU

Конфигурации с разными GPU

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Какой процессор требуется, чтобы выжать из нынешнего поколения видеокарт AMD максимальную производительность? Процессор должен быть достаточно мощным, чтобы обе видеокарты Radeon HD 5850 смогли раскрыть свой потенциал.

Чтобы оценить масштабирование конфигурации CrossFire в зависимости от производительности CPU, мы разгоняли процессор Core i5 с частоты 2,66 ГГц до 3,99 ГГц в восемь шагов. Предыдущий опыт с CrossFire говорит о том, что дополнительная производительность CPU явно не повредит, если вы хотите выжать максимальную частоту кадров в секунду. С другой стороны, современные игры в высоком разрешении со сглаживанием накладывают большую часть нагрузки на видеокарты.

Повышение производительности CPU давало очень слабый эффект при использовании самых новых 3D-движков. Только старый движок DirectX 9 Source (Half Life 2, Left 4 Dead, Left 4 Dead 2) показал более ощутимые различия.

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт AMD в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

В случае видеокарт Nvidia результаты оказались несколько иными. По большей части, высокие разрешения и требовательные режимы сглаживания переложили большую часть нагрузки на видеокарты. Некоторые отличия можно видеть в игре Battlefield: Bad Company 2, но и там увеличение производительности CPU перестало давать эффект после 3,80 ГГц. Старый движок Source ведёт себя по-другому. Если в случае AMD производительность масштабируется вместе с тактовой частотой CPU, то у Nvidia мы наблюдаем очень слабые изменения.

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Масштабирование конфигурации видеокарт Nvidia в зависимости от CPU

Поддержка и проблемы

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

У AMD и Nvidia отсутствует надёжный тест в драйвере, который позволил бы проверить, активны ли режимы CrossFire и SLI, и насколько хорошо они работают. Галочку в драйвере можно поставить, даже если видеокарты больше не обмениваются информацией между собой. Подобные ситуации встречаются нередко, но их можно легко исправить, если снять галочку, а затем поставить её обратно и перезагрузиться. Проблему можно заметить по изменению производительности SLI или CrossFire в играх. Честно говоря, быстрый тест производительности позволил бы сразу же определить, работают ли видеокарты совместно или нет. Даже если вы относите себя к опытным пользователям, вам всё равно придётся запускать тест и внимательно изучать результаты, чтобы убедиться, что SLI или CrossFire работают так, как и полагается. Для геймера, который мало интересуется технологиями, но кого очень волнует производительность, подобные действия слишком сложны и утомительны.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

На приведённом выше скриншоте показана сцена в Battlefield: Bad Company 2. В некоторых конфигурациях CrossFire трава появляется даже там, где её быть не должно. Нас всегда удивлял список исправленных ошибок в новых версиях драйверов - там часто указывалось исправление проблем в играх, которые мы тестировали неделями до нового драйвера без каких-либо ошибок. Но рынок ПК с его разнообразием программного и аппаратного обеспечения настолько сложен, что лучше не делать выводы о качестве драйверов только на основе одной тестовой системы. Разные платформы и операционные системы могут весьма ощутимо сказываться на результате.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы не оценивали поддержку разных игр, поскольку на рынке просто очень много игр, и каждый пользователь считает наиболее важными свои игры. В целом же, поддержку наиболее популярных игр можно назвать очень хорошей, хотя некоторые нишевые игры могут страдать из-за проблем с драйверами и плохой поддержки конфигурациями SLI или CrossFire в течение весьма долгих периодов времени. Помимо ежемесячных обновлений драйверов, AMD предлагает раздельные профили для игр в CrossFire. К сожалению, количество игр весьма ограничено, поэтому мы рекомендуем регулярно просматривать файлы README, чтобы проверять, не добавилась ли в драйверах поддержка вашей любимой игры. Если подходящего профиля всё же нет, то вы всегда можете переименовать запускаемый файл игры в 3dmark.exe, в результате чего будет использовать профиль данного теста. В принципе, подобный подход работает хорошо, хотя использование ошибочного профиля может вызвать проблемы со сглаживанием.

Тесты SLI и CrossFire

Нажмите на картинку для увеличения.

Нам также следует упомянуть некоторые "подводные камни" конфигураций CrossFire и SLI. Если вы будете сочетать две или больше видеокарт, то температуры GPU почти всегда будут увеличиваться, в результате чего вентиляторы будут работать громче, уровень шума ПК возрастёт. Компактный дизайн многих систем хорошо справляется с одной видеокартой, но если установить несколько видеокарт в конфигурации CrossFire или SLI, то близко расположенные слоты PCIe не позволят видеокарте забирать достаточное количество холодного воздуха. На приведённой выше фотографии средняя видеокарта будет нагреваться с обеих сторон. Для стабильной работы таких конфигураций лучше всего использовать дополнительный вентилятор, направленный на видеокарты.

Заключение

Установка драйверов для видеокарт Nvidia обычно выполняется безупречно, они сразу же распознают конфигурацию SLI. В случае AMD могут появиться проблемы, особенно если вы будете выполнять слишком много шагов по установке одновременно. Конечно, если повезёт, то всё будет сразу же работать, но в случае возникновения проблем мы рекомендуем устанавливать видеокарты одну за другой, после чего включать CrossFire.

Наши тесты постоянно демонстрировали прирост производительности от 65% до 82% при установке нескольких видеокарт (впрочем, мы получили даже более впечатляющее масштабирование при использовании видеокарт из последней линейки GeForce GTX 400). Масштабирование производительности зависит от качества поддержки игры, разрешения и используемых GPU. Видеокарты AMD Radeon HD 5750 прекрасно работают в конфигурации CrossFire, и две подобных недорогих видеокарты способны конкурировать с одной Radeon HD 5850. Если вы хотите более подробно ознакомиться с производительностью, которую мы получили для GeForce GTX 480 в конфигурациях с одной, двумя и тремя видеокартами, то мы рекомендуем обратиться к статье "Nvidia GeForce GTX 480 против AMD Radeon HD 5870: тесты в конфигурациях SLI и CrossFire".

КОНЕЦ СТАТЬИ


Координаты для связи с редакцией:

Общий адрес редакции: thg@thg.ru;
Размещение рекламы: Roman@thg.ru;
Другие координаты, в т.ч. адреса для отправки информации и пресс-релизов, приглашений на мероприятия и т.д. указаны на этой странице.


Все статьи: THG.ru

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru