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如果我们注意新闻之间联系的话, 其实会发现在今天的显卡玩家社群中, 当谈到多显卡的使用时, 无论是NVIDIA SLi, 还是AMD CrossFire, 其实都在变得越来越小众, 从玩家的眼前和耳边消失得越来越远. 一个集中表现的例子是, 在NVIDIA去年推出的Pascal架构后, 就在白皮书当中表示未来不会再面向普通的用户开放Three-Way SLI以上的游戏支持, 只会在驱动当中提供专注于Two-Way SLI的优化, 要想挖掘更高的性能支持需要Enthusiast Key.
而即使是在更多人印象中效率更好, 使用更方便的AMD CrossFire, 受支持的力度也在Radeon RX Vega 64/56显卡发布后愈加式微, 这倒是显得有些不约而同的意思, 那么我们平时经常挂在嘴边的SLI, CrossFire, 到底是什么技术呢? 又是因为什么而逐渐降温呢? 这是今天这节课要讲解的问题.
兄弟齐心好过单枪匹马, 现在已经很难见到这种宣传
什么是 'SLI' ?
'Multi-GPU' , 字面意思就是指同时并行多于两张显卡或是两颗GPU的技术, 掌握该技术的公司当中, 比较有影响力的包括NVIDIA提出的SLI, ATi/AMD提出的CrossFire两种技术. 如果要按照历史的进程, 我们首先要讲的是SLI技术, 它的全名叫做 'ScalableLink Interface' , 我们当中绝大部分的读者知道这项技术是因为NVIDIA, 不过这项技术最初并不是由NVIDIA所开发, 甚至不是代表这三个词. 或许上年纪的用户还记得当年推出过Voodoo系列显卡的著名显卡公司3dfx, 他们在上世纪的1998年率先推出 'Scal-LineInterleave' , 当时是用在Voodoo 2显卡身上的. 而正如大部分读者都知道的, NVIDIA在原本竞争非常激烈的显卡市场中杀出重围, 成为最后少数的幸存者之一, 后来收购3dfx后, 随即也购入 'Scal-LineInterleave' , 并在2004年将其魔改后正式推出, 但要注意的是, 这和日后我们熟悉的SLI技术还有非常大的区别, 可以说只有最大的共同点就是单词首字母.
这张Voodoo 2显卡来自Wikipedia
在Voodoo 2显卡面世前, 世界上还没有技术可以连接两块独立显卡并行运算, 更不要提近乎性能翻倍这种所有人都在追求的目标, 而当时的3dfx通过2000年推出的VSA100图形芯片, 甚至可以达到双芯, 甚至四芯共襄盛举的情况, 这对于现在的显卡市场来说有些寒武纪生命大爆发的景象, 毕竟Radeon Pro Duo, Titan Z想起来都已经像是很久以前的产品, 更不要说Quad-GPU的盛况.
两种SLI技术都一样吗?
需要特别注意的是, 3dfx, NVIDIA推出的SLI技术有非常多的不同, 首先是连接的方式, 3dfx推出的Scal-Line Interleave在两张显卡当中需要通过专用的线缆连接, 而NVIDIA推出的Scalable Link Interface需要的是我们俗称为 '桥 (Bridge) ' 的连接子卡. 其次是数据的传输方式, 3dfx推出的SLI技术是模拟传输方式, 数字信号被转换为模拟信号后再进行合成帧的操作, 而NVIDIA推出的SLI技术是采用数字信号传输, 两张显卡所计算的画面合成后才被转为模拟信号.
而除上述特点外, 在Multi-GPU技术当中的最核心问题: 画面处理的任务分配方面, 3dfx, NVIDIA的思路是完全不一样的. 前者3dfx所采用的思路是将画面分逐块逐块的两部分, 两张显卡或是GPU分别渲染屏幕即时帧当中的不同部分, 渲染完毕后再进行合成, 换句话说是前帧和后帧的融合, 而NVIDIA的思路则迥然不同, 采用的途径是将屏幕当中的单帧分为若干部分, 如果是Two-Way SLI, 那么就是将画面分别两部分, 而如果是三路, 四路甚至是最高的八路, 那么就各自负责渲染若干分之一.
而更加重要的是, 在后期的开发当中, NVIDIA对SLI技术当中的资源分配问题加以改进, 换句话说就是实现3: 2, 4: 3, 5: 3这样的单屏画面分割效果, 这样做的目的是为保证SLI体系当中的主卡和副卡在工作时需要一致的工作时间, 因为主卡是不仅要渲染自己需要渲染的部分, 还要先进行任务的分配, 指挥, 控制, 所以如果主卡完成渲染的时间比副卡要长, 那么就存在一个副卡等待主卡分配下一帧的 '空闲时间' , 这种问题类似于我们经常要注意避免的CPU性能很弱, 无法发挥GPU性能问题.
3dfx提出的SLI技术是将画面分成逐块逐块的部分
这才是NVIDIA提出的SLI技术
那什么是CrossFire?
说完NVIDIA的技术再来说说AMD的CrossFire, 如果说SLI技术看上去有些不知所云的话, 那么 'CrossFire' 听起来就非常的酷炫, 威猛, 和催化剂, 肾上腺素, 火山岛一样霸气侧露 (只要不是理解成 '穿越火线' 就好) . CrossFire给大家的印象或许比NVIDIA SLI更好, 比如说免桥, 交火效率更高等等.
CrossFire这个名字是在2005年的夏天初次公布的, 当时公布出来的技术细节和3dfx, NVIDIA提出的原理完全不同, 它是采用奇数帧, 偶数帧的方式来进行渲染的, 你负责1st, 3rd, 5th, 我来负责2nd, 4th, 6th, 第一批支持该技术的显卡是Readon X800, X850, 不过当时还是需要采用连接线来连接主显卡和副显卡.
说到这里你可能觉得奇怪: 我大CrossFire技术怎么还需要区分主卡和副卡? 其实还真是这样, 历史是发展到第三代的CrossFire技术, 也就是到ATi RV570核心出炉后, 才开始终结需要分主卡和副卡的历史, 而且不再需要连接线, 而是改进成看上去高度接近于NVIDIA的 '桥 (Bridge) ' 作为数据流通的介质, 虽然仅仅是看上去像而已.
如果说你不熟悉这种世代的分割, 那么第四代CrossFire技术你一定非常熟悉, 甚至如雷贯耳, 因为第四代CrossFire技术是从火山口架构的R9 200系列显卡开始的, 这距离我们非常近. 在这一代核心架构 (GCN1.1) 当中, AMD开始使用XDMA无桥交火, 并支持Frame Pacing (帧同步) 技术.
从原理上来说, 一般认为CrossFire技术要比SLI技术更加高效, 一方面是资源分配的原理存在异同, 另一方面是因为CrossFire技术在对于多帧的分割-组合有多种模式, 比如说我们比较熟悉的交互帧渲染 (Alternate Frame Rendering) 和棋盘分离渲染 (SuperTiling) 模式都是面对高性能的, 需要的资源要更少, 也不存在明显的瓶颈 (不过因为AFR本身并不需要很高的门槛, 所以作为一种多卡下常见的渲染方式, 其实SLI, CrossFire都有应用) .
交互帧渲染原理
棋盘分离渲染
哪怕就在四, 五年前, 讨论SLI, CrossFire技术的用户也要明显多于今天大家对于Multi-GPU的热情, 你或许见过组建Radeon HD 7950, R9 290交火的用户, 也见过尝试GTX 780 SLi的玩家, 但是今天你还能见到多少Radeon RX 570 CrossFire, GTX 1080 Sli的用户? 要特别注意的一件事是Windows 10已经正式部署超过两年, 而在Windows 10正式推送前我们就知道这是对于底层优化非常深的系统, 有多深?
甚至可以带来显存叠加和AMD, NVIDIA显卡混合交火的超美梦, 而现实是大家都知道无论是CrossFire, 还是SLI, 都是各自的GPU使用各自自己的显存, 而且组建Multi GPU需要驱动的支持, 自然不可能凭空实现RX Vega 64, GTX 1080的合体, 但或许是因为至今没有明确的进展, 今天愿意尝试的组建多卡的用户已经少很多.
至于为什么现在愿意尝试Multi-GPU的用户越来越少, 我认为主要的原因有以下这些:
#1: 单芯显卡的性能已经越来越强大, 征服游戏不再迫切需要双卡甚至三卡
这个原因其实类似于从前的用户痴迷于CPU超频一样, 因为性能本身对于需求来说还有较大的缺口, 所以需要超频尽量榨出更多性能, 但是从近年的发展来看, GTX 680, GTX 780 Ti, GTX 980 Ti, GTX 1080 Ti, Titan V的性能已经越来越强大, 但是就游戏本身来说, 1080p依然是主流的分辨率, 抗锯齿方案最合理的依然是MSAA, 环境遮蔽光甚至被优化地越来越好, 因此购买一张较高端的显卡已经完全可以征服游戏, 甚至尚能有余力挑战4K游戏, 高性能的普及必然带来追求极致的需求确实, 君不见 '逢六必火' 定律背后的深层原因其实就是中高端显卡其实已经非常的Sweet, 一张GTX 1060 6GB显卡其实已经足够玩很多游戏吧.
#2: 组建Multi GPU背后的成本依然很高, 甚至越来越高
如果你只是想简单玩玩单芯显卡, 你的处理器可以比较主流, Core i5-7600K, 甚至Pentium G4560都未尝不可, 主板, 机箱, 电源都有很大选择的余地, 可以小, 可以精致. 不过如果你想要构建双卡, 首先显存不叠加, 那么你至少需要4GB的显存吧, 那就需要两张GTX 1050 Ti, 或者是RX 570, 数量翻倍后, 预算已经足够买GTX 1070, 而处理器, 主板都需要强化, 因为需要更高的处理能力避免瓶颈, 还需要更多的PCI-E通道保证带宽, 需要更高功率的电源保证输出, 还需要更大的机箱, 更好的风道避免热量的聚集, 噪音也会更大, 这一切都是显性和隐形的成本. 更不要说现在的HB Bridge的售价也不便宜.
#3: 组建Multi GPU对于游戏的优化是场考验, 很可能事倍功半
就算你组建一套性能和造价都颇为不菲的平台, 但如果你的目的只是为获得更高的游戏性能, 那么你的梦想并不一定会实现, 因为多卡游戏的优化和单卡完全是两种概念, 如果是单卡的话, 那么只要显卡架构不会太老, 质量没问题, 系统和驱动不存在故障, 那么玩游戏一般不会有问题, 但是如果组建双卡玩游戏, 那么出错误的几率就不低, 比如说黑屏, 无响应, 花屏, 卡顿等等, 具体可以参考各厂的驱动更新日志.
而如果说我亲历的问题, 印象深刻的就是在使用GTX 1080 Two-Way Sli的时候, 玩《巫师3: 狂猎》会有剧烈的闪屏, 花屏的问题, 最后是通过将全屏改为窗口化解决的, 此外还试过RX 480 CrossFire, 在玩《狙击精英4》的时候遇到过密集的无响应退出的问题, 最后是怎么解决的? 其实……根本没解决.
就算没有遇到错误, 组建多卡的效率也是需要你注意的, 哪怕你更新驱动, 多卡支持文件很及时, 但是两张显卡的综合性能为单卡的150%屡见不鲜, 甚至还有很多低于150%的例子, 而计算是效率更高的AMD CrossFire, 效率超过180%的例子屈指可数, 而为实现这种程度的效率, 背后所花的成本远远不止200%.
#4: 追求极致, 动手能力强的用户毕竟只是少数
这句似乎是很多问题当中的老生常谈, 但事实是即时不考虑其他问题, 有组建多卡平台的意愿和动手能力的用户也只是少数. 就大部分用户来说, 其实想要的还只是简简单单, 轻轻松松的组建一套玩游戏的平台, 维护的成本自然越低越好, 最后不会出各种问题, 而大胆的尝试自然离不开各种问题的发生, 还要总结规律, 冒着失败的风险, 这种体验可不是所有人都喜欢的.
况且用户是具有惯性的, 如果尝试单卡的体验没有遇到什么问题, 甚至体验还很好, 自然没有尝试双卡甚至三卡的理由, 否则遇到问题该去问谁呢 (肯定是小超哥啦) ?
总之, 如果说从前的Multi GPU技术不失为颇有使用价值的方法可以带来超强的性能, 那么现在它已经因为种种原因而受到非常大的挑战, 自身的意义也变得越来越模糊, 即时是硬核玩家, 相信也不太愿意去组建多显卡, 这也是为什么会有 '能单不双' 这句话的原因.
