Tecnologia SLI

2009-07-07 16:08
 

SLI - Scalable Link Interface

SLI é o nome da tecnologia desenvolvida pela nVidia que consiste na utilização de duas placas de vídeo em um único sistema combinando sua capacidade de processamento e memória. Utilizando de instruções contidas nos chipsets nForce4 e nas próprias placas de vídeo, o SLI divide as tarefas entre as duas placas de vídeo e proporciona um aumento de quase 100% no desempenho.

O paralelismo entre placas de vídeo não é uma idéia nova e já foi utilizada pela 3dFx em 1998. Quando se comprava uma Monster3d, por exemplo, e a ligava em série com o vídeo onboard ou outra placa de video PCI, implementando o poder de processamento gráfico. O SLI funciona de maneira pouco diferente como veremos a seguir.

A ATI também possui uma solução de Multi GPU chamada Crossfire e trabalha, utilizando uma placa principal e uma escrava. No sistema SLI, da nVidia, as duas placas são iguais e trabalham de modo igual.

Duas 6800 ultra em modo SLI
Como Funciona

O SLI funciona a partir de instruções programadas no Chipset nForce4 SLI (e Ultra como veremos mais adiante) e nas próprias placas de vídeo, as quais já contem instruções para o uso do SLI e são ligadas através de uma ponte que acompanha as placas-mãe. Essa tecnologia está presente a mais de um ano no mercado e, assim como seus drivers, está suficientemente amadurecida. Vale lembrar que as placas GeForce 6600 "pura" e GeForce 6600 LE (diferentes da 6600 GT) não são compatíveis com a ponte SLI e nesse caso o SLI é aplicado diretamente pelos drivers, sem a necessidade da ponte.

Uma vez ligado, o sistema SLI divide a carga entre as placas de vídeo de duas maneiras diferentes dependendo do aplicativo. A primeira é denominada Dynamic Load Balancing e funciona dividindo os quadros a serem renderizados em duas partes de igual carga para a placa de vídeo. A medição é feita através de uma média entre os dados dos últimos quadros processados.

Dynamic Load Balancing no FarCry
Nessa screenshot do FarCry, por exemplo, a água na parte de baixo da tela tem muito mais texturas e muito mais trabalho para ser renderizado, enquanto o céu é mais simples, sendo assim a tela é dividida desigualmente para que ambas as placas recebam o mesmo trabalho. Perceba a linha verde que demonstra a divisão do trabalho para cada placa. O outro método de divisão do trabalho das GPU"s é mais simples e é denominado Load Balancing, ele trabalha de modo que cada placa renderiza 1 quadro alternando entre si, ou seja, a placa A renderiza os quadros 1, 3, 5 e 7 enquanto a placa B renderiza os quadros 2, 4, 6 e 8 e assim consecutivamente.

A utilização do SLI também permite o uso do SLI Antialiasing, que combina o filtro Antialiasing das 2 placas do sistema de modo a melhorar a qualidade da imagem, removendo os serrilhados de cenários e objetos. Um sistema com apenas uma vga nVidia é capaz de 8x de intensidade no filtro Antialiasing, enquanto um sistema SLI poderá fazer uso de 16x de intensidade pela combinação do filtro de ambas as placas de vídeo.

4x AA 
SLI 16x AA

Performace

Na prática

Para montar um sistema SLI é necessária uma placa-mãe com chipset nForce4 SLI (ou outro compatível com SLI), duas placas de vídeo de mesmo modelo compatíveis com SLI, e drivers atualizados. As placas de vídeo compatíveis com a tecnologia SLI são as nVídia de série GeForce 6600 para cima sob barramento PCI-e (6600, 6800, 7xxx).

DFI LanParty SLI-DR, pronta para SLI
Também é necessário prestar atenção á fonte de alimentação pois sistemas de duas GPU"s consomem mais energia, ainda mais se tratarmos de GPU"s top de linha sendo recomendado uma fonte de 450-500W reais e 26A na linha 12v para um sistema de médio porte, que compreende desde 2x GeForce 6800GS até 2x GeForce 7900GT. Sistemas de menor porte como o testado a seguir exigem somente 400-450W reais e 22A na linha 12v da fonte.

Entre as placas-mãe da DFI existe a Lanparty Ultra-D, que utiliza o chipset nForce4 Ultra. Essa placa-mãe em particular conta com um chipset que não suporta SLI e, mesmo assim, 2 slots PCI-e. Por causa dessa particularidade é possível fazer uma modificação que permite o uso do SLI nessa placa apenas ligando 2 pontes que se encontram no chipset. O mod é teoricamente é possível em qualquer placa-mãe com chipset nForce4 Ultra e tenha 2 slots PCI-e.

Performance

Mas afinal, o que pode se esperar da performance em um sistema SLI? A nVidia afirma que é possível o ganho de quase 100% na performance nas condições corretas e em certos jogos. Vamos analisar testes feitos pelo Tom"s Hardware (www.tomshardware.com), um respeitado site de noticias e matérias no campo da informática. O teste foi feito sob o seguinte sistema:


Nos gráficos a seguir temos 6 opções em placas de vídeo em comparação: as GeForce 6600 GT, 6800 GT e 6800 Ultra, a solução SLI da GeForce 6600 GT e a Gigabyte 3D1 que é composta de 2 GPU"s de 6600 GT - um sistema SLI em uma placa só.

O primeiro teste que vamos analisar é o resultado dos testes com o aplicativo 3dMark05, da FutureMark, que testa a performance simulando jogos em arquitetura Directx9. Os resultados são medidos em pontos 3dMarks e quanto maior desempenho, maior pontuação.



A tabela acima retrata os resultados obtidos no benchmark 3dMark05, que simula a performance em jogos de arquitetura DirectX9. Como podemos ver o ganho de performance no caso de uma GeForce 6600 GT para a configuração SLI foi de quase 75%, superando inclusive a GeForce 6800 Ultra que é a mais potente da família 6xxx.

Testes

 



Aqui temos outro resultado do 3dMark05 porém com uma resolução mais alta. Nesse caso o ganho não fora tão significativo quanto antes, pouco mais de 40% de ganho.
Agora vamos a um benchmark real que é o Demo1 do jogo Doom3, medido na média frames por segundo.









Com esse quadro de resultados podemos compreender alguns dos pontos fortes e fracos do SLI. Em resoluções mais baixas o ganho de performance é menor devido á maior carga na CPU por resultado do duplo processamento de vídeo, já em resoluções mais altas o poder de processamento das duas placas e suas memórias compartilhadas compensam e mostram uma performance superior até mesmo ás placas mais potentes.

Lembrando sempre que os resultados dependem muito do programa testado e das limitações causadas pela CPU e  memórias pois, afinal, o desempenho do sistema não depende apenas da placa de vídeo. Hoje já existem muitos jogos otimizados para o uso com sistemas de placas de vídeo em SLI, nos quais podemos ver ganhos mais expressivos.

Conclusao

O futuro

A performance do SLI atende às expectativas e seu futuro promete ainda mais. A nVidia está trabalhando no projeto chamado SLI Physics, uma tecnologia que permitirá que as GPU"s compartilhem seu poder de processamento para a física dos jogos. A física sempre foi muito evitada por programadores por exigir que objetos interagissem independentemente consumindo, assim, muito poder de cálculo da CPU. O SLI Physics promete efetuar grande parte dos cálculos matemáticos na própria GPU, aliviando o trabalho da CPU e ganhando considerável performance.

A nVidia produziu um programa demo que simula 15.000 pedrgulhos colidindo uns com os outros. O aplicativo recebeu o nome de BoulderMark e foi testado Utilizando duas 7900GTX com o SLI Physics Ligado e Desligado. No teste onde a física do jogo teve os cálculos compartilhados pela GPU, obteve-se 64,5 quadros por segundo enquanto no sistema com cálculos físicos feitos apenas pela CPU o resultado foi de 6,2 quadros por segundo.

Resultados do teste BoulderMark para o SLI Physics
Outra novidade que a nVidia promete para esse ano é o Quad SLI, já mostrado em feiras como a CeBit e presente em alguns protótipos de montadoras de sistemas de alta performance como Dell e Alienware. O Quad SLI, como o nome indica, é a tecnologia que permite o uso de 4 placas de vídeo em uma única configuração. A placa de vídeo que possibilitou essa façanha é denominada GeForce 7900GX2 e é composta de duas placas GeForce 7900GTX unidas em uma mesma conexão PCI-e, compartilhando a banda igualmente. Assim como falamos do SLI Antialiasing que, combinando a capacidade das duas placas nos permite até 16x de Antialiasing, o Quad SLI permite até 32x de intensidade nesse filtro!!


Ilustração de um sistema Quad SLI

Conclusão

A tecnologia SLI mostrou resultados ótimos com um ganho de performance de até 100% em alguns casos específicos, sinal de que o trabalho foi muito bem pensado e executado pelos engenheiros da nVidia, que conseguiram drivers eficientes e uma plataforma estável para o trabalho sincronizado entre duas placas de vídeo. Temos que lembrar porém, que não são todos os jogos e aplicativos que apresentam total aproveitamento do SLI, pois sua compatibilidade depende das intruções contidas nos drivers ForceWare, em alguns aplicativos o ganho com o SLI é pequeno ou até mesmo negativo.

O SLI pode ser uma interessante opção no caso de um upgrade, onde o usuário poderia apenas adicionar mais uma placa de vídeo ao sistema ao invés de vender sua placa atual e comprar uma mais possante, evitando a perda de dinheiro e muitas vezes, obtendo uma performance superior com o mesmo gasto.

De maneira geral o SLI deve agradar cada vez mais a entusiastas e usuários comuns pois á medida em que essa solução for se tornando mais popular e promovida mais jogos apresentarão instruções específicas nos drivers da nVidia para sua otimização na plataforma SLI, permitindo obter um desempenho superior em configurações mais acessíveis.


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