nVIDIA SLI技术解析

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1、nVIDIAnVIDIA SLISLI 技术解析技术解析 SLI 技术是实现了两款显卡同时出现在一块主板上，构成一套 SLI 双显卡并行系统， 这一技术的应用更大程度的满足了用户对高品质画质的需求。 SLI 桥接器。 通过 SLI 桥接器连接的两片 GeForce 7950 GX2 显卡。 如图所示，我们可以看到，nVIDIA 的 SLI 互连不再是和 Voodoo2 一样借助线缆，而是 使用一块两端有“MIO”接口的 PCB 连接子卡。卡上的接口有点儿类似 PCI Express1， 而在显卡的顶部位置则预留了对应的接口。这样，该 SLI 连接卡就可以将两块 nVIDIA 显卡 连接起来，实

2、现 SLI 并行运作。nVIDIA 官方表示，选择 PCB 卡连接可充分保证信号通讯的质量与速度，显卡间的数据传输采用数字形式进行，这样可有效防止因信号干扰而导致画 面不同步的弊端(nVIDIA 已经公布了可用驱动支持 nVIDIA GeForce 6600 标准版组建 SLI 系统，而这种新型的 SLi 系统无需通过连接卡便能实现)。Voodoo2 所采用的技术是模拟传 输方式，数字信号先被转换为模拟信号后才进行合成，因为干扰的影响，在某些时候会出 现数据不匹配的问题，导致合成后的画面往往难以同步或出现其他问题，这也是 Voodoo2 SLI 技术的主要缺陷。而改用数字信号传输，显然就不存在

3、这个问题，显卡处理完的帧数 据被集合起来合成，然后才转为模拟信号输出，从而确保画面的完整性。 NV40 核心内的 SLI 功能控制逻辑 nVIDIA 将 SLI 控制功能直接的集成到在显卡的 GPU 芯片内部，从上图的芯片的逻辑图 中可以很容易的看到，在显示核心的左侧左侧偏下的位置有一个很小的区域专门负责 SLI 运作，该区域所掌管的职能包括两块显卡的连接、通讯，渲染任务的指派以及画面的合成 等等。由于指令的传输工作相对简单，在芯片的 FCBGA 封装中也只有极少几根针脚用于 SLI 模式。但由于别的 GPU 并没有集成这一控制逻辑，所以别的显卡并不支持这一技术， 但由于特殊的原理的所以 SL

4、I 技术并不支持 AGP 总线，SLI 技术只可运行在 PCI-E 模式下， 对主板提出了新的要求。不过最令人称奇的还是它的并行能力，nVIDIA 的研发专家声称， SLI 技术最多可以支持 8 块 GPU 并行运作，虽然在消费市场没有什么意义，但在工作站领 域，8 块 GPU 并行意味着可获得超高的渲染效率。 以上介绍的只是 SLI 最表象的特征，真正的关键在于这套系统的运作机制。SLI 的两 款显卡地位并不是对等的，一块显卡作为主卡（Master），另一块则作为副卡（Slave）。 其中主卡负责任务指派、渲染、后期合成、输出等运算和控制工作，而副卡只是接收来自 主卡的任务进行相关处理，然后

5、将结果传送回主卡。这里，我们需要明确数据传送的两个 途径。两块显卡都是通过 PCI Express 接口与主板连接，而这两块卡之间还有一个通讯的 PCB 卡。其中，连接两块显卡的 PCB 卡用于任务指派指令以及后期处理结果的传送，这部 分的数据量不会很大，所以 PCB 卡所使用的接口和自身结构都较为简单。但是，显卡在渲染过程中必须调用大量的数据，这部分数据只能通过 PCI Express 接口从系统中获取。换 言之，在 SLI 系统中有两部分不同的数据流向，一部分为主卡将任务指令通过 PCB 连接卡 传送给副卡，副卡将渲染完毕的结果数据返回给主卡合成，另一部分为处理过程中从 PCI Expre

6、ss 接口得到的原始数据。 Voodoo2 的传统奇偶分工方式 Voodoo2 的 SLI 技术采用帧线方式划分任务：一幅渲染的画面被分成奇数渲染帧和偶 数渲染帧两个部分，然后交给两块显卡分别渲染，完毕之后再统一合成。虽然 nVIDIA 继续 沿用了“Scalable Link Interface”的名号，但工作的方式已经有本质性的不同。在 nVIDIA 的 SLI 系统中，一幅渲染的画面被划分为上下两个部分，主显卡完成上部分画面， 副显卡则完成下半部分的画面，然后副显卡将渲染完毕的画面传输给主显卡，主显卡再将 它与自己渲染的上半部分画面合成为一幅完整的画面。这样，一个完整的 SLI 并行渲染

7、任 务就完成了。同理，倘若有四块 GPU 并行运作，那么画面会被分成四个部分分别渲染，8 个 GPU 并行也是如此。 nVIDIA SLI 的智能分工方式 传统的多 GPU 技术多半采用任务均分的方式，两块显卡完成的渲染任务量完全均等， Voodoo2 的 SLI 及之后的 Voodoo 5 系列都是如此，ATi 的 MAXX 显卡和 XGI 的 Volari Duo 系列产品也是采纳类似的思想。但这种任务均等分派的设计并不科学：首先，主显卡或主 GPU 必须承担额外的控制、任务分配、画面合成和输出等工作，用于渲染的运算资源较少， 但它必须完成与副卡一样多的任务。结果自然是，副卡率先将任务完成

8、，把结果数据回传 后便处于等待状态，直到主卡将本批次任务处理完毕之后才可以继续进行任务指派；第二， 同一幅画面不同区域的复杂度并不相同，所需的运算量也不一样，如果使用 Voodoo2 的帧 线划分方式那也没什么，但 nVIDIA 的 SLI 采用划分上下画面的方式，如在常见的赛车游戏 中，画面上半部分几乎是静态的，而下半部分就非常复杂，需要处理的数据量很大，如果 单纯将画面作均等的划分也不科学。 为此，nVIDIA 另行开发了一套动态负载平衡技术，画面的上下划分并不是按照固定的 一半一半方式，而是根据画面的复杂情况进行划分，如可能为 4：5 或 3：2 等非均等的模 式。这样的分配并不是为了保

9、证工作量在两块卡间的绝对平均分配，而是要将两块显卡完 成渲染任务的时间保持一致，以此达到效能的最优化。考虑到主显卡需要承担额外的控制 任务，用于实际渲染运算的资源较少，动态负载平衡算法就可以根据这一前提，将任务量 适当多给副卡分担。这样，nVIDIA 所构建的 SLI 系统就可以保证两块显卡都工作在最佳效 率条件下。要提到的是，这项动态负载平衡算法并不是集成在 GPU 芯片内部，而是在驱动 程序中整合，nVIDIA 可以方便对其进行修改，以提供更佳的性能。 以下是这种动态负载平衡技术进行均衡的多种渲染的过程： 1.待渲染的画面被分成上下两部份 2.渲染完毕后统一交给主卡进行合成 3.主卡将合成

10、后的画面输出到显示器 但是，这种动态平衡技术并非万能的，nVIDIA SLI 的无法支持在不同的显卡间构建并 行系统，而两块显卡协同工作时上下两部分画面的 V-Sync（垂直同步）也是一个问题，如 果打开该功能势必会对游戏性能产生一定的影响，不过 nVIDIA 表示已采用缓存技术来解决 这个问题，另外建立 SLI 工作模式后的两块显卡也都支持超频，但必须使两块显卡的频率 完全保持一致。 nVIDIA 在推出 SLI 技术时就受到了人们的关注，客观上地说，Multi-GPU 的确是一项 可以切实提升图形显示性能的技术，它通过双卡并联输出，其理论图形性能可得到将近一 倍的提升，游戏爱好者可以充分体

11、验到这种速度提升快感，而对于专业设计人员来说，SLI 也将带来效率的翻倍也使得渲染工作的时间几乎可缩短一半。 通过这种先进的 SLI 技术我们可以得到几乎翻倍的图形显示性能，把它引入实际应用 也不再不切实际了，它不再像以前组建 Voodoo2 SLI 那样昂贵，普通消费者也可以轻易体 现到这种先进的技术，这一方面是因为受到 ATi Crossfire 带来的压力，而对于长远来说， nVIDIA 可以在负载平衡算法以及核心开发上下功夫，这种 SLI 技术和市场定位也要不断演 变，让更多的消费者都能轻易组建自己的 SLI 系统，例如使新旧显卡一起工作在 SLI 模式 下，用户升级时不用抛弃旧显卡而

12、只需购买一张更快的显卡来构建 SLI 系统。SLI 的发展 前景是光明的，要是能使 SLI 普及化，将会对整个显卡市场产生深远的影响。 不过，在 nVIDIA 刚推出这种双卡并联技术时，作为普通消费者的我们是可望不可及的， 因为早期支持开启 SLI 模式只有 Geforce 6800 等高端显卡，另外支持 SLI 亦要使用唯一的 nForce4 SLI 芯片组平台，整套配置成本上是相当昂贵的。因为高姿态的 SLI 技术对于一 般应用实在是不切实际，所以在 SLI 面世一年后，来自各方面的压力，NV 终于走下神台， 通过更新驱动，SLI 双卡模式在中低端的显卡产品上都能实现，SLI 从此普及起来

13、。 在 SLI 推出初期，硬件上实现 SLI 其实并不是问题，但是对于当时来说，对应支持双 卡加强输出的大型图形处理软件和游戏等都屈指可数，软件未能普及支持 SLI 技术也是阻 碍 SLI 前进的一大关键因素，直到进入 2005 年下半年，业界才逐渐推出针对 SLI 优化的程 序和游戏，如经典的 3DMark06、Quake4、F.E.A.R 等都是可对应 SLI 加速的软体和游戏， 而到如今 2007 年，支持 SLI 技术的软体不断增多，SLI 也越来越普及了。 技术技术 SLISLI 常见问题及答案常见问题及答案 SLISLI 是什么？其工作原理是什么是什么？其工作原理是什么? ? SL

14、I（可灵活伸缩的连接接口）是一项旨在实现高性能的技术，让用户可以通过在一套 系统中配置多颗 nVIDIA GPU，巧妙地组合并提升图形芯片的性能。SLI 的工作原理是以一 种智能化的方式提高两颗 GPU 的几何和填充率性能。 该技术与该技术与 3dfx3dfx 的的 SLISLI 有何不同有何不同? ? nVIDIA SLI 在许多方面都与其大不相同。第一，3dfx SLI 是在基于 PCI 架构的共享总 线上实现的。PCI 总线的总线吞吐量约为 100MB/s，而 PCI Express 则是一种点到点接口， 可提供约 60 倍于 PCI 总线的总带宽。第二，3dfx SLI 执行隔行扫描，

15、属于模拟应用，因 此可能由于数模转换差异和其他因素等造成图像质量欠佳。此外，3dfx Voodoo 技术仅执 行三角形设置，需要由 CPU 完成几何运算，因此 3dfx SLI 只能提高简单纹理填充率的性能， 并且该技术利用的是帧间灵活伸缩性。nVIDIA SLI 技术则是基于 PCI Express 技术，采用 一种完全数字化的帧组合方法，对图像质量无任何影响，可提高几何性能，支持多种实现 灵活伸缩性的算法，能够根据应用需要选用最有效的方法来实现灵活伸缩性。 SLISLI 技术是否支持技术是否支持 AGPAGP 架构架构? ? 不。SLI 技术是专门针对 PCI Express 架构而设计的

16、。这种新的总线拥有更高带宽 （为 AGP 8X 的两倍至四倍），支持同步数据传输，并可驱动多台高速图形处理装置。而 AGP 8X 则仅可驱动一台高速图形处理装置，因此不太适用于 SLI。 SLISLI 桥接器的功能是什么桥接器的功能是什么? ? SLI 桥接器是 GPU 之间的专用连接工具，可传输同步、显示和像素数据。SLI 桥接器 可使 GPU 之间的通讯速率最高达到 1GB/s， 同时不会占用 PCI Express 总线的带宽。SLI 桥接器适用于 GeForce 6600 GT 以及更高版本的产品。对于其他所有 SLI-Ready 图形显卡， GPU 之间的数据通讯都是通过 PCI-Express 总线，而不是通过 SLI 桥接器。对于这些主流 GPU，PCI-Express 总线通常有足够的带宽来对额外的通讯进行有效地管理。功能更强的 GPU （GeForce 6600 GT 以及更高版本的产品）需要 SLI 桥接器来实现最佳的缩放效果。 SLISLI 技术可支持哪些操作系统