双显卡技术试验报告.docVIP

2011.6.月维护实训作业双显卡技术1. 概要双显卡是采用两块显卡（集成独立、独立独立）通过桥接器桥接，协同处理图像数据的工作方式。市面上nVidia与AMD公司生产的显卡分别将这种工作方式叫做SLI和Cross Fire。要实现双显卡必须有主板的支持。这种工作方式理论上能能比原来提升两倍图像处理能力，但功耗与成本也很高，常见于发烧DIYer组装的电脑。2. 双显卡联合使用的历史双显卡技术由来已久，它为解决日益增长的需求与现有显卡处理能力的矛盾提供了途径。 早在3dfx时代，以Voodoo2为代表的SLI技术就已经让人们第一次感受到了3D游戏的魅力；而在高端的专业领域，也早就SGI等厂商开发出了几十甚至上百个显示核心共同工作的系统，用于军用模拟等领域。 多显卡并行机制的历史最早可以追溯到1998年，当时的显卡市场可以说是3Dfx一家独大，其Voodoo 2加速卡拥有90Mps的像素填充率，以及Z-Buffering、Anti-Aliasing、单周期双纹理等当时最先进的3D特性。即便如此，其性能也远远不能满足游戏厂商的需要。这时，3dfx3dfx推出了令发烧友疯狂的“SLI交错互连技术”，让两块Voodoo 2显卡连接起来并行运作，从而获得近乎翻倍的3D效能。这项技术的推出在font color=#FF8000|3dfx推出了令发烧友疯狂的“SLI交错互连技术”，让两块Voodoo 2显卡连接起来并行运作，从而获得近乎翻倍的3D效能 3. 工作原理和主流方案介绍工作原理 简单的说就是将两块显卡协同工作，是指芯片组支持能提高系统图形处理能力或者满足某些特殊需求的双显卡并行技术。要实现多显卡技术一般来说需要主板芯片、显示芯片以及驱动程序三者的支持。 主流方案 现在支持这一技术的主要是两大显示芯片厂商nVIDIA的SLI技术和ATi的CrossFire技术。nVIDIA的SLI篇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，然后将结果传送回主卡。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 Express接口得到的原始数据。 ATI的CrossFire篇NVIDIA的多重GPU技术要求相同的SLI显卡，ATI却没有如此苛刻的硬件要求，CrossFire的构建具有更强的灵活性，允许用户选用不同厂商和型号的显卡。CrossFire主卡与子卡协同运算、获得最终输出效果的方式类似于SLI，但在细节上仍有差异。 4. 双卡互联简介双卡互联就是所谓的SLI和CrossFire技术 。 随着PCI-E平台的在市场中的逐步推广，NVIDIA将原来3DFX公司的Voodoo2 SLI技术再次引入，并在此基础上加以改进正式发布了以融合NVIDIA自身特点的SLI技术。SLI 全称Scalable Link Interface，是nVIDIA公司于2007年6月28日推出的一种革命性技术。能让多块NVIDIA GeForce系列或者NVIDIA Quadro显卡工作在一台个人计算机或工作站上，从而极大地提升图形性能。编辑本段CrossFireCrossFire又名ATi Multi VPU，中文名：交叉火力；是指在Super Tiling模式下两块或以上数目的显卡协同工作的能力。Evans & Sutherland计算机公司在过去的三年来一直将Multi VPU应用于商用飞机模拟器的研制。Multi VPU可将屏幕显示划分成多个方形区域，就如同国际象棋棋盘一般，一块显卡负责渲染所有的黑格而另一块则负责所有的白格。实际上这就是Multi VPU架构的工作原理。 其中，一块显卡会设为主卡而另一块则会为从卡并两卡都将通过接口最终与显示器相连。接口或是互连设备则需同时与两块显卡的DVI接口相接。这一方式十分有利于负载均衡，至少从理论上看一帧画面的渲染速度会达到以往的两倍之多。不过这只是理论值，实现表现或许会有些差别。编辑本段实战组建SLI系统时间回到2004年，nVIDIA推出了核心代号为NV40的Geforce 6800Ultra，NV40的性能比上代产品几乎提升了一倍，使得nVIDIA再次重回久违的性能之王宝座，而ATi方面则显然没有预料到NV40的性能会是如此的强大，核心代号为R420的Radeon X800 XT仓促应战，结果性能之争仍是Geforce 6800Ultra略胜一筹。旗舰产品，是一家公司技术方面的象征，而性能之王，则是技术领先的印证。于是ATi再将Radeon X800XT的频率作进一步的提升，推出了拥有怪兽级散热器和超高时钟频率武装的ATI Radeon X850 XT PE，将最强游戏单卡的王座夺下。而奇怪的是，nVIDIA方面似乎对此熟视无睹，还宣布取消NV48的开发计划。而到了6月29日，也就是nVIDIA收购3DFX三周年的日子，nVIDIA正式发布了SLI技术将使用在NV4X显卡上，凭借可以将两张显卡同时工作而获得基本成倍性能提升的SLI系统对抗ATi。 nVIDIA官方声称SLI系统能够提供相对单卡1.9倍的性能，联想到单张Geforce 6800Ultra令人惊讶的强劲性能，而只要购买两张Geforce 6800Ultra则可以获得单张Geforce 6800Ultra1.9倍的性能，难怪全世界的发烧友都对SLI系统趋之若鹜。编辑本段SLI系统的介绍交换扫描模式SLI（Scalable Link Interface即交换扫描模式）允许多个图形芯片同时工作而获得更高的性能。资深的玩家应该记得当年的3DFX首次推出VOODOO2 SLI，通过一条专用的数据线将两块相同品牌的VOODOO2连接在一起，提供当时顶级的3DF性能。虽然同样是使两张显卡同时工作，但是nVIDIA推出的SLI技术实际上和3DFX的SLI技术不尽相同，VOODOO2的SLI是通过两张显卡分别负责奇偶帧的渲染，而达到减轻显卡负担，提高性能的目的；而nVIDIA的SLI技术，则又所不同。 当两个图形显卡通过一个外置的桥式连接器连通后，驱动程序能自动识别该配置并进入“SLI Multi-GPU”模式。在“SLI Multi-GPU”模式下，驱动程序将两个显卡配置为一个独立的设备：也就是说，所有的图形处理程序将这两个图形芯片视为一个独立的逻辑设备。NVIDIA的驱动程序NVIDIA的驱动程序在维持着色中的对称上扮演了一个重要的角色，它考虑工作量并作出两个关键决定： 1）决定着色方法； 2）根据着色方法，决定两个GPU之间的工作量分担。NVIDIA支持两个主要的着色方法NVIDIA支持两个主要的着色方法：Alternate Frame Rendering（帧渲染器模式，AFR）和Split Frame Rendering（分割帧渲染器模式，SFR）。就像名字揭示的那样，AFR让每个GPU对隔开的帧着色（举例来说，GPU 1着色所有的奇数帧，而GPU 2着色所有的偶数帧），只要是每个都是独立帧，AFR效率最高，这是因为包括逐顶点、光栅化和逐象素在内所有的渲染都要在图形之间平均分割我们经常看到的3Dmark03就是运行在AFR模式，最高有87的性能提升。而SFR是把一个单帧的着色分配到两个GPU当中。NVIDIA的驱动程序平时并不确定使用AFR还是SFR，NVIDIA的软件工程师配置了100个流行游戏中的大多数并为每一个创建了配置文件，决定在每个游戏中它们默认应该使用AFR还是SFR模式。只要帧之间没有依赖关系，NVIDIA的驱动程序就默认为AFR。 要运行SLI就要组建支持SLI的平台，组建SLI系统，需要：1、支持SLI的主板；2、需要两张通过nVIDIA SLI认证的显卡；3、windows XP操作系统。工作站/服务器级别的主板虽然nForce4 SLI不是第一个支持SLI的芯片组，但是Intel的 Tumwater(E7525)主板是属于工作站/服务器级别的主板，所以目前家用级用户要组建SLI系统，一般都采用nForce4 SLI芯片组的主板。就目前的状况来看，SLI的前景相当光明，nVIDIA已经准备推出支持SLI的nForce 5 Intel芯片组，而VIA、SIS也会推出所谓的Dual PCI GFX技术，只是等待nVIDIA点头而已。所以以现在的情况，要组建SLI平台，采用nForce4 SLI芯片组是绝大多数玩家的选择。主板的High-Speed Digital Interface就是用于连接两张显卡的，没有它的帮助，SLI系统是不可能组成的。选购显卡的时候就要注意而显卡方面，则一定要通过nVIDIA SLI认证的显卡，PCB上的SLI接口就是最好的说明。选购显卡的时候就要注意一下，根据nVIDIA的说明，两张显卡需要是同牌子同型号才可以启动SLI功能。就现在市场情况，nVIDIA为我们分开了高端的Geforce 6800Ultra、中端的Geforce 6800GT和Geforce 6800、低端的Geforce 6600GT3个等级。Geforce 6600GT SLI系统的显卡得分已经相当惊人，而且可以实现4屏输出，这样的设备对于要配置低端图形工作站的消费者是有相当杀伤力的。最后就是要确定你手上的电源是否可以提供足够的电流，根据nVIDIA的官方说明，高端的Geforce 6800Ultra所组建的SLI系统所需的电源瓦数高达500W550W。Geforce 6800Ultra的耗电相信大家都非常清楚，而现在则是两张的Geforce 6800Ultra，耗电自然是十分大的。Hybird SLI在最新的MCP78中提供了hybrid SLI功能，即为独立显卡和集成显卡的SLI。有两种SLI方式。电源模式和性能模式 电源模式：当整合主板和高档NVIDIA显卡组成SLI时，在模式下使用集成显卡，在模式下使用独立显卡。这样可以起到省电的效果。 性能模式：当整合主板和低档NVIDIA显卡如Geforce8400或者Geforce8450组成SLI时，可以使两张显卡同时参与渲染而大幅提升图形性能。编辑本段多GPU显卡的鼻祖3dfx谈到双核显卡，我们不得不提一下3dfx，它是怪兽多GPU显卡的鼻祖，早在1998年，3dfx因为想让自己的显卡在现有的技术基础上进一步提升，就在Voodoo2上应用了SLI技术，它是现在NVIDIA SLI的前身将两块Voodoo2分别