NVIDIA SLI: il nuovo riferimento prestazionale

Al debutto delle prime soluzioni video basate su architettura NV40 e dotate di bus di connessione PCI Express, lo scorso mese di Giugno, NVIDIA ha ufficialmente introdotto la propria tecnologia SLI illustrandone il funzionamento teorico e le potenzialità massime. Per poter avere a disposizione i primi sistemi SLI per benchmark indipendenti è stato però necessario attendere parecchi mesi, sino allo scorso Novembre: in quel periodo, infatti, NVIDIA ha reso disponibili i primi sample di schede madri Socket 939 basate su chipset nForce 4 SLI, propria piattaforma capace di supportare in modo nativo la tecnologia SLI. In precedenza, i sistemi SLI mostrati in funzione utilizzavano schede madri basate su chipset Intel Tumwater in abbinamento a processori Intel Xeon, le uniche in grado di supportare contemporaneamente due schede video PCI Express e quindi di sfruttare la tecnologia SLI.

Alla base di SLI troviamo infatti proprio la tecnologia PCI Express, che permette di collegare due schede video allo stesso sistema e, tra le varie ipotesi, anche di far funzionare le due schede video in parallelo tra di loro. Questo non era accessibile in precedenza con il bus AGP, ed è anche per questo motivo che in passato le configurazioni SLI di 3dfx utilizzavano bus PCI.

Per spiegare il principio di funzionamento di SLI, riprendiamo una parte introduttiva scritta in occasione della recensione della scheda GeForce 6800 GT PCI Express: si trattava del primo prodotto disponibile sul mercato in grado di supportare la tecnologia SLI.

Chi seguiva il mondo delle schede video e degli acceleratori grafici tridimensionali nel 1998, sicuramente avrà già sentito questa sigla affiancata ai nomi 3dfx e Voodoo 2. All’epoca l’acronimo SLI stava per Scan Line Interleaving ed era una tecnologia attraverso la quale potevano essere collegate tra di loro due schede Voodoo 2 a patto che avessero il medesimo quantitativo di memoria e fossero prodotte dalla stessa azienda. Il carico di lavoro tra i due acceleratori grafici veniva suddiviso nel modo seguente: uno si occupava delle linee pari dello schermo e l’altro di quelle dispari. Successivamente le due scene venivano fuse per ottenere l’immagine finale. Questo approccio risultò essere molto efficiente e di fatto le prestazioni subivano quasi un raddoppio.

Contrariamente a quanto si possa pensare, la scelta del nome SLI da parte di NVIDIA non deriva dall’uso effettivo della vecchia tecnologia di 3dfx, ma è una semplice operazione di marketing. Nel dicembre del 2000, infatti, NVIDIA acquistò il core assets di 3dfx, compresi i diritti sui nomi. Lo SLI delle GeForce 6800 PCI Express sta per Scalable Link Interface e, nonostante sia anch’essa una tecnica di suddivisione del carico di lavoro tra due processori grafici, è basata su un principio completamente differente dal suo omonimo. Invece di far elaborare le linee pari dello schermo ad una GPU e quelle dispari all’altra, NVIDIA ha deciso di suddividere la scena orizzontalmente in due parti da assegnare alle due schede. La suddivisione non è necessariamente al 50%, ma varia dinamicamente da frame a frame. Il driver analizza l’immagine e definisce le percentuali da assegnare. Questo approccio permette di bilanciare in maniera ottimale il calcolo in quanto una suddivisione statica al 50% sarebbe risultata completamente inefficiente in casi, come nei simulatori di volo, dove, ad esempio, la zona inferiore dello schermo è solo un’immagine statica (l’abitacolo nel nostro caso) e quella superiore contiene moltissimi poligoni.

Per sfruttare la tecnologia SLI è necessario disporre di due schede GeForce 6800 GT o Ultra, oppure GeForce 6600 GT identiche nel modello e nel quantitativo di memoria, oltre che di una scheda madre in grado di poter alloggiare due schede PCI Express 16x.

In dettaglio, le modalità con le quali SLI opera sono 2:

• Alternate Frame Rendering (AFR): il rendering della scena viene eseguito in modo sequenziale, con la prima scheda che renderizza i frames pari e l'altra quelli dispari.
• Split Frame Rendering (SFR): con questa tecnica il rendering di ogni frame viene diviso tra le due schede. La percentuale di rendering può essere 50-50, ma anche divisa dinamicamente tra le due schede a seconda del tipo di applicazione che viene eseguita.

Quale delle due modalità viene utilizzata in uno specifico gioco? La scelta di una o dell'altra è funzione del titolo: i tecnici NVIDIA, infatti, hanno inserito all'interno dei driver Forceware i profili dei 100 più diffusi giochi disponibili in commercio, e dalle loro caratteristiche compete la scelta di una o dell'altra modalità. Alcuni titoli hanno una ripartizione del carico all'interno del frame di gioco sostanzialmente identica tra la parte superiore e inferiore; altri, viceversa, hanno porzioni del frame maggiormente complesse (l'esempio dei simulatori di volo è lampante) e per questi l'utilizzo della tecnologia SFR permette di ottenere prestazioni complessivamente più elevate.

Alla luce di quanto qui scritto, si capisce chiaramente per quale motivo l'implementazione di SLI abbia richiesto ad NVIDIA notevoli sforzi per quanto riguarda lo sviluppo software: sono proprio i driver, infatti, i diretti responsabili di come il rendering venga suddiviso tra le due schede video.

Una volta montate sulla scheda madre, le due schede video vengono collegate al chipset attraverso due bus PCI Express 8x. Il chipset nForce 4 SLI permette di utilizzare sino a 16 linee PCI Express per la parte video, liberamente configurabili: questo fa si che 8 vengano destinate ad una scheda video e 8 all'altra. L'utilizzo di 8 linee PCI Express per ogni scheda video ha un impatto limitato sulle prestazioni velocistiche delle schede con giochi 3D, abbondantemente bilanciato comunque dal boost prestazionale che la modalità SLI permette di ottenere.

I dati sui vertici, elaborati dal processore, vengono inviati alla prima scheda video e da questa ultima vengono duplicati alla seconda, utilizzando il connettore posto nella parte superiore delle due schede; questo permette a ciascuna scheda video di avere a disposizione le informazioni necessarie per la generazione della scena 3D. Una volta che il frame è stato generato dalla scheda video secondaria, i dati vengono inviati al frame buffer della scheda principale, quella alla quale viene collegato il monitor, e da quest'ultima mandati sullo schermo.

connettore SLI