Nvidia NVLink vs SLI - Unterschiede und Vergleich

Seitdem es möglich wurde, mehrere Grafikkarten in einem System zu verwenden, sehnen sich Enthusiasten nach bösen Maschinen, auf denen 2, 3 oder sogar 4 Grafikkarten gleichzeitig installiert sind. PCs mit mehreren Grafikkarten galten als das absolut Beste, was die Branche zu bieten hatte. Wir haben sogar gesehen, dass mehrere GPUs mit Karten wie der Nvidia GeForce GTX 690 und der AMD R9 295 × 2 in die gleichen Grafikkarten gesteckt wurden. Bei all dem Hype und Ruhm schienen mehrere GPU-Systeme nie wirklich zu starten. Ihre Popularität stieß kurz nach dem Höhepunkt mehrerer GPU-Systeme auf einen schnellen und abrupten Rückgang. An diesem Rückgang waren mehrere Faktoren beteiligt, und einer davon war die Unzuverlässigkeit des Überbrückungssystems, mit dem die Grafikkarten miteinander verbunden wurden.

Die Technik von Nvidia, zwei oder mehr Grafikkarten miteinander zu verbinden, wurde als SLI bezeichnet und steht für Scalable Link Interface. Diese Technologie wurde von Nvidia von 3dfx Interactive gekauft, das sie 1998 einführte. Grundsätzlich war SLI der Markenname für die Multi-GPU-Technologie von Nvidia, mit der zwei oder mehr Grafikkarten mithilfe eines Parallelverarbeitungsalgorithmus zu einem einzigen Ausgang verbunden werden können. Nvidias Rivale AMD stellte auch seine Version der Technologie vor, die als Crossfire bekannt ist.

Wie funktioniert SLI?

Grafikkarten in einem SLI-System arbeiten in einer Master-Slave-Konfiguration. Dies bedeutet, dass einer der Karten die Rolle des „Masters“ zugewiesen wird, obwohl die Last gleichmäßig auf alle Karten verteilt ist. Wenn die „Slave“ -Karte das Rendern beendet hat, sendet sie ihre Ausgabe an den Master, der dann die beiden Renderings kombiniert und ein Ausgabebild an den Monitor liefert. In einer Konfiguration mit zwei Karten behandelt die Masterkarte normalerweise die obere Hälfte des Bildes, während die Slave-Karte die untere Hälfte behandelt.

Die zwei (oder mehr) Karten werden über die SLI Bridge oder den SLI Connector verbunden. Der Hauptzweck der SLI-Brücke besteht darin, eine Verbindung zwischen den Karten herzustellen und den Karten zu ermöglichen, eine Kommunikationsspur zwischen ihnen aufzubauen. Ohne die SLI-Brücke gibt es zwar eine Möglichkeit, mehrere Karten auszuführen, die Spezifikationen stimmen jedoch nicht überein, und die Ergebnisse sind normalerweise sehr schlecht. SLI Bridge reduziert die Bandbreitenbeschränkungen und kann Daten direkt zwischen den Karten senden. Die drei Arten von SLI-Brücken sind:

• Standardbrücke (400-MHz-Pixeltakt, 1 GB / s Bandbreite): Dies ist eine Standardbrücke, die in Motherboards enthalten ist, die SLI bis 1920 × 1080 und 2560 × 1440 bei 60 Hz unterstützen.
• LED-Brücke (540 MHz Pixel Clock): Empfohlen für Monitore bis 2560 × 1440 bei 120 Hz + und 4K. Es kann nur mit einer erhöhten Pixeluhr betrieben werden, wenn die GPU diese Uhr unterstützt. Es wird von Nvidia sowie einer Vielzahl von AIB-Partnern verkauft.
• High-Bandwidth Bridge oder SLI HB Bridge (650 MHz Pixel Clock und 2 GB / s Bandbreite): Dies ist die schnellste Brücke und wird exklusiv von Nvidia verkauft. Es wird für Monitore bis 5K und Surround empfohlen. SLI HB Bridges sind nur in 2-Wege-Konfigurationen erhältlich, daher sind Setups mit mehr als 2 Karten hier kein Glück.

Wirkmechanismus von SLI

SLI arbeitet mit zwei Hauptmethoden. Eines davon ist SFR oder Split Frame Rendering, bei dem das System das gerenderte Bild analysiert, um die Last auf die in SLI verbundenen GPUs aufzuteilen. Der Rahmen wird durch eine horizontale Linie in zwei Teile geteilt. Die Platzierung der Linie hängt von der Geometrie der Szene ab. Der Hauptentscheidungsfaktor für die Platzierung der Linie wäre die Komplexität der Last, die die Szene in verschiedenen Bereichen erfordert. Wenn eine der Karten den oberen Teil einer Szene mit dem Himmel rendert, ist die Linie im Bild niedriger, um den Lastunterschied zwischen den beiden Karten auszugleichen.

Eine andere Art und Weise, wie SLI funktioniert, ist AFR oder Alternate Frame Rendering, was ziemlich einfach ist. Bei dieser Methode wird jeder zweite Frame von einer anderen GPU gerendert. Eine der Karten rendert alle ungeraden Frames und eine alle geraden Frames. AFR hat nachweislich eine bessere Framerate als SFR, führt jedoch eine neue Form von Artefakten ein, die als Mikro-Stottern bekannt ist. Selbst wenn die Framerate ausreichend hoch ist, kann Mikrostottern die wahrgenommene Glätte des Bildes durch eingeführte Mini-Ruckler zwischen Frames aufgrund des variablen Tempos, mit dem die Karten im AFR arbeiten, beeinträchtigen.

Aufstieg und Fall von SLI

SLI wurde während der Grafikkartenserien Kepler, Maxwell und Pascal immer beliebter, seitdem ist es jedoch stetig und drastisch zurückgegangen. Selbst während der Ära der GTX 1000-Grafikkartenserie von Nvidia schwand die Popularität von SLI. Sicher, SLI-Grafikkarten bieten eine bessere Leistung als eine einzelne GPU und sehen sogar fantastisch aus, wenn sie in einem Gehäuse installiert sind, aber SLI hatte in erster Linie mehr Probleme als Vorteile.

Zunächst mussten Sie überprüfen, ob Ihr Motherboard SLI unterstützt. Dies war ein wichtiger Schritt, da einige Motherboards SLI, einige Crossfire und einige beide unterstützten, während andere keines von beiden unterstützten. Danach musste man identische Grafikkarten haben. Dies war eine schwierige Frage, da das Wertversprechen im Vergleich zu einer einzelnen Grafikkarte mit besserer Leistung stark verzerrt war. Die Grafikkarten mussten das gleiche Modell und die gleiche Serie sein, und sogar derselbe Hersteller früher, aber das wurde später etwas erleichtert. Der Betrieb mehrerer Grafikkarten erforderte auch ein kräftiges und teures Netzteil (über das Sie mehr erfahren können .) genau hier), und die Thermik musste ebenfalls überwacht und gesteuert werden, da mehrere leistungshungrige Karten in unmittelbarer Nähe zueinander liefen.

Die wahre Achillesferse des gesamten SLI-Ökosystems war die Spielunterstützung. Nicht alle Spiele unterstützten SLI, und selbst diejenigen, die dies taten, lieferten unter Berücksichtigung der zusätzlichen Investition unscheinbare Leistungssteigerungen. In den meisten Fällen wäre es viel besser gewesen, eine leistungsstärkere Einzelgrafikkarte als zwei schwächere zu kaufen und in SLI zu integrieren. Im Laufe der Jahre hat sich die Unterstützung für SLI noch verschlechtert, und Entwickler haben in modernen Spielen selten darüber nachgedacht. Schließlich kam der Todesstoß von niemand anderem als Nvidia selbst, der die Unterstützung für SLI von einem Großteil seiner Grafikkarten-Palette beendete. Ab der Turing-Reihe von GPUs unterstützt nur der Beste der Besten, der RTX 3090, SLI. Dies bedeutet, dass SLI für allgemeine Verbraucher in Bezug auf Spiele praktisch tot ist.

Was ist NVLink?

Mit der Turing-Reihe von Grafikkarten brachte Nvidia eine neue Technologie zum Verbinden mehrerer Grafikkarten mit, die als NVLink bekannt ist. Es ist eine Schnittstelle mit einem Vielfachen der Bandbreite wie die alte SLI-Schnittstelle und hat auch viele zusätzliche Macken und Funktionen. Technisch gesehen handelt es sich um eine drahtgebundene serielle mehrspurige Nahbereichskommunikationsverbindung auf Kommunikationsbasis. Ein ziemlicher Schluck, nicht wahr? Allgemeiner ausgedrückt ist es eine verbesserte Verbindungsschnittstelle zwischen mehreren Nvidia-Grafikkarten, die mehr Vorteile und Funktionen verspricht als das alte SLI.

NVLink kann als der Versuch von Nvidia angesehen werden, den Marktanteil von Multi-GPUs, der im Jahr 2020 zurückgegangen ist, zurückzugewinnen. Diese Technologie verspricht, das Spielen mit mehreren Grafikkarten in naher Zukunft zu einer wünschenswerten und hocheffizienten Methode zu machen. NVLink ist im Wesentlichen eine viel schnellere Brücke als SLI und zielt darauf ab, die Latenzlücke zwischen den beiden Grafikkarten zu schließen. Der technische Marketingdirektor von Nvidia, Tom Peterson, sagt diesbezüglich Folgendes:

Er fügte hinzu, dass NVLink eher ein Zukunftsplan als eine aktuelle Lösung sei:

Es scheint, dass Nvidia tatsächlich eher auf die Zukunft von NVLink als auf die Gegenwart setzt. Nvidia weiß, dass die Unterstützung für mehrere GPUs derzeit ziemlich enttäuschend ist. Daher möchten sie eine Technologie einführen, die nicht nur versucht, die Perspektive der Spieleentwickler zu ändern, sondern auch die Ansichten des allgemeinen Verbrauchers in Bezug auf mehrere GPUs Unterstützung.

Wie funktioniert NVLink?

Im Gegensatz zu SLI verwendet NVLink Mesh-Netzwerke, eine Netzwerktopologie, bei der die Infrastrukturknoten auf nicht hierarchische Weise direkt verbunden sind. Auf diese Weise können die Informationen von jedem Knoten einzeln weitergeleitet werden, anstatt über einen bestimmten Knoten weitergeleitet zu werden. Außerdem können sich die Knoten dynamisch selbst organisieren, was eine dynamische Verteilung der Workloads ermöglicht. NVLink gewinnt seine Hauptstärke durch diesen Mechanismus, nämlich seine Geschwindigkeit.

NVLink hat auch die Master-Slave-Beziehung der SLI-Implementierung abgeschafft, sondern behandelt jeden Knoten gleich, was die Rendergeschwindigkeit erheblich verbessert. Im Gegensatz zu SLI hat NVLink den Vorteil, dass auf die Speicher beider Grafikkarten jederzeit zugegriffen werden kann. Dies ist auf die unglaubliche Implementierung von NVLink im Mesh-Netzwerk zurückzuführen. Im Wesentlichen ist die Beziehung der NVLink-Karten bidirektional und die beiden verbundenen Karten wirken als eine.

Die Geschwindigkeit der NVLink-Schnittstelle spiegelt sich in der Bandbreite ihrer Bridges wider. Während selbst die besten SLI-Bridges bestenfalls eine Bandbreite von 2 GB / s hatten, verspricht eine NVLink-Bridge in einigen Fällen umwerfende 200 GB / s. Zugegeben, die NVLink-Bridges mit 160 und 200 GB / s sind auf die professionellen GPUs von Nvidia, die Quadro GP100 und die GV100, beschränkt. Diese Zahlen sind jedoch immer noch ein Beweis für den unglaublichen Sprung in der Bandbreite der NVLink-Schnittstelle über SLI. Hochkarätige GPUs wie der TITAN RTX oder 2080Tis können in den meisten Fällen mit einer potenziellen Bandbreite von satten 100 GB / s rechnen.

Lohnt sich NVLink?

Hat Nvidias NVLink endlich die Probleme beim Rendern mehrerer GPUs in Spielen behoben? Nun, die Antwort ist immer noch nein. Während NVLink einige positive Fortschritte in die richtige Richtung gemacht hat, insbesondere bei der Methode, bei der beide Karten im Vergleich zu SLI eingesetzt werden, war das Problem mit SLI nie wirklich die Methodik. Das eigentliche Problem hinter dem Multi-GPU-Ökosystem ist die Spielunterstützung. Selbst mit NVLink fällt es den meisten heutigen Spielen schwer, mehr als eine GPU zu nutzen. Angesichts der Kosten für zwei Grafikkarten und der geringen bis gar keinen Leistungsverbesserung in den meisten Szenarien wäre es unklug, in NVLink für Consumer-Anwendungen wie Spiele zu investieren.

Für professionelles Arbeiten könnte NVLink genau das richtige Upgrade sein. Für Leute, die mit Quadro-GPUs oder Karten von Nvidia arbeiten RTX A6000NVLink kann eine große Hilfe sein, um nicht nur die Leistung des Renderns zu verbessern, sondern auch, weil NVLink den Gesamtspeicher beider Karten zur Verfügung stellt, was bei professionellen Workloads eine große Hilfe sein kann.

Für die meisten Spieler ist es jedoch besser, eine einzelne Grafikkarte zu wählen, die sofort mehr Leistung bietet, als zwei schwächere Karten zu kaufen und sie über NVLink oder SLI zu verbinden.

Letzte Worte

Der SLI von Nvidia war bei seiner Einführung eine interessante und attraktive Technologie und gewann bald an Popularität, da er während der Maxwell- und Pascal-Ära potenziell und von Entwicklern angemessen unterstützt wurde. Der Höhepunkt von SLI war jedoch nur von kurzer Dauer, da sich die Branche schnell weiterentwickelte und SLI in der Vergangenheit sowohl von den Entwicklern als auch von den Spielern verlassen wurde, die die Technologie zugunsten einzelner, leistungsstärkerer GPUs aufgaben.

Nvidia hat versucht, den Markt für mehrere GPUs neu zu erfinden, indem NVLink eingeführt wurde, eine wesentlich verbesserte Verbindung gegenüber SLI. Dennoch können viele der Probleme, die SLI in erster Linie plagen, nicht gelöst werden. Dies macht es für Gamer im Jahr 2020 zu einer schwierigen Empfehlung, wenn leistungsstärkere Einzelgrafikkarten zuverlässig und zu günstigeren Kosten ein besseres Erlebnis bieten können.