Kommer Dual-GPU Gaming någonsin tillbaka?

Nyckelalternativ

GPU SLI och CrossFire är föråldrade på grund av flera problem och minskande avkastning, men Multi-Chip GPU:er ger hopp om framtida förbättringar.
DirectX 12 Ultimate ger explicit stöd för flera GPU, men få spel använder faktiskt den här funktionen på grund av utmaningar för utvecklare.
Apples innovativa lösning för att ansluta flera diskreta GPU:er inuti ett system-på-ett-chip resulterade i en nästan sömlös upplevelse för användarna.

Om en GPU är bra, då är väl två GPU:er bra? För en bra bit av GPU-historiken var det fallet, men nuförtiden kan du inte bara slå ett andra grafikkort i din PC och få en ökning av bildhastigheten. Varför? Dessutom, när kan vi göra det igen?

Hur SLI och (även) SLI introducerade Dual-GPU Gaming

Den tidiga grafikacceleratorpionjären Voodoo introducerade SLI eller "Scan-Line Interleave" på 90-talet. Detta låter dig koppla ihop två av deras Voodoo-kort (som måste vara identiska), vilket låter varje kort återge en omväxlande linje i ramen. Teoretiskt sett skulle detta fördubbla din renderingsstyrka, men i praktiken var ökningen aldrig så linjär.

Med Voodoos bortgång (och dess teknologi köpt av NVIDIA) skulle SLI göra en återkomst med NVIDIAs GPU:er, men den här gången var det en förkortning för “Scalable Link Interface”. ATi (nu AMD) var och förblir NVIDIAs primära konkurrent, och dess motsvarande teknologi CrossFire gjorde ungefär samma sak. Korten, eller ibland två till fyra GPU:er på samma kort, var anslutna med en speciell högbandbreddsbuss som lät dem dela information snabbt, och så att de kunde dela renderingsarbetsbelastningen.

Det exakta sättet detta fungerade berodde på implementeringen, men vanligtvis skulle GPU:erna återge alternerande ramar eller så skulle varje ram delas upp i ett rutmönster av regioner, och GPU:erna skulle var och en arbeta på sin del av patchar.

Dagen SLI och Crossfire dog

När SLI eller CrossFire fungerade tillät det prestanda snabbare än någon enskild GPU kunde uppbringa, men det fanns vanliga problem. Så kallad "mikro" stamningar orsakade av synkroniseringsproblem och bandbreddsbegränsningar skulle förstöra upplevelsen även om FPS-räknaren var hög. Dessutom gjorde prestandaskalning kostnad-till-prestanda-beräkningen ohållbar för de flesta. Att lägga till ett andra kort skulle inte fördubbla din prestation, men kanske öka den med 70 % om du hade tur. Ett tredje kort eller ett fjärde skulle minska avkastningen ännu mer. I många fall skulle det fjärde kortet bokstavligen göra ingenting!

Entusiaster var dock fortfarande villiga att betala vad som helst för att få bästa prestanda, så SLI levde fortfarande kvar som en funktion, men dödsstöten kom när spel slutade stödja det. Inte bara är det extra arbete för en utvecklare att implementera SLI för en mycket liten del av sin marknad, utan även hur spel renderas har blivit en dålig passform för SLI.

Moderna spelmotorer använder ofta data från tidigare ramar för att förbättra nuvarande bildrutor eller för att rendera dem, med olika buffertar och högar av data som måste flyttas runt. Det totala slutresultatet är att SLI och Crossfire passar dåligt för hur dessa spelmotorer fungerar eftersom tidigare data eller innehållet i dessa buffertar inte kan flyttas runt tillräckligt snabbt.

Apple kan limma ihop GPU:er

Att koppla ihop två grafikkort med en kabel kanske inte är tillräckligt bra för att multi-GPU-tekniken ska fungera bra i moderna spel eller 3D-appar, men Apple verkar ha löst det här problemet genom att skapa en vansinnigt snabb anslutning mellan deras GPU:er. Genom att ta flera kopior av deras Apple Silicon-system-på-ett-chip-moduler och i princip limma ihop dem med kantkontakter med ultrahög bandbredd, försvinner problemet nästan.

Ännu bättre, det finns inget behov av mjukvaruutvecklare att ta hänsyn till detta. För ett spel eller annan applikation ser det hela bara ut som en stor logisk GPU, även om det finns flera diskreta GPU:er inuti något som en Apple M1 Ultra eller M3 Max. Skalningen är inte perfekt, det finns fortfarande ett visst straff, men det är inte långt ifrån det beroende på vilken app det gäller.

Directx 12 stöder multi-GPU

Tekniker som SLI hanteras av drivrutinerna och implementeringen av GPU:s tillverkare. En utvecklare måste ställa in sin spelmotor för SLI, men de faktiska muttrarna och bultarna för hur arbetet delas mellan korten under huven är inte under deras kontroll.

Den senaste versionen av DirectX när detta skrivs är DirectX 12 Ultimate, och detta API (Application Programming Interface) har en funktion som kallas "explicit" stöd för flera GPU. Detta innebär att om en dator har mer än en GPU kan utvecklaren exakt kontrollera vilket arbete som ges till varje chip och hur det hela sys ihop.

GPU:erna behöver inte vara av samma modell eller ens samma märke! Så på pappret låter det här fantastiskt, men trots att det här är inbakat i DirectX 12 har väldigt få spel faktiskt stött det. Jag kan bara anta att det är en betydande börda för utvecklare att återigen tillgodose en liten grupp människor som har flera GPU:er. Även om tekniskt sett skulle bärbara datorer med integrerade och dedikerade GPU:er räknas, den integrerade GPU:n skulle sannolikt inte hjälpa tillräckligt för att göra det värt den tekniska komplexiteten.

Multi-Chip GPU:er kommer!

I augusti 2022 skrev jag att Multi-Chip Module (MCM) GPU:er kan vara grafikens framtid. Något som liknar AMDs "chiplet" design för sina CPU:er, dessa GPU-matriser innehåller flera diskreta GPU:er anslutna med en extremt snabb anslutning i samma stil som Apples lösning.

NVIDIAs Blackwell B200 GPU är officiellt den första NVIDIA MCM GPU som förhoppningsvis kommer att sippra ner till konsumentkort, och AMD har patent på chipletliknande GPU:er också i det fria. Detta kommer förhoppningsvis att ha en effekt på kostnaden för avancerade kort, och öppna ett helt nytt område med ökad prestanda för GPU:er, eftersom bruket att göra större och större kretsar med hög felfrekvens helt klart är på väg mot en återvändsgränd.

Så även om dagarna med att ha flera GPU:er för grafikrendering (det gör vi fortfarande för andra typer av jobb) eller att ha två diskreta chippaket på ett enda kort är osannolikt att någonsin återvända, ser framtiden mer ut och mer som ska byggas från arrayer av GPU:er på en enda tärning, som fungerar som en.