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    Os jogos com GPU dupla retornarão?


    Principais conclusões

    • GPU SLI e CrossFire estão desatualizados devido a vários problemas e retornos decrescentes, mas as GPUs Multi-Chip oferecem esperança para melhorias futuras.
    • DirectX 12 Ultimate oferece suporte multi-GPU explícito, mas poucos jogos realmente utilizam esse recurso devido aos desafios para os desenvolvedores.
    • A solução inovadora da Apple de conectar várias GPUs discretas dentro de um sistema em um chip resultou em uma experiência quase perfeita para os usuários.


    Se uma GPU é boa, então certamente duas GPUs são melhores? Durante uma boa parte da história da GPU, esse foi o caso, mas hoje em dia você não pode simplesmente colocar uma segunda placa de vídeo no seu PC e obter um aumento na taxa de quadros. Por que? Além disso, quando poderemos fazer isso de novo?


    Como o SLI e (também) o SLI introduziram jogos com GPU dupla

    O pioneiro do acelerador gráfico Voodoo introduziu o SLI ou “Scan-Line Interleave” nos anos 90. Isso permite conectar duas de suas placas Voodoo (que deveriam ser idênticas), permitindo que cada placa renderize uma linha alternada do quadro. Teoricamente, isto duplicaria o seu poder de renderização, mas na prática o aumento nunca foi tão linear.


    Com o fim do Voodoo (e sua tecnologia adquirida pela NVIDIA), o SLI retornaria com as GPUs da NVIDIA, mas desta vez era a abreviação de “Scalable Link Interface”. ATi (agora AMD) foi e continua sendo o principal concorrente da NVIDIA, e sua tecnologia equivalente CrossFire fez praticamente a mesma coisa. As placas, ou às vezes duas a quatro GPUs na mesma placa, eram conectadas por meio de um barramento especial de alta largura de banda que permitia o compartilhamento rápido de informações e, assim, a carga de trabalho de renderização.

    A maneira exata como isso funcionava dependia da implementação, mas geralmente as GPUs renderizavam quadros alternados ou cada quadro seria dividido em um padrão quadriculado de regiões, e cada uma das GPUs trabalharia em sua parcela de patches.

    O dia em que SLI e Crossfire morreram

    Quando SLI ou CrossFire funcionavam, permitiam um desempenho mais rápido do que qualquer GPU poderia atingir, mas havia problemas comuns. As chamadas “micro” interrupções causadas por problemas de sincronização e restrições de largura de banda arruinariam a experiência mesmo se o contador de FPS estivesse alto. Além disso, o dimensionamento do desempenho tornou o cálculo do custo-desempenho insustentável para a maioria das pessoas. Adicionar uma segunda placa não duplicaria o seu desempenho, mas talvez o aumentaria em 70% se você tivesse sorte. Uma terceira ou quarta carta diminuiria ainda mais os retornos. Em muitos casos, essa quarta carta literalmente não faria nada!


    No entanto, os entusiastas ainda estavam dispostos a pagar qualquer coisa para obter o melhor desempenho, então o SLI ainda sobreviveu como um recurso, mas sua sentença de morte veio quando os jogos pararam de suportá-lo. A implementação do SLI não é apenas um trabalho extra para um desenvolvedor que atende a uma fatia muito pequena de seu mercado, mas a forma como os jogos são renderizados se tornou uma opção inadequada para o SLI.

    Os mecanismos de jogos modernos geralmente usam dados de frames anteriores para melhorar os frames atuais ou para renderizá-los, com vários buffers e pilhas de dados que precisam ser deslocados. O resultado final total é que SLI e Crossfire não são adequados para o funcionamento desses motores de jogo porque os dados anteriores ou o conteúdo desses buffers não podem ser transferidos com rapidez suficiente.

    Apple pode unir GPUs

    Maçã


    Conectar duas placas gráficas com um cabo pode não ser bom o suficiente para permitir que a tecnologia multi-GPU funcione bem em jogos modernos ou aplicativos 3D, mas a Apple parece ter resolvido esse problema criando uma conexão incrivelmente rápida entre suas GPUs. Ao fazer várias cópias de seus módulos de sistema em um chip da Apple Silicon e essencialmente colá-los com conectores de borda de largura de banda ultra-alta, o problema praticamente desaparece.

    Melhor ainda, não há necessidade de os desenvolvedores de software levarem isso em consideração. Para um jogo ou outro aplicativo, tudo parece uma grande GPU lógica, embora existam várias GPUs discretas dentro de algo como um Apple M1 Ultra ou M3 Max. O dimensionamento não é perfeito, ainda há alguma penalidade de sobrecarga, mas não está longe disso dependendo do aplicativo em questão.

    Directx 12 suporta multi-GPU

    Técnicas como SLI são gerenciadas pelos drivers e pela implementação do fabricante da GPU. Um desenvolvedor precisa ajustar seu mecanismo de jogo para SLI, mas os detalhes básicos de como o trabalho é compartilhado entre as placas não estão sob seu controle.


    A versão mais recente do DirectX no momento em que este livro foi escrito é DirectX 12 Ultimate, e esta API (Application Programming Interface) possui um recurso conhecido como suporte multi-GPU “explícito”. Isso significa que, se um computador tiver mais de uma GPU, o desenvolvedor pode controlar com precisão qual trabalho é dado a cada chip e como tudo é costurado.

    As GPUs não precisam ser do mesmo modelo ou mesmo da mesma marca! Então, no papel, isso parece incrível, mas apesar de ter sido incorporado ao DirectX 12, poucos jogos realmente o suportam. Só posso presumir que é um fardo significativo para os desenvolvedores, mais uma vez, atender a um pequeno grupo de pessoas que possuem várias GPUs. Embora tecnicamente os laptops com GPUs integradas e dedicadas contassem, a GPU integrada provavelmente não ajudaria o suficiente para compensar a complexidade técnica.

    GPUs multichip estão chegando!

    Em agosto de 2022, escrevi que as GPUs Multi-Chip Module (MCM) podem ser o futuro dos gráficos. Um tanto semelhante ao design de “chiplet” da AMD para suas CPUs, essas matrizes de GPU contêm várias GPUs discretas conectadas por uma conexão extremamente rápida no estilo da solução da Apple.


    A GPU Blackwell B200 da NVIDIA é oficialmente a primeira GPU NVIDIA MCM que esperamos chegar aos cartões de consumo, e a AMD tem patentes para GPUs estilo chiplet ao ar livre também. Esperançosamente, isso terá um efeito no custo das placas de última geração e abrirá uma área totalmente nova de aumento de desempenho para GPUs, uma vez que a prática de fabricar chips cada vez maiores com altas taxas de falhas está claramente caminhando para um beco sem saída.


    Portanto, embora seja improvável que os dias de ter múltiplas GPUs para renderização gráfica (ainda fazemos isso para outros tipos de trabalhos) ou de ter dois pacotes de chips discretos em uma única placa retornem, o futuro parece cada vez mais construído a partir de arrays. de GPUs em um único dado, agindo como um só.

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