システムで複数のグラフィックスカードを使用できるようになって以来、2、3、または4つのグラフィックスカードが同時にインストールされた獣のようなマシンを熱狂的に切望するのを見てきました。複数のグラフィックカードを搭載したPCは、業界が提供しなければならない最高のものであると考えられていました。 Nvidia GeForce GTX690やAMDR9295×2などのカードを使用して、複数のGPUが同じグラフィックカードに詰め込まれているのを見たこともあります。しかし、その誇大宣伝と栄光のすべてで、複数のGPUシステムが実際に離陸したようには見えませんでした。それらの人気は、複数のGPUシステムのピーク直後に急速かつ急激な低下に遭遇しました。この衰退にはいくつかの要因が関係しており、そのうちの1つは、グラフィックカードを相互に接続するために使用されたブリッジシステムの信頼性の低さでした。
SLIの2枚のNvidiaGeForce GTX 1080グラフィックスカード–画像：Nvidia
2つ以上のグラフィックカードを相互に接続するNvidiaの手法は、Scalable LinkInterfaceの略であるSLIとして知られていました。これは、Nvidiaが1998年に導入した3dfx Interactiveから購入したテクノロジーです。基本的に、SLIは、並列処理アルゴリズムを使用して2つ以上のグラフィックカードを単一の出力にリンクするために確立されたNvidiaのマルチGPUテクノロジーのブランド名です。 NvidiaのライバルであるAMDも、そのバージョンのテクノロジーを導入しました。これはCrossfireとして知られています。
SLIはどのように機能しますか？
SLIシステムのグラフィックカードはマスタースレーブ構成で動作します。つまり、負荷がすべてのカードに均等に分散されているにもかかわらず、カードの1つに「マスター」の役割が割り当てられます。 「スレーブ」カードはレンダリングを終了すると、出力をマスターに送信します。マスターは2つのレンダリングを組み合わせて、出力画像をモニターに配信します。 2カード構成では、通常、マスターカードがイメージの上半分を処理し、スレーブカードが下半分を処理します。
SLIの仕組み–画像：LinusTechのヒント
2つ（またはそれ以上）のカードは、SLIブリッジまたはSLIコネクタを介して接続されます。 SLIブリッジの主な目的は、カード間の接続を確立し、カードがカード間の通信レーンを確立できるようにすることです。 SLIブリッジがないと、複数のカードを実行することは可能ですが、仕様の不一致があり、通常、結果は非常に悪くなります。 SLI Bridgeは帯域幅の制約を軽減し、カード間で直接データを送信できます。 SLIブリッジの3つのタイプは次のとおりです。
- 標準橋 （400 Mhzピクセルクロック、1GB / s帯域幅）：これは、最大1920×1080および2560×1440 @ 60HzのSLIをサポートするマザーボードに含まれる標準ブリッジです。
- LEDブリッジ （540 MHzピクセルクロック）：2560×1440 @ 120 Hz +および4Kまでのモニターに推奨されます。 GPUがそのクロックをサポートしている場合にのみ、増加したピクセルクロックで動作できます。これは、NvidiaおよびさまざまなAIBパートナーによって販売されています。
- 高帯域幅ブリッジまたはSLIHBブリッジ （650MHzピクセルクロックおよび2GB / s帯域幅）：これは最速のブリッジであり、Nvidiaによって独占的に販売されています。最大5Kおよびサラウンドのモニターに推奨されます。 SLI HBブリッジは、2ウェイ構成でのみ使用できるため、2枚以上のカードを使用するセットアップはここでは不運です。
SLIの作用機序
SLIは、2つの主要な方法を使用して機能します。それらの1つは、SFRまたはスプリットフレームレンダリングです。このレンダリングでは、システムがレンダリングされた画像を分析して、SLIに接続されているGPU間で負荷を分割します。フレームは水平線を使用して2つに分割されます。線の配置は、シーンのジオメトリによって異なります。線の配置の主な決定要因は、シーンがさまざまな領域で要求する負荷の複雑さです。カードの1つが空のあるシーンの上部をレンダリングしている場合、2つのカード間の負荷の差を補正するために、画像の線が低くなります。
SLIが機能するもう1つの方法は、AFRまたはAlternate FrameRenderingです。これは非常に簡単です。この方法では、1つおきのフレームが異なるGPUによってレンダリングされます。カードの1つはすべての奇数フレームをレンダリングし、もう1つはすべての偶数フレームをレンダリングします。 AFRはSFRよりも優れたフレームレートを備えていることが証明されていますが、マイクロスタッターと呼ばれる新しい形式のアーティファクトが導入されています。フレームレートが十分に高い場合でも、カードがAFRで動作するペースが変動するため、マイクロスタッターはフレーム間にミニスタッターを導入することにより、画像の知覚される滑らかさに影響を与える可能性があります。
SLIの上昇と下降
SLIは、Kepler、Maxwell、およびPascalシリーズのグラフィックスカードで人気を博しましたが、それ以来、絶え間なく大幅に減少しています。 NvidiaのグラフィックスカードのGTX1000シリーズの時代でさえ、SLIの人気は低下していました。確かに、SLIグラフィックスカードは単一のGPUよりも優れたパフォーマンスを提供でき、ケース内にインストールした場合でも見栄えがしますが、そもそもSLIの利点よりも多くの問題がありました。
まず、マザーボードがSLIをサポートしているかどうかを確認する必要がありました。一部のマザーボードはSLIをサポートし、一部はCrossfireをサポートし、一部は両方をサポートし、その他はどちらもサポートしなかったため、これは重要なステップでした。その後、同じグラフィックカードが必要になりました。これは、パフォーマンスの高いシングルグラフィックスカードと比較して、バリュープロポジションが実際に歪曲されたため、難しいものでした。グラフィックカードは同じモデルとシリーズである必要があり、以前は同じメーカーでさえも、後でいくらか緩和されました。複数のグラフィックカードを実行するには、頑丈で高価な電源ユニットも必要でした（詳細についてはこちらをご覧ください）。 ここに ）、また、電力を大量に消費する複数のカードが互いに近接して動作しているため、サーマルも監視および制御する必要がありました。
このようなSLIセットアップを実行するには、多くの電力が必要です–画像：GPUMag
SLIエコシステム全体の本当のアキレス腱はゲームのサポートでした。すべてのゲームがSLIをサポートしているわけではなく、サポートしているゲームでさえ、追加の投資を考慮に入れると、パフォーマンスが印象的ではありませんでした。ほとんどの場合、2枚の弱いカードよりも強力な1枚のグラフィックカードを購入してSLIに入れるほうがはるかに良いでしょう。何年にもわたって、SLIのサポートはさらに悪化し、開発者は最近のゲームでSLIについて考えることはめったにありません。最後に、致命的な打撃は、グラフィックカードラインナップの大部分からSLIのサポートを終了したNvidia自体から来ました。 GPUのチューリングラインナップの時点で、SLIをサポートしているのは最高のRTX3090だけです。これは、ゲームに関する限り、一般消費者向けのSLIは事実上死んでいることを意味します。
NVLinkとは何ですか？
グラフィックカードのチューリングラインナップにより、NvidiaはNVLinkと呼ばれる複数のグラフィックカードを接続するための新しいテクノロジーをもたらしました。これは、古いSLIインターフェイスの何倍もの帯域幅を備えたインターフェイスであり、さらに多くの癖や機能があります。技術的に言えば、これは有線ベースの通信プロトコルのシリアルマルチレーン近距離通信リンクです。かなり一口ですね。より一般的に言えば、これは複数のNvidiaグラフィックカード間の改善された接続インターフェイスであり、古いSLIよりも多くの利点と機能を約束します。
NVLinkは帯域幅の大幅な向上を約束します–画像：Nvidia
NVLinkは、2020年に減少したマルチGPUの市場シェアを取り戻そうとするNvidiaの試みと考えることができます。このテクノロジーは、近い将来、複数のグラフィックカードを使用したゲームを望ましい非常に効率的な方法にすることを約束します。 NVLinkは本質的にSLIよりもはるかに高速なブリッジであり、2枚のグラフィックカード間の遅延ギャップを埋めることを目的としています。 NvidiaのテクニカルマーケティングディレクターであるTomPetersonは、この点に関して次のように述べています。
「そのブリッジはゲームに表示されます。つまり、あるGPUを調べ、別のGPUを調べて、別のことを行うアプリが登場する可能性があります」とPetersen氏は説明します。 「マルチGPUコンピューティングの問題は、あるGPUから別のGPUへの遅延がはるかに遠いことです。 PCIeを通過する必要があり、メモリを通過する必要があります。トランザクションの観点からは非常に長距離です。」…。「NVLinkはそれをすべて修正します。そのため、NVLinkはGPUからGPUへの転送のレイテンシーを大幅に短縮します。つまり、帯域幅だけでなく、GPUのメモリが私にどれだけ近いかということです。リンクを越えたそのGPU…私はそれを遠い親戚ではなく私の兄弟として考えることができます。」
彼はさらに、NVLinkは現在のソリューションではなく、将来の計画であると付け加えました。
「将来の基盤を築きたいので、ブリッジについてもっと考えてください」…」そしてそれが機能し、ブリッジが展開され、人々がこれが100GB / sのブリッジであることを理解すると、ゲーム開発者はそれを参照してください。」
Nvidiaは実際には現在ではなくNVLinkの将来に力を入れているようです。 Nvidiaは、マルチGPUのサポートが現時点ではかなり残念であることを知っているため、ゲーム開発者の視点だけでなく、マルチGPUに関する一般消費者の見方も変えようとするテクノロジーを導入したいと考えています。サポート。
NVLinkはどのように機能しますか？
SLIとは異なり、NVLinkは、インフラストラクチャノードが非階層的な方法で直接接続するネットワークトポロジであるメッシュネットワーキングを使用します。これにより、特定の1つのノードを経由するのではなく、各ノードが情報を個別に中継できます。また、ノードが動的に自己組織化できるため、ワークロードの動的な分散が可能になります。 NVLinkは、その速度であるこのメカニズムからその主な強みを獲得します。
NVLinkは、SLI実装のマスターとスレーブの関係も廃止しました。むしろ、各ノードを同等に扱い、レンダリング速度を大幅に向上させます。 SLIとは異なり、NVLinkには、両方のグラフィックカードのメモリにいつでもアクセスできるという利点があります。これは、NVLinkの信じられないほどのメッシュネットワーク実装によるものです。基本的に、NVLinkカードの関係は双方向であり、接続された2つのカードが1つとして機能します。
NVLinkの仕組み–画像：LinusTechのヒント
NVLinkインターフェースの速度は、そのブリッジの帯域幅に反映されます。最高のSLIブリッジでさえ帯域幅はせいぜい2GB / sでしたが、NVLinkBridgeは場合によっては驚異的な200GB / sを約束します。確かに、160 GB / sと200GB / sのNVLinkブリッジは、それぞれNvidiaのプロフェッショナルグレードのGPUであるQuadro GP100とGV100に制限されていますが、これらの数値は、SLIを介したNVLinkインターフェイスの帯域幅の驚異的な飛躍の証です。 TITAN RTXや2080Tisのような一流の愛好家のGPUは、ほとんどの場合、なんと100 GB / sの潜在的な帯域幅を期待できます。
NVLinkは価値がありますか？
では、NvidiaのNVLinkは、ゲームでの複数GPUレンダリングの問題を最終的に修正しましたか？まあ、答えはまだノーです。 NVLinkは正しい方向にいくつかの前向きな進歩を遂げましたが、特にSLIと比較して両方のカードを活用する方法では、SLIの問題は実際には方法論ではありませんでした。マルチGPUエコシステムの背後にある本当の問題は、ゲームのサポートです。 NVLinkを使用しても、今日のほとんどのゲームでは、複数のGPUを活用するのに苦労しています。 2枚のグラフィックカードのコストと、ほとんどのシナリオでパフォーマンスがほとんどまたはまったく向上しないことを考慮すると、ゲームなどのコンシューマーアプリケーション用にNVLinkに投資するのは賢明ではありません。
NVLinkとSLIブリッジ–画像：Nvidia
専門的な仕事の場合、NVLinkは必要なアップグレードにすぎない可能性があります。 NvidiaのQuadroGPUまたは次のようなカードを使用している人向け RTX A6000 、NVLinkは、レンダリングのパフォーマンスを向上させるだけでなく、両方のカードの合計メモリを利用できるようにするため、プロのワークロードで大きな助けとなる可能性があります。
ただし、ほとんどのゲーマーにとって、すぐに使用できるパフォーマンスが高い1枚のグラフィックカードを選択する方が、2枚の弱いカードを購入してNVLinkまたはSLI経由で接続するよりも優れています。
最後の言葉
NvidiaのSLIは、最初に発売されたときは興味深く魅力的なテクノロジーでしたが、マクスウェルとパスカルの時代の開発者からの潜在的でややまともなサポートにより、すぐに人気を博しました。ただし、業界が急速に前進し、SLIは過去に残され、開発者とゲーマーの両方が単一のより強力なGPUを支持してテクノロジーを放棄したため、SLIのピークは短命でした。
Nvidiaは、SLIを介した大幅に改善された接続であるNVLinkを起動することにより、複数のGPUの市場を再発明しようとしましたが、それでも、そもそもSLIを悩ませている問題の多くを解決できません。これにより、2020年には、より強力な単一のグラフィックスカードがより優れたエクスペリエンスを確実に、より安価に提供できる場合、ゲーマーに強く推奨されます。
