ATI CrossFire: "перекрестный огонь" с двух платформ / Видеокарты

Реалии жизни таковы, что если вы не профессиональный гонщик, поп-звезда или фанатеющий геймер, вряд ли вам придет в голову обзаводиться собственным болидом Formula 1, массивным бриллиантовым кольцом в нос или компьютером с двумя графическими картами. Почему? Нельзя сказать, что все эти вещи - явления исключительно имиджевого плана, или, например, предметы роскоши, пользование которыми предполагает вхождение в какую-то элиту. Скорее, в дело вступает вопрос целесообразности - как правило, нет никакого смысла тратиться на предметы (даже при наличии возможности), заведомо обреченными на бесполезность в повседневной жизни.

И все же мы с удовольствием смотрим гонки F1 и интересуемся появлением новых компьютерных технологий. С гонками вопрос понятен - по мне, это современная "стена плача" для мужчин, мечтающих о скорости и вынужденных мириться с городским трафиком и пробками. С компьютерными технологиями все гораздо проще: пусть сейчас это непрактично и дорого, зато через какой-то год все эти high-end затеи традиционно скатятся в mainstream-сектор, и смысл приобретения вновь останется лишь вопросом целесообразности. Ознакомившись с новоявленной компьютерной технологией, лишь немногие мчатся вприпрыжку тратиться на новое чудо света, большинство же пытается выудить в потоке PR-заявлений рациональное зерно и возможный выигрыш от новой идеи. Когда практическая польза от инновации не вызывает сомнения, рано или поздно новинка будет куплена.

К сожалению, в последнее время на компьютерном рынке анонсируется достаточно много "шелухи". За неимением действительно революционных разработок (да и откуда им взяться каждые полгода?) инженерам индустрии приходится отходить на второй план и передавать слово "пиарщикам", которые получают деньги как раз за то, чтобы представить любую технологию, будь она реальным прорывом или старой "рихтованной" идеей, как нечто нечеловечески новое. Наша задача - попытаться отмести излишние словеса и посмотреть на новинку непредвзято, выудив из потока слов рациональную составляющую. Чем мы сегодня и займемся.

На прошлой неделе в тайбэйском клубе Room18 в рамках выставки Computex Taipei 2005 компания ATI Technologies представила свою новую технологию CrossFire. Надеюсь, теперь всем понятно, почему символов компании - Ruby, уже две. Именно в окружении двух прелестных Ruby Дэйв Ортон (Dave Orton), президент и CEO компании оповестил мир о появлении новой технологии CrossFire.

Double Ruby

Меньше всего мне нравятся лобовые сравнения схожих технологий от конкурирующих компаний, из-за таких противостояний, как правило, больше всего говорят о недостатках каждой идеи в ущерб подробностям о преимуществах. Вот почему сегодня мне хотелось бы поменьше противопоставлять ATI CrossFire и NVIDIA SLI. Думаю, время прямых сравнений еще наступит - когда появится реальная возможность сравнить технологии "в железе", на тестовых стендах. Сегодняшний материал - сугубо теоретический.

Итак, ATI CrossFire. В первом приближении эта идея выглядит достаточно знакомо: берется системная плата с двумя "графическими" слотами PCI Express, вставляются две видеокарты, которые далее тем или иным образом "запрягаются" в одну упряжку для распараллеливания процесса обработки каждого кадра.

В случае ATI CrossFire, технология построена на современной 2х PCI Express системной плате, например, на чипсете Radeon Xpress 200, специальной графической карте ATI CrossFire Editon на GPU класса Radeon X850/X800 с композиционным чипом CrossFire Compositing Engine, а также обычной PCI-E карточке - любой из соответствующих семейств Radeon X850/XT/XT Platinum Edition или X800/Pro/XL/XT/XT Platinum Edition. Важно помнить о парочке ограничений: во-первых, чипы карт с CrossFire Compositing Engine и вспомогательных карт должны быть из одинаковых серий (R423 или R480), во-вторых, суммарная производительность связки видеокарт будет определяться по характеристикам наименее производительного чипа (замечание относится как к тактовым частотам, так и к количеству задействованных конвейеров).

Приятно отметить, что для нормальной работы всей системы совсем не обязательно, чтобы обе карты были выполнены на схожих чипах (как в случае NVIDIA SLI), спецификации CrossFire подразумевают гибкое динамическое распределение нагрузки ATI CrossFire Editon под любую комбинацию выше названных карт. Разумеется, в случае разной тактовой частоты графических чипов работать придется с наименьшей тактовой частотой.

Было бы смешно "обижаться" на ATI за невозможность работы CrossFire на чипах класса X300/X700 (судя по форумам, такие есть) - не ждем же мы от Intel или AMD появления 2-ядерных процессоров класса Celeron/Duron (хотя, не удивлюсь, если рано или поздно маркетологи реализуют что-то подобное, прецеденты были). Что интересно, специалисты ATI однозначно отвергли появление в перспективе поддержки технологии CrossFire даже на базе X700, зато (!) не исключают реализации таких конфигураций авторства своих OEM-партнеров. То есть, для тех, кто не видит разницы между 1+1 и 2+2 и все же захочет обладать системами 2 х X300, ATI делать ничего не будет, а вот третьи производители, уже прославившиеся перлами вроде top-end чипов в сочетании с 64-битной шиной памяти, может, они чем-нибудь и подсобят. В конце концов, не всем же важна только производительность, для кого-то не последнее дело просто "погнуть пальцы", рассказывая сверстникам о своей "2-ствольной" графике...

Самая интересная изюминка технологии CrossFire - поддержка самых разнообразных методов распределения задачи по обработке каждого кадра между двумя картами. На деле каждый из этих режимов обладает собственными преимуществами и может быть использован в той или иной ситуации с максимальной пользой. Кстати отметить, выбор режима рендеринга выбирается автоматически с помощью Catalyst A.I.

Метод SuperTiling (назовем его в шутку "Супер кафельная плитка") заключается в разделении всего экрана на небольшие квадратные участки размером 32x32 пикселя, обработка которых производится каждой из карт в шахматном порядке. В связи с небольшими размерами участков, метод SuperTiling достаточно неплохо обеспечивает сбалансированное распределение нагрузки между двумя видеокартами. Режим SuperTiling используется в D3D приложениях.

Кстати, как рассказали представители ATI, выбор габаритов отдельно обрабатываемых участков при применении метода SuperTiling, ограниченных в настоящее время размерами 32 х 32 пикселя, объясняется наибольшей сбалансированностью и лучшей производительностью системы с нынешним поколением графических чипов. В перспективе планируется улучшить этот параметр, вплоть до того, что размер обрабатываемых участков станет динамически (!) изменяющимся.

Метод, названный в ATI Scissor ("Разрезание"), в миру также известен как Split-Frame Rendering, то есть, рендеринг разделенного кадра, когда каждая часть кадра обрабатывается соответствующей видеокартой. Разделение кадра производится динамически, процесс может делит кадр по горизонтали (хотя можно и по вертикали), поровну (теоретически можно и не поровну - например, в соотношении 40:60 или 30:70). Все зависит от производительности спаренных в единую связку видеокарт: если одна из них выполнена на более мощном чипе, ей достанется большая нагрузка. Лучшее соотношение разделения кадра определяется автоматически для каждого конкретного случая, каждой конкретной игры. Такой метод рендеринга поддерживается в D3D и OGL приложениях.

Метод Alternate Frame Rendering ("Поочередный рендеринг кадров") подразумевает рендеринг одной картой четных, а другой - нечетных кадров, с последующим микшированием результатов в таинственном чипе Compositing Engine на видеокарте CrossFire Edition. Преимущества такого способа в том, что оба графических чипа работают совершенно независимо друг от друга, в результате чего метод поочередного рендеринга кадров (AFR) потенциально должен показывать высокую производительность во всех режимах работы. В то же время метод AFR работает практически во всех современных игрушках, за исключением разве что тех, где информация о текущем кадре закладывается в предыдущем кадре. Впрочем, для таких игрушек вполне подойдут два других типа рендеринга. Рендеринг методом AFR поддерживается в D3D и OGL приложениях.

Ради справедливости напомню, что технология NVIDIA SLI подразумевает поддержку двух режимов - Split-Frame Rendering и Alternate Frame Rendering, принцип работы которых достаточно схож с аналогичными методиками ATI CrossFire.

Еще один режим, реализованный в технологии ATI CrossFire - Super AA, поддерживает режимы сглаживания ступенек (Anti-Aliasing), которые недоступны при использовании настроек системы на одной графической карте. Новые режимы 8x, 10x, 12x, и 14x AA в ATI назвали Super AA.

Super AA поддерживается в D3D приложениях, при этом каждый кадр обрабатывается каждой картой по своему собственному FSAA шаблону. При использовании Super AA конечное усредненное сопряжение в CrossFire Composition Engine обеспечивает оптимизацию обработки пикселей, лучший обсчет цветовой гаммы, в результате чего достигается прецизионная детализация и более четкие контуры объектов.

В режимах 8x и 12x обе карты обеспечивают типичный 4x и 6x Multi-Sample AA рендеринг с использованием различных шаблонов, затем результат микшируется в CrossFire Composition Engine. Режимы 10x и 14x представляют собой комбинацию AA режимов 8x и 10x с новой технологией сглаживания 2x Super-Sampling AA. Суперсэмплинг - это то, что доктор прописал для сглаживания зубчиков и текстурных багов, допускаемых при работе имеющегося в каждой карте Multi-Sampling AA. Вне зависимости от использования CrossFire, режимы AA устанавливается как NoAA/2x/4x/6x, а режимы SuperAA - 2x/4x/8x/10x/12x/14x, что означает работу каждого GPU в режиме AA 2x - 7x.

Остается уточнить, что специальный разъем DMS-59, установленный на видеокарте CrossFire Edition, наряду с подключением второй карты также обеспечивает выход DVI, на который данные поступают после рендеринга.

Полагаю, что более подробно коснуться различных технологий рендеринга, их отличий и преимуществ будет более уместно в материалах, посвященных практическим исследованиям производительности реальных систем CrossFire Edition. Увы, если инженерам тестовых лабораторий и перепадет что-то в руки в июне - именно в конце этого месяца стартует массовое производство, то розничному покупателю придется подождать как минимум до середины июля - именно в этом месяце обещаны первые поставки системных плат ATI CrossFire и графических карт CrossFire Edition.

В настоящее время в планах ATI, согласно официальному пресс-релизу, числится выпуск трех различных видеокарт класса CrossFire Edition:

Все они, как нетрудно заметить, обладают 16 пиксельными и 6 вертексными конвейерами, однако помните, что все это может сойти на нет при использовании вспомогательных карт с 12 пиксельными конвейерами.

В целом недурственно: похоже, новую технологию с минимально возможной производительностью можно будет опробовать без риска остаться без штанов. Впрочем, не стоит забывать, что среди сертифицированных в настоящий момент чипсетов для платформ с поддержкой CrossFire числятся исключительно версии Radeon Xpress 200 CrossFire для платформ AMD64 (ATI RD480) и Intel P4 (ATI RD400).

Это значит, что вместе с видеокартой CrossFire Edition самым нетерпеливым на первых порах обязательно придется обзавестись новой системной платой с чипсетом Radeon Xpress 200 CrossFire в версии под Intel LGA775 процессоры Pentium 4 или Socket 939 чипы AMD Athlon 64/Athlon FX.

Наряду с чипсетами производства ATI для реализации CrossFire-систем под чипы AMD и Intel в перспективе ожидается использование любых подходящих по производительности решения с двумя слотами PCI Express. Как говорят в ATI, главным вопросом станет верификация оборудования на совместимость. Вполне возможно, что одними из первых массовых представителей таких решений станут ПК платформы Intel Black Creek на чипсете i955X. Есть, правда, одно замечание: в случае платформы Intel один из двух PCI Express x16 слотов имеет полноценную 16-линейную разводку, другой - только 4-линейную. Работать будет и такой вариант, хотя, производительность, несомненно, пострадает. В ATI считают более предпочтительным случай, когда используются два слота с разводкой PCI Express 8x.

Нынешняя реализация технологии CrossFire подразумевает поддержку видеокарт в количестве не более двух, это факт, официально подтвержденный представителями ATI. По их словам, поддержка большего количества видеокарт технически вполне реализуема, но в случае использования нынешнего поколения графических чипов представляется бессмысленным. По мере появления новых более производительных графических чипов вполне возможна реализация систем с количеством видеокарт более двух, а там - почему бы и нет, 2-ядерных GPU в различных комбинациях.

Самой большой загадкой новой технологии остается чип CrossFire Compositing Engine. Пока что про него известно лишь то, что он представляет собой хитроумный композиционный модуль, "сопрягающий" данные от двух видеокарт - своеобразный "черный ящик" и точка, никаких подробностей. Поскольку цена графических карт CrossFire Edition вполне сравнима со стоимостью аналогичных вариантов без поддержки CrossFire, есть мысль, что ATI удалось обойтись обычным чипом FPGA (Field-Programmable Gate Array), то есть, универсальным массивом из тысяч вентилей, программируемых для выполнения тех или иных задач. Кстати, FPGA-чипы весьма популярны среди разработчиков микросхем для моделирования свойств прототипов. Другая сторона медали - такие массивы программируемых ключей достаточно недороги, даже самые мощные и быстродействующие. Ничуть не удивлюсь, если первая же плата, попавшая в руки тестеров, будет моментально "раздербанена" и под крышечкой обнаружится какой-нибудь FPGA-чип производства Xilinx, Altera или другого известного производителя этого типа логики. Или не обнаружится никакой маркировки, поскольку партия чипов может оказаться заказной. Или это окажется не FPGA. Или чип окажется действительно FPGA, но разработанным и выпущенным самой ATI. Да что там гадать, поживем - увидим. Пока что загадка остается самым интригующим вопросом реализации технологии CrossFire. Узнаем что за чип - поймем механизм работы всей системы.

Несколько других подробностей о CrossFire оказались более доступны. В частности, по данным представителей ATI, технология CrossFire представлена и будет продвигаться исключительно в версии под шину PCI Express. Поддержку "вчерашней" шины AGP для CrossFire компания не рассматривает ввиду полной ее бесперспективности.

Представители ATI также не исключают возможность появления технологии CrossFire в реализации для рабочих графических станций, однако в этом случае на первое место выходят совсем другие вопросы: если на потребительском рынке главную роль играет эффективный пиксельный рендеринг, то для рабочих станций на первое место выходит геометрия. Кстати, в ATI также не отрицают такой вероятности, что в CrossFire-системах наряду с чипами X800/X850 вполне можно будет использовать графику следующих поколений - вроде каких-нибудь X900. Технических ограничений на такие "связки" вроде бы нет.

Никак не могу упустить случай и не вспомнить об используемых компанией техпроцессах. Как известно, нынешнее поколение графики ATI изготавливается с соблюдением 0,13/0,11 мкм техпроцессов на фабриках тайваньской TSMC. Стало известно, что переход на 90 нм техпроцесс TSMC, носящий название Big Die, произойдет для ATI ближе к концу 2005 года. Однако вынужден расстроить любителей графики ATI для настольных ПК: первой 90 нм продукцией ATI станет графика для игровых приставок Xbox360. На деле TSMC уже освоила выпуск 90 нм чипов, однако пока речь идет лишь о различной логике и коммуникационных чипах; освоение выпуска достаточно массивных GPU с 16 конвейерами и встроенным контроллером памяти проблема не из легких, и она будет решаться постепенно.

В связи с таким раскладом дел всплывает вопрос энергопотребления нынешних систем CrossFire. Компания ATI рекомендует для CrossFire Edition использовать блок питания мощностью порядка 500 Вт. Однако есть подозрение, что это уже перебор. Разумеется, как и в случае SLI, для CrossFire понадобится хороший проверенный БП, однако не думаю, что следует озадачиваться покупкой 500-ваттных монстров, действительность, скорее всего, будет более благоприятной.

Увы, на данный момент о возможностях технологии CrossFire Edition можно судить лишь со слов представителей ATI, по официальной презентации да по крупицам данных, полученных и озвученных на официальной церемонии анонса в Тайбэе.

Как вы думаете, с чего стартовала презентация новой технологии? Правильно, с возможностей технологии CrossFire при тестировании системы в игровых приложениях - вроде UnrealTournament 2003, Return to Castle Wolfenstein и SplinterCell.

Наряду с этим ATI не удержалась от соблазна померяться с конкурентом и продемонстрировала сравнительные результаты тестирования пакетом Futuremark 3DMark05.

Кстати, во время "живой" демонстрации система на Xpress 200 CrossFire установила новый рекорд - 15498 3DMarks. Все мы, конечно, обожаем впечатляющие циферки, однако позвольте мне сначала дождаться результатов исследования производительности реальных систем в нашей тестовой лаборатории, и только после этого сказать восторженное WOW! инженерам ATI. Хотя, уже сама реализация технологии работы системы с двумя графическими картами вызывает уважение от качественно проделанной работы.

В том, что ATI со своей технологией CrossFire не останется без поддержки лидеров индустрии, было объявлено тут же, на пресс-конференции. Желание заняться выпуском системных плат на чипсетах Radeon Xpress 200 CrossFire для платформ AMD и Intel высказали такие компании как ASUS, DFI, ECS, Gigabyte, MSI, PC Partner, Sapphire и TUL. Видеокарты класса CrossFire Edition будут выпускаться компаниями ABIT, ASUS, Connect3D, Diamond, GeCube, Gigabyte, HIS, MSI, Pailt, Sapphire, TUL и VisionTek. Ряд всемирно известных брендов уже высказал желание производить готовые геймерские CrossFire-системы, среди них - ABS, Alienware, Cyberpower, Falcon Northwest, Hypersonic, Ibuypower, Monarch PC, PC Club, Polywell, Velocity Micro, VoodooPC и ZT Group.

В дополнение сообщу, что уже в момент презентации новой технологии ATI четыре тайваньских компании смогли продемонстрировать свои системные платы CrossFire Edition:

Трудно сказать, позарятся ли на эти новинки системные интеграторы, зато не вызывает сомнений, что все варианты будут востребованы в рознице для самостоятельной сборки. Мы будем с нетерпением ждать появления первых образцов системных плат и видеокарт CrossFire Edition чтобы порадовать наших читателей реальными результатами.