Nvidia 3-Way-SLI im Test: Wenn drei mehr ist als vier

Die Technik hinter 3-Way-SLI

Erinnert sich noch jemand an Quad-SLI, Nvidias ersten Versuch im Jahr 2006, mehr als zwei Grafikkerne in einem SLI-Verbund zu vereinen? Möglich wurde dies durch die Nutzung zweier GeForce-7950-GX2-Karten (ComputerBase-Test), die wiederum mit zwei G71-Chips von Nvidia bestückt waren. Theoretisch hörte sich die vierfache GPU-Leistung beeindruckend an, jedoch war Quad-SLI mit einigen extrem großen Nachteile ins Leben gerufen worden, die in der Summe dermaßen gewaltig waren, dass sich die Technik für mehr oder weniger kein Spiel eignete. So konnte man beispielsweise nur unter OpenGL die maximale Leistung der vier GPUs abfragen, unter Direct3D durfte man schon froh sein, wenn man die Leistung wenigstens ein klein Wenig über das Niveau einer einzelnen GeForce 7950 GX2 heben konnte.

Der Grund war damals wie heute in der Direct3D-API (Version 9) selber zu suchen: So erlaubt die Direct3D-9-Spezifikation Befehle für maximal drei Bilder im Voraus (bevor diese auf dem Monitor angezeigt werden) anzunehmen, die dann an die Grafikkarten weitergegeben werden können. Um im effektiven AFR-Modus (Alternate Frame Rendering) arbeiten zu können, sind bei Quad-SLI aber die Befehle für vier Bilder notwendig, um alle GPUs mit Daten versorgen zu können. Da dies nicht möglich war, blieb Nvidia einzig 4-Way-SFR (Split Frame Rendering) oder ein Mischmodus namens AFR of SFR übrig, die beide aber mehr schlecht als recht funktionierten. (Als kleine Anmerkung nebenbei: Direct3D 10 erlaubt Renderbefehle für mehr als drei Bilder im Voraus anzunehmen. Dadurch wäre unter Direct3D 10 4-Way-AFR ohne größere Probleme möglich.) Darüber hinaus waren Karten vom Typ GeForce 7950 GX2 gegenüber ihren Chip-Kollegen deutlich niedriger getaktet, was Quad-SLI weiter an Potential nahm.

3-Way-SLI erlaubt nun maximal drei Grafikkarten, gleichzeitig Rechenarbeit zu übernehmen, womit man das Direct3D-9-Problem geschickt umgeht. Somit ist 3-Way-AFR zumindest theoretisch ohne Schwierigkeiten möglich, da man mehr als die Renderbefehle für drei Bilder gleichzeitig nicht braucht. Doch ganz so einfach war die Realisierung von 3-Way-SLI laut Nvidia dennoch nicht, da die SLI-Profile für drei Grafikkarten wohl nicht so einfach zu erstellen sind und viel Feinarbeit benötigen. Sind die Profile erstellt, nutzt 3-Way-SLI übrigens durchgängig den 3-Way-AFR-Modus.

3-Way-AFR unterscheidet sich quasi nicht vom herkömmlichen Alternate Frame Rendering, außer dass eine dritte Grafikkarte mit einbezogen wird. Jede der drei GPUs rendert an einem eigenen Frame, ohne das Frame der anderen Grafikkarten zu benutzen. Durch 3-Way-AFR ist eine theoretische Leistungssteigerung von 100 Prozent pro Karte möglich, da prinzipiell sämtliche Bildinhalte (inklusive Geometrie) beschleunigt werden können. In der Praxis wird ein solcher Wert aber quasi nie erreicht. Insgesamt bieten drei GeForce-8800-Ultra-Grafikkarten eine Shaderleistung von (je nach Zählweise) realistischen 1161 GFLOPS bis schier wahnsinnigen 1743 GFLOPS und eine Texelfüllrate von 117504 MTex pro Sekunde. Mit einer einzelnen GPU werden wir solche Werte wohl noch für längere Zeit nicht erreichen.

Bei 3-Way-AFR kann man theoretisch auch die verfügbare Speicherbandbreite verdreifachen, da jeder Chip von seinem eigenen Speicher gefüttert wird. Hier gelten allerdings ebenfalls einige Ausnahmen, weswegen die Skalierung selbst keine theoretischen 100 Prozent erreicht. In noch viel größerem Ausmaß betrifft das den VRAM der Grafikkarten. Auch wenn viele Marketingabteilungen bei drei vollwertigen G80-Grafikkarten sicherlich gerne von einem 2,3 Gigabyte großen Speicher reden, mehr nutzen als effektiv 768 MB, die maximale Größe eines einzelnen 3D-Beschleunigers, kann man zu keiner Zeit. Der Grund ist in der aktuellen Multi-GPU-Technik zu suchen, bei der jede GPU auf dieselben Daten zugreifen können muss. Hier sehen wir für SLI sowie CrossFire in Zukunft den wichtigsten Optimierungspunkt, da man ansonsten den Speicher auf jeder Grafikkarte sehr groß halten muss.

Für 3-Way-SLI ist im Gegensatz zum herkömmlichen SLI nicht mehr nur ein SLI-Kontakt auf den Grafikkarten nötig, sondern deren zwei. Nun ergeben auch endlich die zwei SLI-Kontakte auf der GeForce 8800 GTX und der GeForce 8800 Ultra einen Sinn, während man vorher nur vermuten konnte, wozu der zweite Kontakt gebraucht werden könnte. Dies lässt aber gleichzeitig auch nur die beiden genannten Grafikkarten für 3-Way-SLI zu. Alle anderen Modelle (inklusive der neuen Modelle GeForce 8800 GT und GeForce 8800 GTS 512) sind also nicht zu 3-Way-SLI kompatibel. Der Grund dafür, dass zwei Brücken zum Einsatz kommen müssen, ist laut Nvidia in dem höheren Kommunikationsaufwand bei 3-Way-SLI zu suchen. Dieser wird bei drei Grafikkarten größtenteils über die neue Bridge geführt. Die Kommunikation über den PCIe-Bus soll nicht allzu hoch ausfallen, weswegen es selbst bei nur acht PCIe-Lanes zu keinem allzu großen Performanceverlust kommen sollte. Eine Begründung dafür, warum man aber nicht auch kleineren Karten zwei Anschlüsse spendiert hat, liefert diese Erklärung selbstverständlich nicht.

Für 3-Way-SLI hat Nvidia eine neue SLI-Bridge entwickelt, auf der gleich sechs SLI-Stecker montiert sind. Sie ist intern so geschaltet, dass alle Grafikkarten untereinander Kontakt aufnehmen können. Falls man die neue Bridge nicht besitzt und diese auch nicht kaufen möchte (alternativ liegt die Bridge jedem nForce-780i/a-Mainboard bei), kann man die Verschaltung auch mit drei einzelnen, flexiblen Brücken erledigen. Dazu muss man die Karten so verbinden, dass alle möglichen Kommunikationswege abgedeckt sind (1+2, 2+3, 1+3).

Die neue SLI-Technik setzt als Mainboard entweder ein nForce-680i- oder ein nForce-780i-Mainboard voraus. Falls eine AMD-CPU verwendet werden soll, muss man zu einer nForce-780a-Platine von Nvidia greifen. Eine der größten Einschränkungen von 3-Way-SLI stellt indes zugleich auch eine der am wenigsten nachvollziehbaren dar: 3-Way-SLI funktioniert nur unter Windows Vista und eine Windows-XP-Implementierung ist auch nicht geplant.