SLI: Cómo funcionaba esta tecnología

Por como funciona el SLI, en los últimos años ha ido perdiendo popularidad y cada vez menos entusiastas la implementan en sus sistemas. De hecho, al momento en que se lanzaron las tarjetas gráficas basadas en la arquitectura Navi, AMD dejó de dar soporte a la tecnología rival llamada CrossFire, matando por completo la posibilidad de instalar dos GPUs AMD juntas.

Antecedentes de la tecnología SLI

La primera iteración del SLI data de 1998 cuando 3dfx implementó una tecnología que usaba dos GPUs para renderizar escenas en 3D. Esta tecnología tenía un acrónimo igual, pero el nombre era Scan Line Interleave. Se entrelazan dos tarjetas 3dfx Voodoo 2 iguales a través de un cable, estas partían cada cuadro en líneas y cada tarjeta se alternaba la líneas en las que trabajaba. Esto no solo hacía que tuvieras mejores tasas de cuadros por segundo, sino también permitía que el usuario pudiera utilizar mayores resoluciones. Lamentablemente esta tecnología probó ser poco amigable y bastante cara como para tener una aceptación masiva.

Nvidia reutilizó el nombre de la marca, aunque cambió el significado de las siglas por Scalable Link Interface. Esta nueva versión de SLI logró esencialmente hacer el mismo trabajo, partiendo la carga de trabajo utilizada para renderizar escenas en 3D en igual número de partes por cuantas tarjetas estuvieran instaladas en el sistema.

En esencia, la tecnología es bastante simple, el controlador de vídeo decide qué parte de la escena debe ser manejada por qué tarjeta, luego está hace el cálculo numérico. Posteriormente todas las partes renderizadas son unidas para producir el flujo de escenas que finalmente vemos. Cabe mencionar que el desempeño de múltiples GPUs no escala linealmente.

Modos de SLI

La tecnología SLI puede tener dos formas o modos de operar, las cuales son: Alternate Frame Rendering (AFR) y Split Frame Rendering (SFR). Como su nombre sugiere, AFR simplemente envía cada cuadro a las GPU de manera alterna, una GPU trabaja en el cuadro siguiente mientras la otra GPU trabaja en el cuadro posterior a este; para el SFR, el controlador de vídeo parte las escenas horizontalmente en tantas partes como tarjetas estén instaladas en el sistema, cada pieza es enviada a una GPU y al final todas las partes se vuelven a unir para formar la escena que nosotros vemos.

Como se puede esperar, AFR es la opción considerablemente más sencilla y requiere menos canales de comunicación entre las dos GPUs, por lo cual es la opción preferida por Nvidia y por la mayoría de desarrolladores. Sin embargo, tiene la mayor probabilidad de retrasar la comunicación, ya que es posible que el sistema necesite esperar una fracción de segundo a que un cuadro termine de ser renderizado. SFR requiere mucho más comunicación y a veces se cae en duplicidad al momento de trabajar los cuadros, aunque también resulta en un mejor rendimiento cuando es implementado de manera apropiada.

Esto da una idea de porque las configuraciones de tres o cuatros tarjetas producían resultados tan pobres respecto a la cantidad de hardware involucrada. Usando AFR se podía llegar a tener potencialmente un GPU sin ejecutar nada por algún tiempo, mientras esperaba que las otras 3 GPUs terminarán de renderizar sus cuadros, creando de esta forma ineficiencia. Mientras que con el SFR se emplean cada vez más recursos para administrar el proceso de separación y posterior unión del cuadro una vez ha sido renderizado. El Quad SLI introdujo otra modalidad de renderización que hacía que las tarjetas de la configuración trabajaran en parejas las partes del cuadro asignadas. Pero este modo de SLI murió cuando Nvidia retiró el soporte al Quad SLI.

¿Para qué se necesita un SLI?

Desde su lanzamiento, la tecnología SLI prácticamente no ha cambiado, al menos en términos generales. Para poder implementar un SLI se necesita tener dos o más tarjetas gráficas que tengan GPUs y configuraciones de memoria idénticas, aunque podían ser de diferentes ensambladores. También se necesitaba una fuente de poder suficientemente potente y con los conectores necesarios para poder alimentar cada una de las tarjetas involucradas en la configuración.

Con el SLI limitado actualmente a los modelos de alta gama de GPU, es posible que se necesite tener dos conectores de 6 pines y dos de 8 pines o en algunas ocasiones 4 conectores de 8 pines. También se necesita tener una motherboard compatible con la tecnología SLI, que por lo general esta tecnología solo es soportada por los chipset de más alta gama tanto para AMD como para Intel, aunque no necesariamente todas las motherboard con estos chipsets soportan SLI. Para saber si una motherboard es compatible con la tecnología, se puede buscar el logo de SLI en la caja de la motherboard o se puede también revisar el manual de la mobo en línea.

También será necesario tener dos puertos PCI-E 16x apropiadamente ubicados en el layout de la motherboard, con al menos dos ranuras PCI entre ellas. De esta manera habrá suficiente espacio para que los sistemas de refrigeración de las tarjetas puedan respirar correctamente.

Generalmente una motherboard de gama media alta repartirá sus dos puertos PCI-E 16x en dos canales de 8 líneas para la correcta operación del SLI. Las 8 líneas del puerto PCI-E son suficientes para la comunicación de las GPUs. Una de las razones por las que el ancho de banda del PCI-E no es tan relevante, es debido a que la mayor parte de la comunicación entre las tarjetas se ejecuta a través del puente SLI, debido a que es una conexión física separada. Estos puentes han tenido diferentes diseños estéticos y de construcción, pero todos cumplen la misma función y se han podido conectar varias generaciones de GPUs con los mismos puentes.

HB-SLI y NVLing

Si los fundamentos de SLI se han mantenido bastante similares a través de los años, han habido un par de cambios recientes a la fórmula. Para comenzar, con las serie GTX 10 Pascal, Nvidia introdujo un nuevo puente SLI de mayor ancho de banda, el cual duplica el ancho del puente original y también lo duplica en tamaño. Este cambio fue necesario debido a las resoluciones 4k que se utilizan ahora.

Más recientemente con el lanzamiento de las gráficas RTX, Nvidia presentó su tecnología NVLink, que anteriormente se utilizaba en sus tarjetas Quadro. NVLink trajo un gran salto en el ancho de banda, de 2GB por segundo a 900GB por segundo, además que funciona de manera fundamentalmente diferente. Mientras SLI puro establece una relación de maestro/esclavo entre las dos gráficas para manejar las conexiones de vídeo, el NVLink comunica la data de manera bidireccional y las tarjetas operan en red y ya no existe una relación esclavo/maestro.

Esto es bueno cuando se realizan cálculos computacionales, pero no se traduce tan también para cargas de gráficos donde las latencias son cruciales. Nvidia no ha habilitado una verdadera compatibilidad entre sus tarjetas gráficas con está tecnología, además se debe tener en cuenta que se debe adquirir un puente NVLink para utilizar esta tecnología.

La relación maestro/esclavo es una de las razones por las cuales el SLI (y también el CrossFire) no duplica la cantidad de VRAM cuando se configuran dos tarjetas juntas, lo mismo pasa con el NVLink. Esto se debe a que toda la data es manejada por la tarjeta maestro y luego únicamente es replicada en las demás tarjetas, en vez de ser un juego de datos completamente diferente.

En qué tarjetas funciona

Debido a que tanto los consumidores como los manufacturadores fueron mostrando cada vez menos entusiasmo en el SLI de varias GPUs, el soporte de estas fue cayendo, por lo tanto actualmente solo las tarjetas de más alta gama son compatibles con SLI. Esto obedece a que antes se podía adquirir una tarjeta de gama media de segunda mano a buen precio para hacer un SLI; pero en la mayoría de estos casos era mejor invertir en una actualización de una sola tarjeta de mayor gama y ahorrarse los problemas de compatibilidad, requerimiento energético y de refrigeración. Además que una tarjeta nueva siempre provee mejor arquitectura, mejor eficiente en el uso de la energía y mayor cantidad de VRAM.

Compatibilidad con los juegos

Si hay alguna razón por la cual esta tecnología nunca despegó completamente es por la compatibilidad con los juegos. Desafortunadamente, SLI no trabaja de manera silenciosa detrás de los juegos. En vez de esto, cada juego necesita un perfil SLI que le diga al controlador cuál es la mejor manera de controlar el renderizado del juego. Algunos juegos simplemente no funcionan bien o no funcionan para nada junto con el SLI.

Conclusiones

Un SLI tiene bastante ventajas notables, como alcanzar un desempeño máximo en cuanto a procesamiento gráfico. Pero también tiene varios contras que no pueden ser ignoradas si se desea montar una de estas configuraciones. Entre estas desventajas está el costo de la inversión que se necesita hacer en hardware para montar un SLI que valga la pena en desempeño. El siguiente factor es el calor que producen dos GPUs de gama media alta juntas, en algunos casos el diseño de la motherboard no permite que exista mucho espacio entre ambas y esto hace que se tengan problemas de temperatura. Luego está el factor de la cantidad de energía requerida para que ambas GPUs funcionen al máximo, se debe tener una fuente de poder suficientemente robusta para alimentar a todo el sistema corriendo en carga completa.

Saludos a todos.-