NVIDIA SLI

SLI，全稱為「可擴充鏈結介面」（Scalable Link Interface），中文簡稱速力，是一種可把兩張或以上的顯示卡連在一起，作單一輸出使用的技術，從而達至繪圖處理效能加強的效果。該技術最初被稱為Scan Line Interleave，於1998年由3dfx公司推出，應用在繪圖處理器上。至2004年，3dfx的收購者NVIDIA再次推出此技術，應用在以PCI Express為基礎的電腦上。

## 3dfx的SLI(Scan-Line Interleave)

Scan-Line Interleave(掃描線交錯)於1998年初推出，採用線性分割，一片顯示卡負責奇數的掃描幀線，另一片則負責偶數的掃描幀線，然後組合成一個圖面。此技術的缺點，是加速只對像素填充有效，而對三角形的建立並沒有太大的幫助。因為當時的幾何運算，主要由中央處理器負責。此外，利用模擬信號進行數據傳輸，信號容易被干擾，合成的畫面可能會出現問題。做成最先支援SLI技術的顯示卡是Voodoo 2。其後的主機板開始支援AGP，而一個主機板上亦只有一個AGP介面。由於該SLI技術是建基於PCI顯示介面，變相支援AGP介面的顯示卡，不可以支援SLI技術。之後3dfx推出了單卡多核心技術。支援該模式的顯示卡是Voodoo 4（一顆顯示核心）、Voodoo 5 5500（雙核心）和Voodoo 5 6000（四核心）。顯示核心的代號是VSA100。但是，該技術的成本高，GLIDE亦沒有成為主流，而3dfx亦被NVIDIA收購，SLI技術始落入NVIDIA手中。

## NVIDIA的SLI(Scalable Link Interface)

2004年，PCI-E的出現，使SLI有重生的機會。之前，ATI的Radeon R300系列顯示卡大敗GeForce FX系列顯示卡。NVIDIA為了取得絕對領先的地位，所以從GeForce 6開始重新引入SLI技術。值得注意的是，NVIDIA的SLI技術與3dfx時期的有所不同。首批支援該SLI技術的顯示卡是GeForce 6800和Quadro FX4000。而首張支持NVIDIA SLI技術的主機板則是Intel的E7525晶片組，PCI-E的模式是一條X16和一條是X8。原本，SLI技術只被6600 GT以上的顯示卡支援。為了推廣SLI技術，NVIDIA逐步開放限制，令到整個GeForce 6系列的顯示卡都支援SLI技術。

在NVIDIA SLI技術中，兩張顯示卡的地位並不相同，而是一張主卡和一張副卡。主卡會分派運算指令給副卡，副卡會將結果透過MIO接口傳回主卡。最終的結果會由主卡合併起來。獨立的MIO接口，可以減低信號傳輸的延遲。而此SLI技術可以支援Direct3D和OpenGL。

- Split Frame Rendering - 將畫面分為上下半部，並各自由一顆GPU運算，然後再組合成同一個圖面。
- Alternate Frame Rendering - 把Frame以單雙數分給不同的GPU處理，例如VGA 1負責（1,3,5,7,9），而VGA 2負責（2,4,6,8,10），這個方法效能最佳。
- SLI Antialiasing - Redefining Image Quality - 這模式能增加畫面質素，讓兩個繪圖核心同時執行AA運算，然後把結果組合。例如一同執行4x AA（抗鋸齒）運算，結果會是8x AA 畫質。
- AFR of SFR - 在2006年推出，用於7950GX2的四路SLI中。假設有兩個幀，第一個幀分為上下半部，並各自由一顆GPU運算。所以兩個幀總共要四路SLI。但此模式的效率並不高，因為受到Windows XP的DirectX 9.0數據緩衝限制。

用哪一個SLI模式是由驅動偵測電腦遊戲的執行檔來決定，NVIDIA驅動程式裡已有內建一組定義資料庫，沒有被定義的就會採用相容模式，即使用單顆GPU而不運行SLI。而使用者也可以從驅動程式設定介面中的「3D Settings」，自行新增未被定義的遊戲要用哪種SLI模式，或是修改已定義的資料庫。建議定時更新顯示卡驅動程式，來增加SLI預先支援遊戲的數量。

## 原理

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兩塊顯示卡均有一個MIO接口，能連接兩顆繪圖核心。當接口連接後，兩片顯示卡就能協同運算。若使用最新驅動，可以不連接MIO接口，達成軟體SLI，但效能會下降，皆因霸佔了PCI-E x16頻寬。

### 多核心SLI

SLI可支援兩顆、三顆或四顆繪圖核心同時運作。

以四顆繪圖核心運作的SLI稱為Quad SLI，即一張擁有兩顆顯示核心已於內部構成普通SLI模式的顯示卡再加一張相同型號的顯示卡進行SLI，現在只有Geforce 7950 GX2、GeForce 7900GX2、Quadro FX 4500X2、GeForce 9800GX2、Geforce GTX 295支援。作業系統方面，與AMD的CrossFire X相似，只有Windows Vista可以支援Quad SLi，而廣泛使用的Windows XP則無緣此技術。因為Windows Vista和Windows XP的圖形架構有一定的差別，而Vista將會成為主流，顯示核心廠商為了減輕成本和節省資源，所以只會為Vista開發驅動程式。主機板方面，需要nForce 790i Ultra SLI或者Intel Skulltrail平台。

三路SLI稱為3-way SLI，硬體要求是採用nForce 680i SLI晶片組或nForce 780i/790i系列晶片組的主機板，和三張GeForce 8800 GTX/Ultra等擁有2個MIO接口的顯示卡。官方聲稱，效能提升是單卡的2.8倍。

### 混合SLI

NVIDIA新的晶片組亦開始支援混合SLI（Hybrid SLI，中文名稱混合動力）技術。內置晶片組中的顯示核心，可以通過與獨立顯示卡的顯核，進行SLI運算。較低端的顯示卡可以得到較高幅度的效能提升，NVIDIA聲稱最高可達到100％。主流及性能級顯核方面，提升幅度分別有40%和20%。如果是高端的顯核，效能提升就只有約5%。混合SLI包含節能技術 Hybrid Power，原理是當系統不用運算複雜的立體計算時，系統可以關閉獨立顯示核心，只啟動整合顯示核心作顯示輸出，從而達到節能的效果，但NVIDIA已正式宣布Hybrid Power技術死亡，只於移動平臺仍將繼續支持。將來，所有NVIDIA推出的晶片組都會內建顯示核心，包括定位高階的晶片組，這有助推廣混合SLI技術；所有顯示輸出接口亦會連接到主機板上。而nForce 790i Ultra SLI和nForce 790i SLI晶片組將會是NVIDIA最後推出的獨立型晶片組。

現時，模式的轉換還是需要人手調整。系統擁有愈多顯示核心，轉換的速度會愈慢。另外，由於整合式顯示核心並不可以實現雙DVI輸出，所以不支援30寸顯示器。

在硬體中，要實現混合SLI技術，最關鍵是顯示卡中含有PIC16F690和PI3C3126QE晶片。前者用來控制供電，後者用來連接或者斷開顯示卡的電源。所以，某些品牌的8800GT顯示卡可以支援混合SLI。

### 增強版SLI

nForce 790i晶片組將支持增強版SLI(enhanced SLI)。增強版SLI包括兩個技術，第一個是PW Shortcut，另外一個是Broadcast。通過PW Shortcut技術，兩張顯示卡的溝通可以變得更直接。在以往，顯示核心要交亙數據時，須要CPU的參與。現在，北橋會內建一條直接數據通道，顯示核心可以利用該通道交亙數據。這樣可以降低CPU的佔用率，提升SLI的性能。Broadcast技術方面，CPU向顯示核心發放數據時，就像大氣廣播般，各個顯示核心都可以同時接收到該數據。這樣可以提高SLI效率。

## 使用前注意事項

SLI不能在多重顯示器的環境下運作，使用者只能使用單一顯示器作為主顯示卡的輸出。同時，使用SLI的顯示卡在型號方面必須相同。與ATI的FireGL不同，專業的Quadro系列顯示卡亦可以支援SLI加速技術。

NVIDIA的主要競爭對手ATI，也推出一種相類的多重GPU的技術，名為ATI CrossFire。

### Intel晶片組支援SLI的狀況

另外，Intel的晶片組亦開始支援SLI技術，例如最新的SkullTrail平台。Intel須要向NVIDIA購買兩顆nForce 100 MCP晶片，用作PCI-E與PCI-E轉接之用。這樣縱使NVIDIA並沒有授權Intel的晶片組支援SLI技術，都可以使用到SLI。該橋接晶片只支援PCI-E第一代，具體原理是將晶片組提供的PCI-E x16插口，轉變成兩個PCI-E x16。配合過當的晶片組和兩顆橋接晶片，就可以令系統支援Quad SLI。直到目前為止，Intel自家的晶片組就只有SkullTrail使用了該NVIDIA的橋接晶片。

X58晶片組方面，配合nForce 200晶片，就可以支援SLI技術。NVIDIA會為支持SLI的主機板進行認証，然後將密鑰存入BIOS中，驅動程式會檢驗系統是否存有密鑰，方能啟用SLI模式。使用後者的方法成本較低，NVIDIA表示只需要30美元左右，但功能較差，因為晶片組本身不支援全速多路SLI。

## 參考

- CrossFireX──AMD/ATI的解決方案
- NVLink

## 基本資料

- 日語原文：可擴展的連結接口
- 製造商：NVIDIA
- 類型：多GPU技術
- 發布日期：2004
- 前任：掃描線交錯
- 繼任：NVLink