NVIDIA SLI

SLI，全称为“可扩展的链接接口”（Scalable Link Interface），中文简称速力，是一种可把两张或以上的显卡连在一起，作单一输出使用的技术，从而达至绘图处理效能加强的效果。该技术最初被称为Scan Line Interleave，于1998年由3dfx公司推出，应用在绘图处理器上。至2004年，3dfx的收购者NVIDIA再次推出此技术，应用在以PCI Express为基础的电脑上。

## 3dfx的SLI(Scan-Line Interleave)

Scan-Line Interleave(扫描线交错)于1998年初推出，采用线性分割，一片显卡负责奇数的扫描帧线，另一片则负责偶数的扫描帧线，然后组合成一个图面。此技术的缺点，是加速只对像素填充有效，而对三角形的建立并没有太大的帮助。因为当时的几何运算，主要由中央处理器负责。此外，利用模拟信号进行数据传输，信号容易被干扰，合成的画面可能会出现问题。做成最先支援SLI技术的显卡是Voodoo 2。其后的主板开始支援AGP，而一个主板上亦只有一个AGP界面。由于该SLI技术是建基于PCI显示界面，变相支援AGP界面的显卡，不可以支援SLI技术。之后3dfx推出了单卡多核心技术。支援该模式的显卡是Voodoo 4（一颗显示核心）、Voodoo 5 5500（双核心）和Voodoo 5 6000（四核心）。显示核心的代号是VSA100。但是，该技术的成本高，GLIDE亦没有成为主流，而3dfx亦被NVIDIA收购，SLI技术始落入NVIDIA手中。

## NVIDIA的SLI(Scalable Link Interface)

2004年，PCI-E的出现，使SLI有重生的机会。之前，ATI的Radeon R300系列显卡大败GeForce FX系列显卡。NVIDIA为了取得绝对领先的地位，所以从GeForce 6开始重新引入SLI技术。值得注意的是，NVIDIA的SLI技术与3dfx时期的有所不同。首批支援该SLI技术的显卡是GeForce 6800和Quadro FX4000。而首张支持NVIDIA SLI技术的主板则是Intel的E7525芯片组，PCI-E的模式是一条X16和一条是X8。原本，SLI技术只被6600 GT以上的显卡支援。为了推广SLI技术，NVIDIA逐步开放限制，令到整个GeForce 6系列的显卡都支援SLI技术。

在NVIDIA SLI技术中，两张显卡的地位并不相同，而是一张主卡和一张副卡。主卡会分派运算指令给副卡，副卡会将结果透过MIO接口传回主卡。最终的结果会由主卡合并起来。独立的MIO接口，可以减低信号传输的延迟。而此SLI技术可以支援Direct3D和OpenGL。

- Split Frame Rendering - 将画面分为上下半部，并各自由一颗GPU运算，然后再组合成同一个图面。
- Alternate Frame Rendering - 把Frame以单双数分给不同的GPU处理，例如VGA 1负责（1,3,5,7,9），而VGA 2负责（2,4,6,8,10），这个方法效能最佳。
- SLI Antialiasing - Redefining Image Quality - 这模式能增加画面质素，让两个绘图核心同时执行AA运算，然后把结果组合。例如一同执行4x AA（抗锯齿）运算，结果会是8x AA 画质。
- AFR of SFR - 在2006年推出，用于7950GX2的四路SLI中。假设有两个帧，第一个帧分为上下半部，并各自由一颗GPU运算。所以两个帧总共要四路SLI。但此模式的效率并不高，因为受到Windows XP的DirectX 9.0数据缓冲限制。

用哪一个SLI模式是由驱动侦测电脑游戏的执行档来决定，NVIDIA驱动程式里已有内建一组定义数据库，没有被定义的就会采用相容模式，即使用单颗GPU而不运行SLI。而用户也可以从驱动程式设定界面中的“3D Settings”，自行新增未被定义的游戏要用哪种SLI模式，或是修改已定义的数据库。建议定时更新显卡驱动程式，来增加SLI预先支援游戏的数量。

## 原理

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两块显卡均有一个MIO接口，能连接两颗绘图核心。当接口连接后，两片显卡就能协同运算。若使用最新驱动，可以不连接MIO接口，达成软体SLI，但效能会下降，皆因霸占了PCI-E x16带宽。

### 多核心SLI

SLI可支援两颗、三颗或四颗绘图核心同时运作。

以四颗绘图核心运作的SLI称为Quad SLI，即一张拥有两颗显示核心已于内部构成普通SLI模式的显卡再加一张相同型号的显卡进行SLI，现在只有Geforce 7950 GX2、GeForce 7900GX2、Quadro FX 4500X2、GeForce 9800GX2、Geforce GTX 295支援。操作系统方面，与AMD的CrossFire X相似，只有Windows Vista可以支援Quad SLi，而广泛使用的Windows XP则无缘此技术。因为Windows Vista和Windows XP的图形架构有一定的差别，而Vista将会成为主流，显示核心厂商为了减轻成本和节省资源，所以只会为Vista开发驱动程式。主板方面，需要nForce 790i Ultra SLI或者Intel Skulltrail平台。

三路SLI称为3-way SLI，硬件要求是采用nForce 680i SLI芯片组或nForce 780i/790i系列芯片组的主板，和三张GeForce 8800 GTX/Ultra等拥有2个MIO接口的显卡。官方声称，效能提升是单卡的2.8倍。

### 混合SLI

NVIDIA新的芯片组亦开始支援混合SLI（Hybrid SLI，中文名称混合动力）技术。内置芯片组中的显示核心，可以通过与独立显卡的显核，进行SLI运算。较低端的显卡可以得到较高幅度的效能提升，NVIDIA声称最高可达到100％。主流及性能级显核方面，提升幅度分别有40%和20%。如果是高端的显核，效能提升就只有约5%。混合SLI包含节能技术 Hybrid Power，原理是当系统不用运算复杂的立体计算时，系统可以关闭独立显示核心，只启动整合显示核心作显示输出，从而达到节能的效果，但NVIDIA已正式宣布Hybrid Power技术死亡，只于移动平台仍将继续支持。将来，所有NVIDIA推出的芯片组都会内建显示核心，包括定位高阶的芯片组，这有助推广混合SLI技术；所有显示输出接口亦会连接到主板上。而nForce 790i Ultra SLI和nForce 790i SLI芯片组将会是NVIDIA最后推出的独立型芯片组。

现时，模式的转换还是需要人手调整。系统拥有愈多显示核心，转换的速度会愈慢。另外，由于整合式显示核心并不可以实现双DVI输出，所以不支援30寸显示器。

在硬件中，要实现混合SLI技术，最关键是显卡中含有PIC16F690和PI3C3126QE芯片。前者用来控制供电，后者用来连接或者断开显卡的电源。所以，某些品牌的8800GT显卡可以支援混合SLI。

### 增强版SLI

nForce 790i芯片组将支持增强版SLI(enhanced SLI)。增强版SLI包括两个技术，第一个是PW Shortcut，另外一个是Broadcast。通过PW Shortcut技术，两张显卡的沟通可以变得更直接。在以往，显示核心要交亘数据时，须要CPU的参与。现在，北桥会内建一条直接数据通道，显示核心可以利用该通道交亘数据。这样可以降低CPU的占用率，提升SLI的性能。Broadcast技术方面，CPU向显示核心发放数据时，就像大气广播般，各个显示核心都可以同时接收到该数据。这样可以提高SLI效率。

## 使用前注意事项

SLI不能在多重显示器的环境下运作，使用者只能使用单一显示器作为主显卡的输出。同时，使用SLI的显卡在型号方面必须相同。与ATI的FireGL不同，专业的Quadro系列显卡亦可以支援SLI加速技术。

NVIDIA的主要竞争对手ATI，也推出一种相类的多重GPU的技术，名为ATI CrossFire。

### Intel芯片组支援SLI的状况

另外，Intel的芯片组亦开始支援SLI技术，例如最新的SkullTrail平台。Intel须要向NVIDIA购买两颗nForce 100 MCP芯片，用作PCI-E与PCI-E转接之用。这样纵使NVIDIA并没有授权Intel的芯片组支援SLI技术，都可以使用到SLI。该桥接芯片只支援PCI-E第一代，具体原理是将芯片组提供的PCI-E x16插口，转变成两个PCI-E x16。配合过当的芯片组和两颗桥接芯片，就可以令系统支援Quad SLI。直到目前为止，Intel自家的芯片组就只有SkullTrail使用了该NVIDIA的桥接芯片。

X58芯片组方面，配合nForce 200芯片，就可以支援SLI技术。NVIDIA会为支持SLI的主板进行认证，然后将密钥存入BIOS中，驱动程式会检验系统是否存有密钥，方能启用SLI模式。使用后者的方法成本较低，NVIDIA表示只需要30美元左右，但功能较差，因为芯片组本身不支援全速多路SLI。

## 参考

- CrossFireX──AMD/ATI的解决方案
- NVLink

## 基本资料

- 日语原文：可扩展的链接接口
- 制造商：NVIDIA
- 类型：多GPU技术
- 发布日期：2004
- 前任：扫描线交错
- 继任：NVLink