スケーラブルリンクインターフェース

スケーラブルリンクインターフェース

メーカー	エヌビディア
タイプ	マルチGPUテクノロジー
発売日	2004
前任者	スキャンラインインターリーブ
後継	NVリンク

スケーラブルリンクインターフェイス（SLI ）は、2枚以上のビデオカードをリンクして単一の出力を生成するためにNvidiaによって開発された、現在は廃止されたマルチGPUテクノロジーのブランド名です。SLIは、利用可能な処理能力を向上させることを目的とした、コンピューターグラフィックスの並列処理アルゴリズムです。 ^[1]

SLIという頭文字は、スキャンラインインターリーブの略で、3dfxが1998年に消費者市場に導入し、Voodoo2シリーズのビデオカードで使用したことが始まりでした。^{[2] [3] [4] [5]} 3dfxを買収した後、Nvidiaがこの技術を取得しましたが、 ^{[6] [7]使用しませんでした。Nvidiaはその後2004年にSLIという名称を再導入し、} PCI Express (PCIe)バスをベースにした最新のコンピュータシステムで使用することを意図していましたが、SLIという名前の背後にある技術は劇的に変化しました。

SLI を使用すると、リアルタイム 3D コンピュータ グラフィックスをレンダリングするときに、2 つ、3 つ、または 4 つのグラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) で作業負荷を共有できます。理想的には、十分な数の PCI Express スロットを備えたマザーボードに同一の GPU をインストールし、マスター/スレーブ構成に設定します。すべてのグラフィックス カードにレンダリングの作業負荷が均等に与えられますが、各カードの最終出力は、SLI ブリッジと呼ばれるコネクタを介してマスター カードに送信されます。たとえば、2 つのグラフィックス カードのセットアップでは、マスターがシーンの上半分を処理し、スレーブが下半分を処理します。スレーブの処理が完了すると、スレーブはレンダリング結果をマスターに送信し、1 つの画像に結合してからモニターに送信します。

SLI ブリッジは、帯域幅の制約を減らし、両方のグラフィック カード間でデータを直接送信するために使用されます。Nvidia の Forceware ドライバー 80.XX 以降を搭載したローエンドからミッドレンジのグラフィック カード (7100GS または 6600GT など) のペアでは、ブリッジ コネクタを使用せずに SLI を実行できます。これらのグラフィック カードは帯域幅をあまり使用しないため、データはマザーボード上のチップセットのみを介して中継できます。ただし、ハイエンドのグラフィック カードが 2 枚インストールされていて SLI ブリッジが省略されている場合は、チップセットの帯域幅が十分でないため、パフォーマンスが大幅に低下します。

構成には以下が含まれます:

• 2 ウェイ、3 ウェイ、4 ウェイの SLI では、それぞれ 2 枚、3 枚、または 4 枚の個別のグラフィック カードが使用されます。
• 1 枚のグラフィック カードに 2 つの GPU を搭載。例としては、GeForce GTX 590、GeForce GTX 690、GeForce GTX Titan Z などがあります。この構成の利点は、1 つの PCI Express スロットと (通常は) 2 つの拡張 I/O スロットのみを占有しながら、2 ウェイ SLI を実装できることです。また、2 枚のカードのみを使用して 4 ウェイ SLI も実現できます (Quad SLI と呼ばれます)。

Nvidia は、ビデオ ゲーム パブリッシャーと協力して、パフォーマンスを最も向上させるモードで SLI を自動的に有効にする カスタムビデオ ゲームプロファイルのセットを作成しました。

Nvidia には 3 種類の SLI ブリッジがあります。

• 標準ブリッジ（400MHzピクセルクロック^[8]および1GB/s帯域幅^[9]）
• LEDブリッジ（ピクセルクロック540MHz ^[10]）
• 高帯域幅ブリッジ（650MHzピクセルクロック、2GB/s帯域幅^[11]）

標準ブリッジは、伝統的にSLIをサポートするマザーボードに含まれており、60Hzで最大1920×1080および2560×1440のモニターに推奨されています。LEDブリッジは、Nvidia、^[12]、 EVGA、^[13]などによって販売されており、120Hz以上および4Kで最大2560×1440のモニターに推奨されています。LEDブリッジは、GPUがそのクロックをサポートしている場合にのみ、増加したピクセルクロックで機能します。高帯域幅ブリッジは、Nvidia ^[14]によってのみ販売されており、最大5Kおよびサラウンドモニターに推奨されています。

次の表は、公開市場で見られるブリッジタイプの仕様に応じたデータ転送の最大理論帯域幅の概要を示しています。^[15]

これは、レンダリングされたイメージを分析して、2 つの GPU 間でワークロードを均等に分割します。これを行うには、フレームをジオメトリに応じてさまざまな比率で水平に分割します。たとえば、フレームの上半分がほとんど空のシーンでは、分割線が低くなり、2 つの GPU 間でジオメトリ ワークロードのバランスが取られます。

各 GPU は、フレーム全体を順番にレンダリングします。たとえば、双方向セットアップでは、1 つの GPU が奇数フレームをレンダリングし、もう 1 つの GPU が偶数フレームを順番にレンダリングします。完成した出力は、表示のためにマスターに送信されます。理想的には、これにより、使用可能な GPU の数だけレンダリング時間が短縮されます。Nvidia は、広告で、双方向セットアップで 1 枚のカードの最大 1.9 倍のパフォーマンスを実現すると主張しています。AFR は SFR よりも全体的なフレームレートが高くなる可能性がありますが、マイクロ スタッタリングと呼ばれる一時的なアーティファクトも示し、フレーム レートの認識に影響を与える可能性があります。フレームが到着する頻度は 2 倍になる可能性がありますが、フレームの生成時間は短縮されないことに注意してください。つまり、AFR は入力ラグを削減する実行可能な方法ではありません。

これは、 2 枚のグラフィックス カード間でアンチエイリアシングの負荷を分割することで、アンチエイリアシングのパフォーマンスを最大 2 倍に高め、優れた画質を提供するスタンドアロン レンダリング モードです。1 枚の GPU は、通常のパターンからわずかにオフセットされたアンチエイリアシング パターン (たとえば、わずかに上と右) を実行し、2 枚目の GPU は、反対方向 (下と左) に同じ量オフセットされたパターンを使用します。両方の結果を合成すると、通常よりも高画質になります。このモードは、より高いフレーム レートを目的としたものではなく、実際にはパフォーマンスが低下する可能性がありますが、GPU に依存しないゲームを対象としており、パフォーマンスを向上させる代わりに、より鮮明な画像を提供します。有効にすると、SLI アンチエイリアシングは、SLI 8×、SLI 16×、および SLI 32× (クアッド SLI システムのみ) の高度なアンチエイリアシング オプションを提供します。^[16]

ハイブリッドSLIは、GeForce BoostとHybridPowerという2つの技術の総称です。^[17]

GeForce Boostは、統合グラフィックプロセッサ（IGP）とディスクリートGPUのレンダリング能力を組み合わせてパフォーマンスを向上させることができます。^[17]

一方、HybridPower は、パフォーマンス向上を目的としない別のモードです。セットアップは、IGP とMXMモジュール上の GPU で構成されます。IGP は、ラップトップが電源ソケットに接続されているときに GPU のパフォーマンスを向上させるのに役立ち、ラップトップが電源ソケットから抜かれたときには MXM モジュールがシャットダウンされ、全体的なグラフィックス電力消費が削減されます。^{[18] [19] Hybrid SLI は、デスクトップ マザーボードや PCI-E ディスクリート ビデオ カードを搭載した PC でも利用できます。NVIDIA は、Hybrid SLI 対応の IGP マザーボードと}GeForce 8400 GSビデオ カードを使用すると、2 倍のパフォーマンスを実現できると主張しています。^{[20] [21]}

HybridPower は後にNvidia Optimusに改名されました。

2016年5月、NvidiaはGeForce 10シリーズに新しいSLI HB（高帯域幅）ブリッジが搭載されることを発表しました。このブリッジは各カードのPCB上の2つのSLIフィンガーを使用し、それらの間の利用可能な帯域幅を実質的に2倍にします。GeForce 10シリーズのカードのみがSLI HBをサポートしており^{[22] [23]}、シングルGPUカードではこのブリッジを介して2ウェイSLIのみがサポートされています。^[22] SLI HBインターフェイスは650MHzで動作しますが、従来のSLIインターフェイスはより遅い400MHzで動作します。^[24]

電気的には、通常のSLIブリッジとSLI HBブリッジの間にほとんど違いはありません。これは、1つのPCBに2つの通常のブリッジを組み合わせたようなものです。ただし、SLI HBブリッジではトレース長が調整されており、ブリッジ上のすべてのトレースの長さが正確に同じになるようにしているため、ブリッジの信号品質が向上しています。^[24]

PC ゲーム雑誌は、SLI ブリッジとその後継である SLI HB を X 線で比較し、PCB トレースの違いによりクロック レートが 400 MHz から 650 MHz に上がり、データ レートもそれに応じて上がることを発見しました。バス幅が広くなったことで、帯域幅の顕著な増加が期待できますが、GTX 1080 GPU を使用したテストでは、ゲーム パフォーマンスの向上はわずかであることが示されました。新しい HB ブリッジは LED で照らされており (多くの場合、ロゴの一部が背面で照らされます)、その結果、同等の基本機能を持つ以前のブリッジよりも高価になっています。^[25]

• 複数のPCI-Express x16スロットを備えたマザーボードのすべてがSLIをサポートしているわけではない。2009年8月10日、Nvidiaは、IntelとASUS、EVGA、Gigabyte、MSIを含む他の大手マザーボードメーカーがすべて、LGA 1156ソケットの次期Intel Core i7およびi5プロセッサ向けに設計されたIntel P55 ExpressチップセットベースのマザーボードにNvidia SLIテクノロジを組み込むライセンスを取得したと発表した。^[26] P55の前身であるIntel P35またはIntel P45を使用している古いマザーボードはSLIをサポートしていない。2017年10月時点でSLIをサポートしている最近のマザーボードは、IntelのZおよびXシリーズチップセット（Z68、Z77、Z87、Z97、Z170、Z270、Z370、X79、X99、X299）とAMDの990FX、X370、X399チップセットである。^[27] Intel X58などの以前のチップセットは、16レーンのPCI-eを介して2ウェイSLIをサポートしていました。その世代のマザーボードで2つ以上のGPUをサポートするには、Nvidia nForceチップセットを実装する必要がありました。
  
• SLI 構成では、カードの製造元、カード モデル名、BIOS リビジョン、またはクロック速度が混在できます。ただし、GPU シリーズ (8600、8800 など) と GPU モデル名 (GT、GTS、GTX など) は同じである必要があります。^[28]一部のカードでは、コア コード名 (G70、G73、G80 など) のみが一致するため、「混合 SLI」構成の例外がまれにありますが、それ以外の場合は不可能であり、一致する 2 つのカードがわずかに異なる場合にのみ発生します (例: ビデオ メモリの量、ストリーム プロセッサ、またはクロック速度が異なる)。この場合、遅い/劣るカードが優位になり、もう 1 つのカードが一致します。もう 1 つの例外は GTS 250 で、これは 9800 GTX+ とペアにできます。GTS 250 GPU は 9800 GTX+ GPU のリバッジ版であるためです。
• 2枚のカードが同一でない場合、より高速なカード、またはより多くのメモリを搭載したカードは、より低速なカードの速度で動作するか、または追加のメモリを無効にします。（FAQでは異なるメモリサイズのサポートがまだ主張されていますが、NvidiaのForcewareドライバースイートのリビジョン100.xx以降、サポートは削除されていることに注意してください。）^[28]
• SLIは必ずしもパフォーマンス上の利点をもたらすわけではなく、極端な場合にはアプリケーションのコーディングの特性によりフレームレートが低下することもあります。 ^[29]これはAMDのCrossFireにも当てはまり、マルチGPUシステム特有の問題です。これはアプリケーションを低解像度で実行しているときによく見られます。
• SLI AFR モードでは、 Vsync +トリプル バッファリングがサポートされない場合があります。
• ハイブリッドSLIセットアップを使用しているユーザーは、HybridPowerとGeForce Boostのモードを手動で変更する必要がありますが、自動モード変更は将来のアップデートが利用可能になるまで利用できません。ハイブリッドSLIは、1920×1200の画面解像度でシングルリンクDVIのみをサポートします。^[30]
• SLIとAFRを併用すると、主観的なフレームレートはベンチマークアプリケーションで報告されるフレームレートよりも低くなることが多く、シングルGPUの同等品のフレームレートよりも低くなることもあります。この現象はマイクロスタッタリングと呼ばれ、マルチGPU構成に固有のものであるため、CrossFireにも当てはまります。^[31]
• 2018年に発売された新しいRTX 20xxシリーズのグラフィックカードでは、インターコネクトはSLI HBではなくなりました。これらの新しいカードは通信ベースとしてNVLinkを使用しており、3スロット長または4スロット長のNVLinkブリッジが必要です。これは、熱の考慮とソケットの可用性によるところが大きいです。現時点では、NVLinkで接続できるGPUカードは2枚だけです。NVLinkは原理的に非常に汎用性の高いインターフェースですが、NVLinkブリッジを使用して3ウェイ、4ウェイ、クアッドは不可能です。^[23]
• GeForce RTX 3000シリーズでは、SLIは実質的にNVLinkに置き換えられました。^[32]

• マルチクローム
• 従来のPCI
• マルチチップモジュール(MCM)
• AMD クロスファイア

• 公式サイト