سیستم های رندرینگ

همان‌طور که ملاحظه می‌کنید در حالتی که از پل جدید SLI HB استفاده شده است (گراف آبی رنگ) روی هم رفته FrameTime پایین‌تر و از آن مهم‌تر spike ها نیز به‌مراتب کمتر هستند. این بدان معناست که Frame Rate بالاتر و پایداری این پارامتر نیز به‌مراتب بهتر از قبل شده است. حالت‌های جدید پیکربندی Multi-GPU در مقایسه با نسخه‌های قبلی DirectX کمپانی مایکروسافت چند تغییر در DirectX 12 جدید ایجاد کرده که عملکرد پیکربندی‌های Multi-GPU را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهند. در بالاترین سطح دو انتخاب اساسی برای توسعه دهندگان جهت استفاده از پیکربندی‌های Multi-GPU در سخت افزاری‌های انویدیا در DirectX 12 وجود دارد: حالت (Multi Display Adapter (MDA و حالت (Linked Display Adapter (LDA. برای حالت LDA نیز دو شکل متفاوت تعریف شده است: حالت Implicit LDA که NVIDIA برای SLI از آن استفاده می‌کند و حالت Explicit LDA که در اصل توسعه دهندگان بسیاری از مسئولیت‌های GPU را برای دستیابی به یک پیکربندی موفق و با بازدهی بسیار بالا مدیریت می‌کنند. در واقع هدف از توسعه حالت‌های MDA و LDA Explicit این بوده که توسعه دهندگان بازی‌های رایانه‌ای کنترل بیشتری بر روی عملکرد GPU داشته باشند. در جدول زیر خلاصه قابلیت‌ها و ملزومات این 3 حالت را در پردازنده‌های گرافیکی Nvidia ملاحظه می‌کنید:

با پهنای باند بالای ارائه شده توسط رابط جدید SLI و پل‌های جدید SLI HB گیمرها نسبت به نسل قبلی SLI به‌مراتب اجرای روان‌تری را در بازی‌های جدید تجربه خواهند کرد. در گراف زیر نمودار FrameTime اجرای بازی Shadow of Mordor را در رزولوشن 11520x2160 مشاهده می‌کنید.

البته لازم به ذکر است پل‌های SLI مجهز به LED در پیکربندی دوگانه GTX 1080 از فرکانس 650MHz و پهنای باند بالای این ارتباط پشتیبانی می‌کنند. پس مدنظر داشته باشید که برای ارتباط پرسرعت و پشتیبانی از نمایشگرهای 4K و 5K و همین‌طور ترکیب فراگیر چند نمایشگر به صورت هم‌زمان باید از پل‌های جدید مجهز به LED و یا SLI HB در پیکربندی‌های دوگانه GTX 1080 استفاده شود. در جدول زیر می‌توانید با توجه به نیازهای خود، نوع پل SLI مورد نظر را شناسایی کنید.

Dual-link SLI تنها توسط پل‌های جدید تحت عنوان SLI HB پشتیبانی می‌شود. این پل‌های جدید ارتباط سریع میان دو کارت گرافیک را تسهیل می‌کنند، هر دو رابط SLI را در این ارتباط شرکت می‌دهند و موجب فعال شدن وضعیت ارتباط با سرعت کلاک 650MHz میان دو کارت گرافیک GTX 1080 می‌شود (این نکته را مد نظر داشته باشید که پیکربندی SLI توسط پل‌های قدیمی نیز امکان پذیر است ولی در این حالت حداکثر سرعت کلاک ارتباط 400MHz خواهد بود و حداکثر کارایی این پیکربندی آشکار نخواهد شد).

اما در معماری Pascal این دو رابط به یکدیگر لینک شده‌اند تا پهنای باند ارتباط میان دو کارت گرافیک افزایش یابد. این حالت جدید dual-link SLI این قابلیت را فراهم می‌کند که هر دو رابط SLI در کنار هم نمایشگرهای با رزولوشن‌های بالا و یا پیکربندی‌های فراگیر مجهز به 3 نمایشگر را با سرعت به‌مراتب بیشتر نسبت به نسل‌های قبل تغذیه کنند.

به لطف موتور Simultaneous Multi-Projection Engine و قابلیت‌های آن در اداره نمایش چندین تصویر با پیچ و تاب و چرخش مختلف در آن واحد، پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر معماری Pascal این قابلیت را دارند تا به صورت کاملاً کارآمد و با بازدهی کارایی بالا در سریع‌ترین زمان ممکن بهترین خروجی را برای نمایشگرهای نام برده فراهم کنند. این موتور پردازش هندسی مدرن با پشتیانی از تکنیک‌هایی نظیر Projections in 3D Graphics، Perspective Surround، Single Pass Stereo و Lens Matched Shading قادر است تا در حالت‌های مدرن نمایش تصاویر در عینک‌های واقعیت مجازی (VR) بهترین کیفیت ممکن در کنار کارایی بسیار بهتر از پردازنده‌های گرافیکی نسل‌های قبل ارائه دهد. رابط جدید و بهبود یافته SLI گیمرهای حرفه‌ای برای دستیابی به کارایی فوق‌العاده بالا در وضعیت‌هایی که از چند نمایشگر با رزولوشن‌های بالای 4K و 5K استفاده می‌کنند به پیکربندی‌های 2 یا چندگانه Multi GPU تحت عنوان SLI تکیه می‌کنند. یکی از مهم‌ترین اجزاء در پیکربندی SLI نیز پل SLI یا همان SLI Bridge است که در واقع یک رابط دیجیتال برای جابجایی اطلاعات تصویر بین کارت‌های گرافیک Geforce در این سیستم محسوب می‌شود. کارت‌های گرافیکی رده بالای Nvidia Geforce که از پیکربندی‌های 3 و 4 گانه SLI پشتیبانی می‌کنند دارای 2 عدد از این رابط‌ها بر روی PCB خود هستند. علت وجود رابط دوم در این حالت‌ها ارتباط میان سایر کارت‌های گرافیک با کارت گرافیک اصلی (کارت گرافیکی که ورودی یا ورودی‌های تصاویر مانیتورها به آن متصل شده است) جهت هماهنگی و ارسال اطلاعات مرتبط با رندر فریم‌ها است و تا قبل از معماری Pascal هر یکی از این رابط‌ها به صورت مستقل عمل می‌کردند.

پردازنده‌های گرافیکی کنونی از تمامی این صفحه نمایش‌ها پشتیبانی می‌کنند ولی به صورت کاملاً ناکارآمد و یا با مراحل متعدد پردازش تصویر و پیچ و تاب دادن‌های مختلف برای مطابقت با خروجی نهایی مورد نیاز. GPU های با معماری Maxwell دارای برخی قابلیت‌های ابتدایی Multi-Resolution بودند که در واقع پیش نمایشی از مدل عملیاتی واحد SMP در معماری Pascal محسوب می‌شد. پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر معماری مکسول می‌توانستند دقیقاً 90 درجه تصویر را بچرخانند (به‌عنوان مثال برای نگاشت مکعب) و یا با گرفتن یک جهت تصویر واحد مقیاس آن را با رزولوشن بخش‌های مختلف نمایشگر تطبیق دهند. این تکنیک‌ها علیرغم مثمر ثمر بودن برای برخی کاربردها نظیر VXGI، ولی در بسیاری از حالت‌های مختلف نمایشگرهای جدید ناکارآمد هستند و بازدهی کارایی مناسبی ندارند.

همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید یکی از نمونه‌های کاربردی SMP اصلاح میدان دید مطلوب در صفحه نمایش‌های 3 گانه به صورت فراگیر است. همچنین همان‌طور که مطلع هستید به لطف تکنولوژی‌های جدید صفحه نمایش‌های LED و OLED شاهد عرضه صفحه نمایش‌های خمیده (Curved) و عینک‌های واقعیت مجازی (VR) مجهز به عدسی‌ها و صفحه نمایش‌های مختلف هستیم که هر یکی از این تکنولوژی‌های نمایش تصویر نیاز به تصویرسازی مختص به خود هستند. در تصویر زیر انواع مختلف تکنولوژی‌های نمایش تصویر موجود در حال حاضر و یا در حال توسعه آینده نزدیک را ملاحظه می‌کنید.

این بخش قادر است تا حداکثر 16 طرح و بینش مختلف از پیش تنظیم شده یک شکل هندسی را پردازش کند. در تمام حالات ممکن خلق تصاویر، پردازش اطلاعات توسط شتاب دهنده‌های سخت افزاری انجام می‌شود و جریان پردازش اطلاعات هیچ گاه پردازنده گرافیکی را ترک نمی‌کند. از آنجا که پردازش توسعه چند تصویره پس از واحدهای مربوط به ترسیم هندسی تصویر اتفاق می‌افتد، برنامه‌های سازگار با این تکنیک، تمامی عملیاتی که باید در واحدهای سایه زدن بالادستی انجام می‌شدند را به‌مراتب کاهش می‌دهند. این عملیات حذف شده به‌ویژه در زمانی که GPU با تکنیک‌های تصویرسازی هندسی پیچیده مثل Tessellation روبرو می‌شود پراهمیت هستند. در برخی موارد خاص، موتور SMP می‌تواند عملیات مربوط به پردازش هندسی تصاویر را تا حداکثر 32 برابر کاهش دهد.

بار پردازش بازی‌های رایانه‌ای مدرن به صورت فزاینده‌ای در حال پیچیده شدن است. یکی از مهم‌ترین عوامل این امر پردازش چند کار مستقل و البته ناهم‌زمان است که به صورت تنگاتنگ با یکدیگر تعامل دارند تا در نهایت به کمک هم تصویر نهایی را رندر کنند. چند مثال درباره بار پردازش غیر هم‌زمان: پردازش فیزیک و صدا مبتنی بر GPU تصاویر رندر شده همراه با Postprocessing پردازش ناهم‌زمان پیچ و تاب و زمان: نوعی تکنیک استفاده شده در واقعیت مجازی که تصویر نهایی را با توجه به وضعیت سر دقیقاً قبل از نمایش نهایی تصویر بازسازی می‌کند این نوع پردازش‌های غیر هم‌زمان دو سناریو جدید برای طراحان GPU به وجود می‌آورد که باید در نظر گرفته شوند. سناریو اول شامل بار پردازش‌هایی است که با یکدیگر تداخل دارند. انواع خاصی از بارهای پردازش که به صورت کامل تمام منابع GPU را اشغال نمی‌کنند. در این مواقع GPU باید به صورت هوشمند منابع خود را بین هر دو بار پردازش به اشتراک بگذارد و این کار به‌گونه‌ای مدیریت کند تا بازدهی پردازش اطلاعات نیز قابل قبول باشد. پردازش گرافیکی تصویر در کنار پردازش فیزیک دبه صورت هم‌زمان یک مثال خوب برای این سناریو محسوب می‌شود. برای بارهای پردازش که با یکدیگر تداخل دارند معماری پاسکال پشتیبانی از تکنیک dynamic load balancing را در چنته دارد. در تراشه‌های گرافیکی مبتنی بر معماری Maxwell این نوع از پردازش‌ها توسط پارتیشن بندی استاتیک (static partitioning) زیرمجموعه‌هایی از GPU که پردازش گرافیکی و پردازش همه منظوره را انجام می‌دهند صورت می‌گیرند. این تکنیک به شرطی کارآمد است که تعادل کار بین دو بار پردازش، تقریباً منطبق با نسبت پارتیشن بندی مورد نظر باشد. با این حال اگر بار پردازش همه منظوره بیش از پردازش گرافیکی طول بکشد و هر دو برای پایان نهایی این پردازش نیاز به تکمیل شدن بار پردازش خود داشته باشند. بخشی از GPU که برای پردازش گرافیکی پارتیشن بندی شده بود عملاً بلااستفاده می‌ماند. در تکنولوژی سخت افزاری dynamic load balancing پیاده سازی شده در معماری Pascal این امکان وجود دارد که هر دو بار پردازش نام برده در صورت وجود منابع خالی در GPU به صورت پویا از منابع نام برده برای افزایش کارایی و بازدهی عملیاتی استفاده کنند. Simultaneous Multi-Projection Engine موتور پردازش هم‌زمان چند تصویره یا همان Simultaneous Multi-Projection Engine یک واحد سخت افزاری جدید است که در بخش PolyMorph Engine در انتهای geometry pipeline و درست در مقابل واحد تصویرسازی (Raster Unit) قرار دارد. همان‌طور که از اسم آن پیداست، وظیفه واحد (Simultaneous Multi-Projection (SMP ایجاد بینش های متفاوت از یک جریان شکل هندسی است که همین امر SMP را تبدیل به یکی از مراحل سایه زنی بالادستی کرده است.