AMD CrossFire

由AMD开发的双显卡连接技术

CrossFireAMD/ATI产品所采用的一种多重GPU协同运算技术,中文又称交火,以两张单GPU显卡或双GPU显卡链接的方式,让两颗GPU在一台电脑上协同运算,增加性能,与NVIDIASLI技术竞争。CrossFire技术于2005年6月1日,在Computex Taipei 2005正式发布,比SLI迟一年。至首度公开之今,CrossFire经过了数次修订。开始的时候,需要主副卡的配合。之后,开始开放使用软件交火模式。硬件交火方面,亦参考NVIDIA的做法,使用接线将两张显卡连接起来。在2008年时,高端的显卡,例如3870 X2显卡已集成了两颗显示核心。当中,两颗核心的沟通其实是使用了CrossFire技术。

在CrossFire推出的时候,用户要使用此技术,主板亦必需支持CrossFire,以及需要两张AMD PCI Express接口的显卡,要相同等级,并有可能需要购买主卡。例如:如果用家有一片Radoen X850XT PE显卡,必须额外购买一片Radeon X850 CrossFire Edition,才能达成CrossFire。但对X1600来说,只需购买两张一模一样的卡,即可达成CrossFire,因为采用了软件交火技术。由于以往ATi的显卡没有像NVIDIA般预留协同运算,所以在第一代CrossFire,ATi采用Composting Engine和DMS Cable,来仿效NVIDIA的MIO接口。

CrossFire各模式

CrossFire可以下列四种形式执行。

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)。
Scissor (SplitFrame 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。
SuperTiling
  • 把画面分割成很多小格,让两颗绘图核心梅花间竹地处理小格内的资料。这个方法性能最佳,但此模式只能支持于Direct 3D,不支持OpenGL
CrossFire Super AA
  • 这模式能增加画面质量,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运算,结果会是8x AA 画质。

第一代

于2005年9月27日推出,当时的采用的模式是主副卡模式。采用此模式的ATI显卡有Radeon X800,X850,X1800和X1900。副卡是一张普通的显卡,而主卡就多出数颗芯片,成为资料混合引擎。

Radeon X850XT CrossFire Edition,与正常的X850XT的分别在于多出了四颗芯片,构成了Composting Engine:

  • Silcon Image Sil1611, DVI接收芯片
  • Silcon Image Sil1612, DVI输出芯片
  • Analog Devices的ADV7123, Digital to Analog转换芯片
  • XILUNX Spartan XC3S400,系统逻辑DSP芯片

普通的Radeon X850XT会透过一条特别的Cable,将运算结果发送到Radeon X850XT CrossFire Edition(透过特别DMS接口接收结果)。Radeon X850XT CF Edition内的Composting Engine便会把两颗核心的运算结果结合在一起,然后透过同一条Cable上的DVI接口将结果显示在显示器。

优点:

  • 买了普通Radeon X850XT的人,仍可使用CrossFire。
  • 不占据原本的PCI-e的带宽,充分发挥CrossFire的性能。

缺点:

  • 由于DVI接收与输出芯片最高的带宽频率只有165MHz,所以不支持UXGA(1600 x 1200)以上的分辨率。
  • 多出了的四颗芯片,令成本增高,导致CrossFire Edition的显卡售价遍高。四颗芯片的成本亦成了将CrossFire推广的跘脚石。

第二代

由于多出了的硬件令成本增高,ATi决定中低端显卡使用软件Composting Engine,即X1300 Series和X1600 Series。为了充分发挥CrossFire的性能,X1800 Series仍会使用改良后的第二代硬件Composting Engine。

  • 第二代硬体Composting Engine

R520高达2048 x 1536@70+的CrossFire模式,相信就是改用比Silicon Image Sil1611更高清晰度的芯片代替,此外ATi亦决定推出X1800版本的CrossFire Edition,期望把CrossFire进一步普及。

  • 软体Composting Engine

应用于中端和低端显视卡。显视卡中现集成Composting Engine。副卡的资料发送会透过PCI-E,不是采用DMS Cable,到主卡。若高阶显视卡采用软件Composting Engine,性能比硬件Composting Engine下降60%。而低端显视卡不用处理太复杂资料,霸占的PCI-E带宽不太严重,中端则因霸占的PCI-E带宽而令性能增长减少。

第三代

  • 原生交叉火网Native CrossFire

新一代的X1650XT、X1950Pro显卡集成了CrossFire合成引擎,并有接口将双卡互连,情况犹如NVIDIA的SLi。而Catalyst 6.11驱动程序亦开放了X1900 Series的显卡的软件Composting Engine模式,不再需要主卡和接线,但必需配合拥有双PCI Express x16的主机版使用。

第三代CrossFire能支持五个显示器输出,但需配合ATI的集成显卡芯片组,例如RX 480和RX 580。

第四代

新一代交火技术在R9 290和R9 290X引入,不再需要CF接桥。DMA引擎已集成在显卡,透过PCI Express总线直接访问其他GPU,即可实现多重GPU协同运算。虽然没有使用接桥,但AMD表示这不是软件交火,因为显卡上是有专门负责交火的硬件。

相比传统接桥(900 MB/s),PCIe 3.0总线提供了近35倍的带宽 (16 GB/s),而且不需要接桥。满足Eyefinity多屏幕技术和4K显示的高带宽需求,XDMA因此成为了新一代多重GPU协同运算解决方案。

支持卡种

第一代
  • X850 XT PE(需要主卡)
第二代
  • X1300 Series(不需主卡)
  • X1600 Series(不需主卡)
  • X1800 Series(需要主卡)
  • X1900 Series(需要主卡)
  • X1950 XTX(需要主卡)
第三代
  • X1650 GT/XT(不需主卡)
  • X1950 GT/Pro(不需主卡)
  • HD2000 Series(不需主卡)
  • HD3000 Series(不需主卡)
  • HD4000 Series(不需主卡)
  • HD5400/5500 Series(不需主卡)
  • HD5600/5700/5800/5900 Series(不需主卡)
  • HD6400/6500/6600 Series(需CPU集成显示核心)
  • HD6700/6800/6900 Series(不需主卡)
  • HD7700/7800/7900 Series(不需主卡)
第四代
  • R9 290 Series 及以后(不需主卡,现时的英特尔芯片组主板不提供AMD CrossFire
  • RX 5700与RX 5700XT之后的显卡不支持CrossFire

支持芯片组

  • Intel X99 - 能达到PCI-E 3.0 x16/x16、x16/x16/x8、x16/x8/x8/x8和x8/x8/x8/x8/x8规格
  • Intel Z97 - 能达到PCI-E 3.0 x8/x8和x8/x4/x4规格
  • Intel Z87 - 能达到PCI-E 3.0 x8/x8和x8/x4/x4规格
  • Intel X79 - 能达到PCI-E 3.0 x16/x16、x16/x16/x8和x16/x8/x8/x8/规格
  • Intel Z77 - 能达到PCI-E 3.0 x8/x8规格
  • Intel Z75 - 能达到PCI-E 3.0 x8/x8规格
  • Intel Z68 - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • Intel P67 - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • Intel X58 - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16、x16/x8/x8、x8/x8/x8/x8规格
  • Intel P55 - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • Intel X48 - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16规格
  • Intel P45 - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • Intel X38 - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16规格
  • Intel P35 - 能达到PCI-E 1.0 x16/x4规格
  • Intel 975X - 能达到PCI-E 1.0 x8/x8规格

此外,华硕和EVGA等主板厂商生产的个别版本Z77/Z87/Z97已经开始支持x16/x16、x16/x8/x8和x8/x8/x8/x8规格,甚至X79/C602/C604/C606主板也支持x16/x16/x16/x16或x16/x8/x8/x8/x8/x8/x8规格,尽管英特尔官方发布的C600芯片组不支持NVIDIA SLI/AMD Crossfire,但同样支持NVIDIA Tesla或Maximus技术。

  • AMD 990FX - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8规格
  • AMD 990X - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • AMD 970FX - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • AMD 890FX - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8规格
  • AMD 890GX - 能达到Hybrid CrossFire+PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • AMD 790FX - 能达到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8规格
  • AMD 790GX - 能达到Hybrid CrossFire+PCI-E 2.0 x8/x8规格
  • AMD 790X - 能达到PCI-E 2.0 x8/x8规格

主板厂商生产的实质产品(指AMD 990FX)仅提供x16/x16规格,另外一条/两条x16以x4模式运行。

有部分厂商在主板张自行添加PCI-E 2.0的带宽控制器来达到以上芯片组的目的,如华擎科技的970 Extreme4即为此项应用。AMD 970的芯片组原本只可行单条x16,但经过祥硕科技的带宽控制器后,可实现x8/x8来达成CrossFire及SLI。

CrossFireX

AMD于2007年11月19日发布蜘蛛平台时同时发表了接替CrossFire的下一代技术CrossFireX,CrossFireX基础原理相同,但扩展支持三到四颗GPU共同运算,截至2008年1月21日确定AMD 700 芯片组系列中的790FX会支持,也有消息[1]指出IntelP45芯片组将支持CrossFireX。驱动程序方面,CrossFireX最初只支持Windows Vista操作系统,原因是驱动本身已经复杂,而Windows XP迟早会被淘汰,所以集中资源开发Vista驱动比较划算[2]

但在2008年8月20日,ATI发布了Catalyst 8.8驱动程序,让其也在Windows XP中提供对CrossFireX的支持 。[3]

AMD 双重图形技术

让系统同时利用主板集成显示和独立显卡的技术,有两种诉求不同的模式,目前确定AMD 700 芯片组系列中的780G会支持,与NVIDIAHybrid SLI技术竞争。

PowerXpress

当系统不需要大量GPU计算,独立显卡将进入类似休眠的状态,而需要时可立即启动,毋须重启。仅应用于移动芯片组平台。

Dual Graphics

当系统需要大量GPU计算,独立显卡和集成式显示芯片将共同运算。

只限HD 2400和HD 3400系列显卡与780G或790GX北桥显示芯片组支持此模式。

2012年,AMD推出采用Socket FM2的第二代加速处理器,最高可配合HD 6670进行混合交火。至2014年,核心代号“Karveri”加速处理器上市后,A10-5800K/6800K/7850K等型号最高可配合Radeon HD 7750实现Dual Graphics,但性能提升相较于Radeon HD 6670的要不明显,然而AMD并没有公开说明Radeon HD 7000系列(基于GCN架构之核心)可以支持Dual Graphics[4]

注释及参考资料

  1. ^ Crossfire X destekli P45 yonga seti. [2008-01-21]. (原始内容存档于2008-01-03). 
  2. ^ 3月来!探寻CrossFireX背后的一些秘密. [2011-03-31]. (原始内容存档于2019-09-19). 
  3. ^ Hruska, Joel. ATI Cat 8.8 drivers include Hybrid Graphics in Windows XP. Ars Technica. 2008-08-22 [2021-06-03]. (原始内容存档于2021-06-03) (美国英语). 
  4. ^ Strike. 好看不实用,A10-6800K与HD 7750混交测试. expreview.com. [2014-08-27]. (原始内容存档于2014-09-03).