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AMD CrossFire

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CrossFireAMD/ATI產品所採用的一種多重GPU協同運算技術,中文又稱交火,以兩張單GPU顯示卡或雙GPU顯示卡連結的方式,讓兩顆GPU在一台電腦上協同運算,增加效能,與NVIDIASLI技術競爭。CrossFire技術於2005年6月1日,在Computex Taipei 2005正式發佈,比SLI遲一年。至首度公開之今,CrossFire經過了數次修訂。開始的時候,需要主副卡的配合。之後,開始開放使用軟體交火模式。硬體交火方面,亦參考NVIDIA的做法,使用接線將兩張顯示卡連接起來。在2008年時,高端的顯示卡,例如3870 X2顯示卡已整合了兩顆顯示核心。當中,兩顆核心的溝通其實是使用了CrossFire技術。

在CrossFire推出的時候,使用者要使用此技術,主機板亦必需支援CrossFire,以及需要兩張AMD PCI Express介面的顯示卡,要相同等級,並有可能需要購買主卡。例如:如果用家有一片Radoen X850XT PE顯示卡,必須額外購買一片Radeon X850 CrossFire Edition,才能達成CrossFire。但對X1600來說,只需購買兩張一模一樣的卡,即可達成CrossFire,因為採用了軟體交火技術。由於以往ATi的顯示卡沒有像NVIDIA般預留協同運算,所以在第一代CrossFire,ATi採用Composting Engine和DMS Cable,來仿效NVIDIA的MIO介面。

CrossFire各模式

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CrossFire可以下列四種形式執行。

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)。
Scissor (SplitFrame 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。
SuperTiling
  • 把畫面分割成很多小格,讓兩顆繪圖核心梅花間竹地處理小格內的資料。這個方法效能最佳,但此模式只能支援於Direct 3D,不支援OpenGL
CrossFire Super AA
  • 這模式能增加畫面品質,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運算,結果會是8x AA 畫質。

第一代

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於2005年9月27日推出,當時的採用的模式是主副卡模式。採用此模式的ATI顯示卡有Radeon X800,X850,X1800和X1900。副卡是一張普通的顯示卡,而主卡就多出數顆晶片,成為資料混合引擎。

Radeon X850XT CrossFire Edition,與正常的X850XT的分別在於多出了四顆晶片,構成了Composting Engine:

  • Silcon Image Sil1611, DVI接收晶片
  • Silcon Image Sil1612, DVI輸出晶片
  • Analog Devices的ADV7123, Digital to Analog轉換晶片
  • XILUNX Spartan XC3S400,系統邏輯DSP晶片

普通的Radeon X850XT會透過一條特別的Cable,將運算結果傳送到Radeon X850XT CrossFire Edition(透過特別DMS介面接收結果)。Radeon X850XT CF Edition內的Composting Engine便會把兩顆核心的運算結果結合在一起,然後透過同一條Cable上的DVI介面將結果顯示在顯示器。

優點:

  • 買了普通Radeon X850XT的人,仍可使用CrossFire。
  • 不佔據原本的PCI-e的頻寬,充分發揮CrossFire的效能。

缺點:

  • 由於DVI接收與輸出晶片最高的頻寬頻率只有165MHz,所以不支援UXGA(1600 x 1200)以上的解析度。
  • 多出了的四顆晶片,令成本增高,導致CrossFire Edition的顯示卡售價遍高。四顆晶片的成本亦成了將CrossFire推廣的跘腳石。

第二代

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由於多出了的硬體令成本增高,ATi決定中低階顯示卡使用軟體Composting Engine,即X1300 Series和X1600 Series。為了充分發揮CrossFire的效能,X1800 Series仍會使用改良後的第二代硬體Composting Engine。

  • 第二代硬體Composting Engine

R520高達2048 x 1536@70+的CrossFire模式,相信就是改用比Silicon Image Sil1611更高解析度的晶片代替,此外ATi亦決定推出X1800版本的CrossFire Edition,期望把CrossFire進一步普及。

  • 軟體Composting Engine

應用於中階和低階顯視卡。顯視卡中現整合Composting Engine。副卡的資料傳送會透過PCI-E,不是採用DMS Cable,到主卡。若高階顯視卡採用軟體Composting Engine,效能比硬體Composting Engine下降60%。而低階顯視卡不用處理太複雜資料,霸佔的PCI-E頻寬不太嚴重,中階則因霸佔的PCI-E頻寬而令效能增長減少。

第三代

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  • 原生交叉火網Native CrossFire

新一代的X1650XT、X1950Pro顯示卡整合了CrossFire合成引擎,並有介面將雙卡互連,情況猶如NVIDIA的SLi。而Catalyst 6.11驅動程式亦開放了X1900 Series的顯示卡的軟體Composting Engine模式,不再需要主卡和接線,但必需配合擁有雙PCI Express x16的主機版使用。

第三代CrossFire能支援五個顯示器輸出,但需配合ATI的整合顯示卡晶片組,例如RX 480和RX 580。

第四代

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新一代交火技術在R9 290和R9 290X引入,不再需要CF接橋。DMA引擎已整合在顯示卡,透過PCI Express總線直接存取其他GPU,即可實現多重GPU協同運算。雖然沒有使用接橋,但AMD表示這不是軟體交火,因為顯示卡上是有專門負責交火的硬體。

相比傳統接橋(900 MB/s),PCIe 3.0總線提供了近35倍的頻寬 (16 GB/s),而且不需要接橋。滿足Eyefinity多螢幕技術和4K顯示的高頻寬需求,XDMA因此成為了新一代多重GPU協同運算解決方案。

支援卡種

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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整合顯示核心)
  • HD6700/6800/6900 Series(不需主卡)
  • HD7700/7800/7900 Series(不需主卡)
第四代
  • R9 290 Series 及以後(不需主卡,現時的英特爾晶片組主機板不提供AMD CrossFire
  • RX 5700與RX 5700XT之後的顯示卡不支援CrossFire

支援晶片組

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

此外,華碩和EVGA等主機板廠商生產的個別版本Z77/Z87/Z97已經開始支援x16/x16、x16/x8/x8和x8/x8/x8/x8規格,甚至X79/C602/C604/C606主機板也支援x16/x16/x16/x16或x16/x8/x8/x8/x8/x8/x8規格,儘管英特爾官方發布的C600晶片組不支援NVIDIA SLI/AMD Crossfire,但同樣支援NVIDIA Tesla或Maximus技術。

  • AMD 990FX - 能達到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8規格
  • AMD 990X - 能達到PCI-E 2.0 x8/x8規格
  • AMD 970FX - 能達到PCI-E 2.0 x8/x8規格
  • AMD 890FX - 能達到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8規格
  • AMD 890GX - 能達到Hybrid CrossFire+PCI-E 2.0 x8/x8規格
  • AMD 790FX - 能達到PCI-E 2.0 x16/x16或x8/x8/x8/x8規格
  • AMD 790GX - 能達到Hybrid CrossFire+PCI-E 2.0 x8/x8規格
  • AMD 790X - 能達到PCI-E 2.0 x8/x8規格

主機板廠商生產的實質產品(指AMD 990FX)僅提供x16/x16規格,另外一條/兩條x16以x4模式執行。

有部分廠商在主機板張自行添加PCI-E 2.0的頻寬控制器來達到以上晶片組的目的,如華擎科技的970 Extreme4即為此項應用。AMD 970的晶片組原本只可行單條x16,但經過祥碩科技的頻寬控制器後,可實現x8/x8來達成CrossFire及SLI。

CrossFireX

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AMD於2007年11月19日發佈蜘蛛平臺時同時發表了接替CrossFire的下一代技術CrossFireX,CrossFireX基礎原理相同,但擴充支援三到四顆GPU共同運算,截至2008年1月21日確定AMD 700 晶片組系列中的790FX會支援,也有訊息[1]指出IntelP45晶片組將支援CrossFireX。驅動程式方面,CrossFireX最初只支援Windows Vista作業系統,原因是驅動本身已經複雜,而Windows XP遲早會被淘汰,所以集中資源開發Vista驅動比較划算[2]

但在2008年8月20日,ATI發布了Catalyst 8.8驅動程式,讓其也在Windows XP中提供對CrossFireX的支援 。[3]

AMD 雙重圖形技術

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讓系統同時利用主機板整合顯示和獨立顯示卡的技術,有兩種訴求不同的模式,目前確定AMD 700 晶片組系列中的780G會支援,與NVIDIAHybrid SLI技術競爭。

PowerXpress

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當系統不需要大量GPU計算,獨立顯示卡將進入類似休眠的狀態,而需要時可立即啟動,毋須重新開機。僅應用於移動晶片組平臺。

Dual Graphics

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當系統需要大量GPU計算,獨立顯示卡和整合式顯示晶片將共同運算。

只限HD 2400和HD 3400系列顯示卡與780G或790GX北橋顯示晶片組支援此模式。

2012年,AMD推出採用Socket FM2的第二代加速處理器,最高可配合HD 6670進行混合交火。至2014年,核心代號「Karveri」加速處理器上市後,A10-5800K/6800K/7850K等型號最高可配合Radeon HD 7750實作Dual Graphics,但效能提升相較於Radeon HD 6670的要不明顯,然而AMD並沒有公開說明Radeon HD 7000系列(基於GCN架構之核心)可以支援Dual Graphics[4]

注釋及參考資料

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  1. ^ Crossfire X destekli P45 yonga seti. [2008-01-21]. (原始內容存檔於2008-01-03). 
  2. ^ 3月来!探寻CrossFireX背后的一些秘密. [2011-03-31]. (原始內容存檔於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]. (原始內容存檔於2021-06-03) (美國英語). 
  4. ^ Strike. 好看不实用,A10-6800K与HD 7750混交测试. expreview.com. [2014-08-27]. (原始內容存檔於2014-09-03).