Als je een pc bouwt om ermee te gamen, is de videokaart veruit het belangrijkste onderdeel. Een vloeiende ervaring is hoofdzakelijk afhankelijk van het aantal nieuwe beelden dat per seconde op je monitor verschijnt – het aantal frames per seconde of ‘framerate’. En geen enkel ander stuk hardware in je computerkast speelt een grotere rol bij het behalen van de hoogst mogelijke framerate dan de videokaart. Maar soms is zelfs de snelste videokaart op de markt niet genoeg voor wat je voor ogen hebt. De oplo ing is dan simpel: zet er nog eentje naast.
Multi-GPU, oude stijl
Nou ja, in theorie dan. Het opbouwen van een frame, een enkel beeldje, is het resultaat van een lange keten van berekeningen. Grofweg gezegd bedenkt de proce or (of Central Proce ing Unit) hoe een scène in elkaar steekt en stuurt deze informatie door naar de videokaart (of Graphics Proce ing Unit). Deze rekent uit hoe alles er uitziet vanuit het perspectief van de speler, voegt nog een paar effecten toe en stuurt het resultaat door naar de monitor. Dit alles gebeurt, als het goed is, tientallen keren per seconde en wekt zo de illusie van beweging op.
De crux is dat de CPU en de GPU niet evenveel tijd nodig hebben voor hun taak. Als de proce or acht milliseconden nodig heeft om het recept van een frame naar de videokaart te sturen en de videokaart heeft op zijn beurt zestien milliseconden nodig om het beeld te bakken, staat de proce or de helft van de tijd niks te doen. Als je de CPU nou eens zou vertellen om het volgende recept alvast naar een tweede videokaart te sturen, dan kun je in dezelfde tijd twee keer zo veel frames naar de monitor sturen voor een extra soepele ervaring. Videokaart nummer 1 neemt dan alle oneven frames voor zijn rekening en nummer 2 richt zich op alle even frames. Dit proces heet Alternate Frame Rendering en is momenteel nog de standaard voor multi-GPU-opstellingen.
SLI en Cro fire
De twee grote videokaartontwerpers hebben elk een eigen methode om meerdere videokaarten met elkaar te verbinden. AMD noemt zijn oplo ing Cro fire en Nvidia maakt gebruik van een Scalable Link Interface (SLI). Beiden zetten op vergelijkbare wijze Alternate Frame Rendering in, maar er bestaan verschillen in de aanpak. Zo is Nvidia behoorlijk streng in zijn vereisten: de kaarten moeten het hetzelfde model van dezelfde generatie met dezelfde hoeveelheid videogeheugen zijn. De fabrikant en de kloksnelheden mogen verschillen, maar voor de beste resultaten doe je er verstandig aan zoveel mogelijk hetzelfde te laten.
De GPU’s moeten vervolgens in PCIe-slots gestoken worden die minimaal acht ‘lanes’ tot hun beschikking hebben. Sinds de Pascal-serie – kaarten als de GTX 1070 en 1080 – kun je niet meer dan twee kaarten in SLI zetten. De meeste kaarten uit de stal van Nvidia ondersteunen Scalable Link Interface, met uitzondering van de GTX 1060.
Tot slot heb je een SLI-brug nodig, die inbegrepen zit bij de moederborden die het ondersteunen. Dit kabeltje legt een directe verbinding tu en de kaarten voor een zo snel mogelijke communicatie. Er bestaan drie smaken: de standaard-brug, de led-variant en de nieuwe High Bandwidth SLI-brug. De standaard-brug levert voldoende bandbreedte om met SLI op een resolutie van 2560 x 1440 probleemloos zestig frames per seconde te tonen; voor 4K wil je minimaal de led-variant hebben. Pas zodra je voor absurd hoge resoluties gaat, zoals drie 4K-schermen naast elkaar, heb je echt profijt van de HB SLI-brug. Voorlopig heb je dus aan een eenvoudigere brug wel genoeg en kun je desnoods ook sjoemelen door twee standaardbruggen naast elkaar te gebruiken.
AMD neemt met Cro fire een aanzienlijk lo ere houding aan. Sinds een paar generaties terug heb je geen Cro fire-brug meer nodig om meerdere kaarten te laten samenwerken en in het verleden kon je zelfs verschillende modellen in beperkte mate combineren. Waar SLI tegenwoordig blijft beperkt tot twee GPU’s, stelt Cro fire je in staat om maar liefst vier videokaarten door te lu en. Bovendien is een PCIe-slot met vier lanes al genoeg, zodat vrijwel elk moederbord tegenwoordig wel Cro fire ondersteunt.
Een beperking van beide methoden is dat je de beschikbare hoeveelheid videogeheugen niet bij elkaar kunt optellen. Elke kaart moet dezelfde scène renderen en moet daarom dezelfde data paraat hebben. Drie AMD-kaarten met elk twee gigabyte aan geheugen hebben met Cro fire dus niet zes gigabyte om mee te stoeien, maar twee.
F-f-framerate is o-o-ook niet a-a-alles
“Stop maar”, denk je nu wellicht bij jezelf, “ik was al om bij de dubbele framerate”. De praktijk blijkt echter een stuk weerbarstiger. Allereerst schalen meerdere videokaarten lang niet zo goed als je zou hopen. Het hangt sterk af van de game en of je voor Nvidia of AMD gaat, maar in de regel kun je met twee GPU’s rekenen op anderhalf keer zoveel frames per seconde. Soms schalen de videokaarten bijna perfect, maar het kan net zo goed slechts twintig procent prestatiewinst opleveren. In een enkel geval, zoals Batman: Arkham Knight, doet SLI of Cro fire het zelfs slechter dan een enkele kaart. Helaas is het niet te voorspellen of een nieuwe game goed overweg kan met meerdere videokaarten.
De wispelturige ondersteuning van SLI en Cro fire is peanuts vergeleken met de schrik van elke multi-GPU-fanaat: ‘micro stutters’. Neem ons theoretische voorbeeld. In een ideale situatie zou de proce or altijd slechts acht milliseconden nodig hebben en de videokaart zestien. Het probleem is dat er altijd wel enige variatie zit in die tijden, wat er voor zorgt dat sommige frames te vroeg of te laat naar de monitor worden gestuurd. Het gevolg zijn kleine, maar zeer storende haperingen die afleiden bij het spelen. Beide technieken zijn hier gevoelig voor, maar Cro fire lijdt het meest onder het gestotter. De grafische instelling V-Sync kan helpen, maar kan net zo goed het probleem verergeren.
De beste bescherming tegen deze haperingen is kiezen voor identieke kaarten. Als je gpu’s precies dezelfde kloksnelheden hebben, minimaliseer je de variatie in de frametijden. Dit is ook de reden waarom we in de video twee keer de Asus Strix GTX 1080 in SLI zetten, want zo zijn we er zeker van dat de specificaties hetzelfde zijn.
Multi-GPU, nieuwe stijl
Beperkte ondersteuning, beperkte prestatiewinst en ergerlijke haperingen zijn flinke argumenten tegen het gebruik van meerdere videokaarten, maar alles is anders met de komst van DirectX 12. Meerdere gpu’s kunnen met DX12 op drie verschillende wijzen met elkaar samenwerken. De eerste is Implicit Multiadapter. Dit werkt zo’n beetje hetzelfde als SLI en Cro fire onder DirectX 11 en eerder: aangestuurd door het stuurprogramma werken meerdere identieke kaarten samen volgens het Alternate Frame Rendering-principe.
Intere anter wordt het zodra games met Explicit Multiadapter werken. De techniek kent twee smaken, Linked en Unlinked. Linked Explicit Multiadapter gaat nog steeds uit van identieke videokaarten, maar ontwikkelaars zijn nu veel vrijer in het toedelen van taken naar individuele gpu’s. Dit heeft twee grote voordelen. Allereerst kunnen videokaarten al hun rekenkracht en geheugen op een grote hoop gooien en geldt eindelijk 2 GB + 2 GB + 2 GB = 6 GB. Ten tweede zijn microstotteringen in theorie verleden tijd dankzij Split Frame Rendering. Zoals de naam al verraadt neemt elke videokaart dan een deel van hetzelfde frame voor zijn rekening.
De echte magie schuilt daarentegen in Unlinked Explicit Multiadapter. In deze modus maakt het niet uit welke videokaarten je in je systeem hebt zitten. Je mag zelfs Nvidia, AMD en de geïntegreerde grafische chip in de proce or combineren. Elke gpu neemt dan een andere taak op zich. Je nieuwste en zwaarste gpu berekent bijvoorbeeld de geometrie en de textures, je drie jaar oude videokaart – die je anders zou verkopen of ergens in een doos zou laten verstoffen – neemt de belichting voor z’n rekening en de geïntegreerde chip in je Intel-proce or poetst nog even de kartelrandjes weg.
Hoe mooi het bovenstaande ook mag klinken, lang niet elke game zal deze mogelijkheid kennen. DirectX 12 legt een groot deel van het werk bij de ontwikkelaar neer en die moet daar maar net de moeite in willen steken. Op het moment van schrijven nemen de meeste studio’s nog genoegen met Implicit Multiadapter, maar een enkeling doet z’n best om de mogelijkheden te verkennen.
Meerdere GPU’s in een pc kunnen je een enorme prestatiewinst opleveren, maar er zitten meerdere haken en ogen aan SLI en Cro fire. Daarom is ons advies nog altijd hetzelfde: houd het voorlopig maar bij een enkele snelle videokaart. De hogere framerate weegt negen van de tien keer niet op tegen minder gedoe, lager stroomverbruik en betrouwbare prestaties.
In het volgende deel van onze reeks over het bouwen van je eigen game-pc besteden we aandacht aan iets waar iedere pc-gamer op moet letten. Om zo lang mogelijk van je hardware te genieten kun je namelijk niet om kabelmanagement en onderhoud heen.
Gebruikte hardware
Moederbord: Asus Z170 Pro Gaming Aura
Videokaart: 2 xAsus ROG Strix GeForce GTX 1080
SLI-brug: ROG Enthusiast SLI Bridge