کراس فایر (CrossFire) در کارت گرافیک ATI و AMD

کراس فایر (CrossFire) و CrossFireX در کارت گرافیک‌های AMD (صاحب ATI) این امکان را می‌دهد که دو کارت گرافیک یا بیشتر را به یکدیگر وصل کرده و از مجموع قدرت آن‌ها استفاده کرد.

مختصری درباره کارت گرافیک:

پست اصلی: کارت گرافیک یا پردازشگر گرافیکی (GPU) چیست؟

واحد پردازش گرافیکی یا جی پی یو یک چیپ الکترونیکی است که با محاسبات بسیار زیاد، [اغلب] برای رندرینگ یا ارائه ماشینی تصاویر مورد استفاده قرار می‌گیرد و با استفاده از آن‌هاست که می‌توانید تصویری را بر روی صفحه نمایش یا مانیتور کامپیوتر، لپتاپ، اسمارت فون و سایر گجت‌های خود ببینیم. از مهمترین تولیدکنندگان پردازنده‌های گرافیکی می‌توان به NVidia و ATI (بخشی از AMD) و Intel اشاره کرد. در اکثر کارت‌های گرافیکی که شرکت‌های دیگر تولید می‌کنند، از یکی از چیپ‌ها و پردازنده‌های گرافیکی این سه شرکت استفاده می‌کنند.

ای‌تی‌آی (ATI) زیرمجموعه‌ای از شرکت ای‌ام‌دی (AMD) است. بنابراین ممکن است این دو لفظ برای چیپست‌ها و پردازنده‌های گرافیکی تولید شده، بجای یکدیگر استفاده شوند.

تکنولوژی کراس فایر چیست؟

کراس فایر (CrossFire) یک قابلیت و تکنولوژی‌ای است که در اختیار شرکت ای‌ام‌دی (AMD) و زیرمجموعه آن یعنی ای‌تی‌آی (ATI) بوده و توسط آن می‌توان چندین کارت گرافیک در یک خانواده‌که با یکدیگر سازگار باشند را به یکدیگر وصل کرد و از قدرت پردازشی همه آن‌ها بصورت یک خروجی واحد بهره برد.

نکته: در کارت گرافیک‌های شرکت NVidia تکنولوژی SLI مانند Cross Fire در ای تی آی عمل می‌کند.

سیستم‌هایی با فناوری کراس فایر (CrossFire) شرکت ATI (زیرمجموعه AMD) معمولاً با اصطلاح “n-Way CrossFire” شناخته می‌شوند. Two-Way CrossFire برای سیستم‌هایی به کار گرفته می‌شود که دو کارت گرافیک شرکت ای‌تی‌آی با استفاده از قابلیت کراس فایر به هم وصل شده باشند. اصطلاح Three-Way CrossFire برای سیستم‌های موازی با سه کارت گرافیک و Four-Way CrossFire برای سیستم‌هایی با چهار کارت گرافیک (یا دو کارت گرافیک که هر کدام دو GPU داشته باشند) استفاده می‌شود.

مزیت مهمی که کراس فایر نسبت به اس‌ال‌آی انویدیا دارد این است که در اس‌ال‌آی ما محدود بودیم که مجموعه را فقط با کارت گرافیک‌های یکسان (که GPU یکسانی دارند) سرهمبندی کنیم. اما در کراس فایر این محدودیت تا حدی برداشته شده است. در کراس فایر می‌توانیم یک کارت گرافیک را با برخی از مدل‌های سازگار در خانواده خود به صورت یک مجموعه کراس فایر تبدیل کنیم.

در اینگونه سیستم‌ها یک کارت گرافیک به عنوان اصلی یا مستر (Master) و بقیه کارت‌ها به عنوان کمکی یا Slave عمل می‌کنند. خروجی تصویر که به مانیتور وصل خواهد شد، از طریق پورت‌های خروجی (مانند VGA، DVI و HDMI) کارت گرافیک مستر انتخاب می‌شود.

حالت‌های کراس فایر

با داشتن چندین کارت گرافیک به صورت همزمان کارایی سیستم بالا خواهد رفت. اما این افزایش کارایی حالت‌هایی دارد که عبارت اند از:

حالت قیچی (Scissor)

حالت قیچی یا Scissor Mode در CrossFire گروه ATI مثل SFR در SLI انویدیا است. یعنی تصویر هر فرم یا فریم (Frame) بین پردازنده‌های گرافیکی موجود در سیستم تقسیم می‌شود و هر یک از این پردازنده‌های گرافیکی، کار رندرینگ یک قسمت از تصویر فریم را بر عهده خواهند داشت.

همانطور که گفته شد، ممکن است در کراس فایر از چندین مدل مختلف با کارایی متفاوت استفاده کنیم. بنابراین اگر این تقسیم بندی مساوی انجام گیرد، سرعت ما محدود به کندترین پردازنده گرافیکی خواهد بود. از این رو، این تقسیم بندی طبق توان هر پردازنده گرافیکی مشخص می‌شود. کارت گرافیک قوی تر فضای بیشتری را رندر می‌کند و در این هنگام کارت گرافیک کند تر، فضای کمتری را پردازش خواهد کرد. به این عمل به اصطلاح Load Balancing گفته می‌شود.

برای مثال اگر سیستم کراس فایر ما ساخته شده از دو کارت گرافیک (هر یک با یک پردازنده گرافیکی) کاملاً یکسان یا به عبارتی ۲-Way CrossfireX و حالت روی Scissor قرار گرفته باشد، پردازنده گرافیکی اول نصف بالای فریم را رندر خواهد کرد و پردازنده گرافیکی دوم، نصب پایینی فریم را. به این ترتیب زمان رندرینگ فریم‌ها نصف خواهد شد. مانند تصویر زیر:

حالت ابر کاشی کاری (!)

در حالت SuperTiling که به زبان فارسی “ابر کاشی کاری” می‌شود، باز هم همه کارت‌های گرافیکی مشغول به پردازش یک فریم خواهند بود. با این تفاوت که بجای این که صفحه قیچی قیچی شود، کل فریم به صورت مربع‌هایی (معمولاً با اندازه ۳۲ در ۳۲ پیکسل) تقسیم می‌شود که شبیه کاشی خواهند بود.

هر کارت گرافیک تعدادی از این کاشی‌ها را پردازش خواهد کرد و باز هم بارگذاری بصورت بالانس شده یعنی کارت گرافیک قوی تر، تعداد بیشتر و کارت گرافیک ضعیف تر، تعداد کمتری را رندر خواهند کرد.

برای مثال اگر سیستم کراس فایر ما ساخته شده از دو کارت گرافیک (هر یک با یک پردازنده گرافیکی) متفاوت باشد یا به عبارتی ۲-Way CrossfireX و حالت روی Super Tiling باشد، پردازنده گرافیکی اول تعداد بیشتری از این تایل‌ها را رندر خواهد کرد چون پرفورمنس آن بیشتر است و پردازنده دوم تعداد کمتری را پردازش خواهد کرد. مانند تصویر زیر:

رندرینگ فرم جایگزین (ARF)

درحالت Alternate Frame Rendering یا به اختصار AFR، بجای این که فریم به قسمت‌های مساوی تقسیم شود، هر پردازنده گرافیکی یک فریم را به صورت کامل اما به نوبه رندر خواهد کرد. این حالت در SLI انویدیا نیز وجود دارد.

برای مثال اگر سیستم کراس فایر ما ساخته شده از دو کارت گرافیک (هر یک با یک پردازنده گرافیکی) یا به عبارتی ۲-Way CrossFireX و حالت روی ARF باشد، پردازنده گرافیکی اول فریم اول را رندر خواهد کرد و در این حین پردازنده گرافیکی دوم فریم دوم را. بعد به نوبه، اولی فریم‌های فرد و دومی فریم‌های زوج را رندر خواهند کرد. مثل تصویر زیر:

حالت ابر ضد لبه (Super AA)

در حالت Anti Aliasing یا به اختصار AA، هدف کار افزایش نرخ فریم نیست بلکه هدف افزایش کیفیت تصویر است. با یک کارت گرافیک تک پردازنده‌ای، لبه‌های هر پیکسل معمولاً می‌تواند تا حد کمی بدون لبه تر شود. یعنی با مقایسه پیکسل‌های اطراف یک پیکسل، رنگشان متعادل می‌شود تا کیفیت تصویر بهتری داشته باشیم.

در حالت Super AA همه پردازنده‌های گرافیکی یک فریم واحد را پردازش می‌کنند با این تفاوت که الگوی ضد لبه کردن در هر پردازنده گرافیکی، با دیگری متفاوت است. این حالت مثل SLI AA در انویدیا عمل می‌کند. در نهایت تصاویر پردازش شده همگی با هم جمع می‌شوند و یک تصویر با کیفیت بالا را به نمایش می‌گذارند. با Super AA می‌توان تا ۱۴ برابر ضد لبگی را تجربه کرد.

نسل‌های کراس فایر

خود کراس فایر دارای نسل‌هایی است که به ترتیب توضیح می‌دهیم:

نسل اول (CrossFire)

کراس فایر برای اولین بار در ۲۷ سپتامبر ۲۰۰۵ معرفی شد. این سیستم به یک مادربورد سازگار با CrossFire و چندین اسلات PCI-E برای کارت‌های گرافیکی نیاز داشت. تعدادی از کارت‌های گرافیکی با عنوان CrossFire Edition وارد بازار شدند که قابلیت مستر شدن (در بند دوم پست گفته شده) را داشتند. یعنی فقط این کارت‌ها می‌توانستند مستر باشند و خروجی تصویر را تحویل بدهند.
همه کارت گرافیک‌های کمکی یا Slave باید در سری مستر خود باشند تا بتوانند یک سیستم کراس فایر را درست کنند. این نسل از کراس فایر مشکلات و محدودیت‌های مختلفی داشت.

نسل دوم (Software CrossFire)

کارت‌های Master گران قیمت بودند و به صورت انبوهی تولید نمی‌شدند که در دسترس همه باشد. این نسل همراه با چیپست مادربورد CrossFire Xpress 3200 معرفی شد. در این نسل دیگر هیچ کارت فیزیکی مستر ای لازم نبود. یعنی هر کارتی که قابلیت کراس فایر داشت می‌توانست به عنوان مستر خروجی استفاده شود و با بقیه کارت‌ها از طریق رابط PCI-E در ارتباط باشد.

نسل سوم: کراس فایر ایکس (CrossFireX)

با معرفی Radeon X1950 Pro نسل جدید کراس فایر با عنوان کراس فایر ایکس (CrossFireX) نیز معرفی شد. در این نسل دیگر هیچ دانگلی برای مستر و کارت‌های کمکی که در نسل‌های قبلی استفاده می‌شد، نبود. بجای آن، دو شیار در کنار کارت گرافیک قرار می‌گرفت که با رابط‌هایی به نام پل (Brdige) به یکدیگر وصل می‌شدند و می‌توانستند پهنای باند بسیار وسیع تری را نسبت به PCI-E سابق فراهم کنند.
CrossFireX به شرکت تولید کننده این امکان را داد که بدون نیاز به کارت گرافیک اضافی، بر روی یک کارت، بتوانند دو پردازنده گرافیکی (GPU) داشته باشند یعنی نیازی به کارت دوم برای پردازنده گرافیکی دوم نبود. در این کارت‌ها چون خود یک سیستم کراس فایر اکس ۲ طرفه شناخته می‌شود، تنها یک شیار وجود دارد که با آن می‌توان کارت گرافیک دوم را وصل کرد و سیستمی چهار طرفه کراس فایر اکس داشت.

نسل چهارم: XDMA

در این نسل دیگر هیچ شیاری برای بریج یا پل ارتباط کراس فایر دیده نمی‌شود چون کارت‌هایی با این نسل، فقط از PCI-E نسخه ۳ برای انتقال داده استفاده می‌کنند چون بر خلاف PCI-E نسخه قبل، می‌تواند پهنای باند وسیعی را در اختیار کارت‌های گرافیک قرار دهد. بنابراین دیگر نیازی به پل نخواهیم داشت، پهنای باند PCI-E 3.0 تا ۱۷.۵ برابر بیشتر از پهنای باندی است که پل در اختیار کارت‌ها می‌گذاشت!

نیازمندی‌های کراس فایر برای راه اندازی

اگر می‌خواهید سیستمی با قابلیت کراس فایر راه اندازی کنید، باید چند شاخصه مهم را در نظر داشته باشید تا سیستمان سازگاری مناسب را داشته باشد:

مادربورد

مادربورد (Motherboard) شما باید از قابلیت CrossFireX پشتیبانی کرده و بیش از یک شیار PCI Express (به اختصار PCI-E) که کارت‌های گرافیک بر روی آن نصب می‌شوند، داشته باشد. درحال حاضر ای‌تی‌آی PCI-E 2.0 x16 را به عنوان سازگار ترین شیار پی‌سی‌آی‌ای برای CrosFireX معرفی کرده است. نوع این شیار را حتماً با کارت گرافیکتان مقایسه کنید.

برای سیستم ۲-way CrossFire داشتن دو اسلات PCI-E کافیست. برای ۳-way CrossFire باید سه یا چهار (که یکی خالی می‌ماند) اسلات پی‌سی‌آی اکسپرس داشته باشید. برای ۴-way CrossFire اگر دو کارت گرافیک که هر کدام دو پردازنده گرافیکی (GPU) داشته باشند، داشتن دو اسلات کافیست اما اگر ۴-way CrossFire را با استفاده از چهار کارت گرافیک که هر کدام یک GPU داشته باشند بخواهید راه اندازی کنید، داشتن چهار اسلات PCI-E ضروریست.

کارت‌های گرافیکی

کارت گرافیک‌های خریداری شده همگی باید از قابلیت CrossFire یا CrossFireX پشتیبانی کنند و بسیار مهم است که پردازنده گرافیکی (GPU) آن‌ها از یک خانواده یا سری باشند یا در چارت سازگاری، هر دویشان با هم سازگار باشند. چون در کراس فایر ATI می‌توان کارت‌های یک سری را با هم جمع کرد. البته اگر کارتی نخریدید و هدفتان کراس فایر کردنشان است، بهتر است از یک مدل باشند.

در پست “لیست سازگاری کارت گرافیک‌های ATI و AMD برای کراس فایر” می‌توانید لیست کارت گرافیک‌هایی که با هم سازگارند را ببینید.

پل ارتباطی (اگر نیاز بود)

پل ارتباطی یا Bridge قطعه‌ای است که کارت گرافیک‌ها را به یکدیگر وصل می‌کند و به این ترتیب این کارت‌ها می‌توانند در ارتباط با یکدیگر فعالیت کنند. معمولاً همراه با مادربورد خریداری شده، اگر از کراس فایر پشتیبانی کند، یک Bridge هم به شما داده خواهد شد.

این پل زمانی استفاده خواهد شد که قصد کراس فایر کردن با نسل CrossFireX را داشته باشید و در مشخصات مورد نیاز سازگاری کارت گرافیک‌ها ذکر شده باشد که به این پل نیاز دارید وگرنه لازم نیست این پل را استفاده کنید 🙂

اگر این پل را نداشتید، باید پلی خریداری کنید که فاصله سر‌های آن با فاصله شیارهای PCI-E مادربورد یکسان باشد. چون بر روی مادربوردهای مختلف، این فاصله ممکن است متفاوت باشد.

درایور

حتماً باید آخرین نسخه از درایور کارت گرافیکتان را برای سیستم عامل خود دانلود و نصب کنید. درایور نرم افزاری است که رابط سخت افزار و سیستم عامل بوده و بدون وجود آن قادر نخواهید بود از کارت گرافیک و قابلیت‌هایی مثل کراس فایر استفاده کنید.

همچنین در پنل کاربری کارت گرافیک که همراه با درایور نصب خواهد شد، می‌توانید قابلیت و حالت‌های کراس فایر را کنترل کنید. توضیح این موارد خارج از بحث این پست است.

منبع تغذیه

با وصل کردن دو یا چند کارت گرافیک، تقریباً به همان اندازه مصرف بخش گرافیکی سیستمتان بیشتر خواهد شد. بنابراین حتماً و حتماً به توان کارت گرافیک‌ها توجه کنید و مجموع توان مورد استفاده را با توانی که واحد منبع تغذیه (PSU) در اختیار سیستم قرار می‌دهد، مقایسه کنید.

فضای کیس

بعضی وقت‌ها دیده می‌شود که همه چیز با هم سازگار است اما در زبان اسمبل کردن، نمی‌توان این کارت گرافیک‌ها را در داخل کیس جا داد! بنابراین این نکته هم مهم است که فضای داخل جعبه یا کیس (Case) ای که سیستمتان را روی آن سرهمبندی می‌کنید، فضای کافی داشته باشد.