AMD CrossFireX

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AMD CrossFireX (früher als ATI CrossFireX bekannt) ist eine Multi-GPU-Technik des Unternehmens AMD. Die Technologie erlaubt dem Anwender bis zu vier AMD Radeon Grafikkarten in einem PCI-Express-System gleichzeitig zu betreiben, um die Grafikleistung zu erhöhen.^[1] Darüber hinaus wird diese Technologie bei Dual-GPU-Grafikkarten verwendet und Systeme mit (im Chipsatz oder CPU-Chip) integrierter GPU werden mittels dieser Technik mit einer zusätzlichen Grafikkarte unter dem Marketingbegriff "Radeon Dual Graphics" kombiniert. CrossFireX basiert auf ATI Multi-Rendering-Technologie und brachte mit sich diese Technik in den Massenmarkt.

CrossFire wird zurzeit nur von AMD und Intel-Chipsätzen unterstützt. Für diese Beschränkung gibt es keinerlei technischen Gründe, sie ist eine reine Marketing-Entscheidung seitens AMD.

Funktionsweise

Crossfire-Brückenkabel

Nach Einführung der CrossFire-Technologie wurde noch ein proprietäres Monitorkabel (DVI-Y-Dongle) benötigt, über welches beide Grafikkarten extern am DVI-Anschluss verbunden werden, damit ein Datenaustausch zwischen den Grafikkarten stattfinden kann. Hier wird eine so genannte Master-Karte (am Namen "Crossfire Edition" erkennbar) benötigt, die mit einer Slave-Karte (übliche Version) kombiniert wird. Ein Chip auf der Master-Karte regelt den Datenaustausch der beiden Grafikkarten, um ein Bild auf den Monitor ausgeben zu können.

Ende 2006, mit Einführung der Radeon X1650 XT und Radeon X1950 Pro wurde das interne CrossFire, von AMD als "nativ" bezeichnet, vorgestellt. Über zwei Anschlüsse werden zwei baugleiche Grafikkarten mit einem CrossFire-Brückenkabel verbunden. Der Monitor wird an eine der beiden Grafikkarten angeschlossen. Ausnahmen bilden die Low-End bzw. einige Mainstream-Grafikkarten, die eine geringere Bandbreite als die Performance und High-End Grafikkarten benötigen. Hier erfolgt die Kommunikation der beiden Grafikkarten ausschließlich über den PCI-Express-Bus, ähnlich wie bei MultiChrome von S3 Graphics.

Ende 2007 wurde mit AMDs Spider-Platform CrossFireX eingeführt. Mit CrossFireX ist es nun möglich bis zu vier GPUs gleichzeitig zu betreiben.

Der Unterschied zum SLI von NVIDIA ist, dass bei CrossFire Daten generell bidirektional ausgetauscht werden können.

Unterschiede der CrossFire-Generationen

Bezeichnung	Erscheinungsdatum	Max. GPU-Anzahl	Master-Karte benötigt	Crossfire-Brückenkabel	Anmerkung
CrossFire	26.09.2005[2]	2	Teilweise	Teilweise
CrossFireX	19.11.2007 [3]	4	Nein	Teilweise	Funktioniert nur mit Grafikkarten ab der HD3000-Serie.

Mikroruckler

Sowohl CrossFire als auch SLI setzen vorwiegend auf Alternate Frame Rendering. Hierbei kommt es derzeit oft zu dem Phänomen, dass jedes zweite Frame langsamer berechnet wird als das vorherige. Es kommt zu sogenannten „Mikrorucklern“. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Spielfluss, der besonders bei relativ niedrigen Frameraten störend ist.^[4] Durch diesen Umstand benötigen Grafikkarten im CrossFire-Modus in den betreffenden Spielen eine deutlich höhere Durchschnitts-Framerate als eine einzelne Grafikkarte, um für das Auge eine relativ ruckelfreie Darstellung zu gewährleisten.^[5] Dieses Problem tritt auch bei Dual-GPU-Grafikkarten auf, sowie auch bei "Dual Graphics"-Systemen, da beides ebenfalls auf die Crossfiretechnologie zurückgreift.^[6] Die Tatsache, dass die höheren durchschnittlichen FPS in Benchmarks im Crossfire-Modus keine bessere Spielbarkeit liefern, führt dazu, dass in ausführlichen Testberichten insbesondere von CrossfireX mit Grafikkarten bis hin zum Mainstream abgeraten und eine Einzelkarte empfohlen wird.^[7]

Crossfire-Anschlüsse an einer Radeon 2600XT

Betriebsmodi

Es werden vier verschiedene Betriebsmodi angeboten:

• SuperTiling: Standard für Direct3D-Anwendungen.
• Scissor: (auch bekannt als Split Frame Rendering (SFR) mit „Load-Balancing“). Standard für OpenGL-Anwendungen.
• Alternate Frame Rendering (AFR): Höchste Ergebnisse in Benchmarks, aber Probleme mit Mikrorucklern.
• SuperAA: Ein Qualitätsmodus, bei dem beide Grafikkarten denselben Frame mit verschiedenen FSAA-Pattern berechnen. Damit sind größere FSAA-Faktoren möglich.

Grafikkarten mit CrossFire Unterstützung ^[1]

Grafikkartenserie	CrossFire Generation	Master-Karte [A 1]	Crossfire-Brückenkabel	Anmerkungen
Radeon-X800-Serie	CrossFire	Ja	-
Radeon-X850-Serie	CrossFire	Ja	-
ATI-Radeon-X1000-Serie	CrossFire	Teilweise	Teilweise	Die X1300, X1500-Serien und X1600 Pro/XT benötigen keine Master-Karte u. kein Brückenkabel. Die X1650 XT, X1950 GT und X1950 Pro benötigen nur ein Brückenkabel.
ATI-Radeon-HD-2000-Serie	CrossFire	-	Ja
ATI-Radeon-HD-3000-Serie	CrossFireX	-	Ja
ATI-Radeon-HD-4000-Serie	CrossFireX	-	Teilweise	Die HD-4300, HD-4500 und HD-4600-Serien benötigen kein Crossfire-Brückenkabel (Ausnahme: 2-4x HD 4670)
ATI-Radeon-HD-5000-Serie	CrossFireX	-	Teilweise	Die HD-5400, HD-5500 und HD-5600-Serien benötigen kein Crossfire-Brückenkabel (Ausnahme: 2-4x HD 5670)
AMD-Radeon-HD-6000-Serie	CrossFireX	-	Ja

1. ↑ Diese ATI-Grafikkarten beherrschen CrossFire nur mit einer externen Verbindung und dem Einsatz einer Master-Karte (Crossfire-Edition). Es werden dabei eine Master-Karte und eine Slave-Karte benötigt, wobei sich eine leistungsstärkere Slave-Karte an der Leistung der Master-Karte orientieren muss. Die CrossFire-Edition Master-Karten haben "CF" als Suffix (Bspw. X1950CF: 'Master-Karte', X1950XT: 'Slave-Karte'). Die X1950CF hat teilweise einen um 10 MHz verringerten GPU-Takt.

Dual-GPU-Grafikkarten

Alle bisherigen Dual-GPU-Grafikkarten unter dem Markennamen ATI basieren auf der Crossfire-Technologie. Zunächst fertigten einige ATI-Partner – wie zum Beispiel Sapphire oder GeCube – unter Eigenregie Dual-GPU-Grafikkarten, so zum Beispiel die X1950 Pro Gemini oder die X1650 XT Gemini. Später übernahm AMD selbst die Entwicklung und stellte allen Partnern ein Referenzdesign vor. Die beiden GPUs werden auf der Karte mit einem PCIe-Switch verbunden und laufen im Crossfire-Modus. Bis zur HD3870 X2 unterstützte der PCIe-Switch PCIe der ersten Generation, ab HD48xx X2 unterstützt der PCIe-Switch PCIe 2.0 und bietet damit mehr Bandbreite für die Kommunikation zwischen den beiden GPUs.

Hybrid CrossFireX

Mit Hybrid CrossFireX ist es möglich ein AMD Chipsatz mit Integrierter Grafikprozessor (ab der AMD 7er Chipsatz-Serie) und einer Low-End-Grafikkarte HD 3450 oder HD 3470 (Stand April 2011) zur Steigerung der Grafikleistung zusammenzuschalten.

Der Monitor kann zur Bildausgabe entweder an das Mainboard oder die diskrete Grafikkarte angeschlossen werden. Bei Anschluss des Monitors an das Mainboard hat die Grafikkarte bei 2D-Anwendungen keine Funktion, sie wird jedoch nicht abgeschaltet.^[8] Wird der Monitor an die Grafikkarte angeschlossen, ist im 2D-Modus nur die dedizierte Grafikkarte für die Bildausgabe zuständig, hier wird die IGP vollständig abgeschaltet. In beiden Fällen werden die IGP und dedizierte Grafikkarte zur Leistungssteigerung zusammengeschaltet, falls der Catalyst-Treiber CrossFireX-Unterstützung für die jeweilige 3D-Anwendung bereitstellt.^[9] Bei 3D-Anwendungen ohne treiberseitige CrossFireX-Unterstützung wird es empfohlen den Monitor an die diskrete Grafikkarte anzuschließen, da die integrierte GPU des Chipsatzes leistungsschwächer als eine Hybrid CrossFireX-fähige Grafikkarte ist.

Im Hybrid-Crossfire-Betrieb rendern sowohl die auf dem Mainboard integrierte GPU als auch die diskrete Grafikkarte ihre Bilder unabhängig voneinander (Alternate Frame Rendering^[10]). Mit Erscheinen der Catalyst-Software-Suite 8.8 werden sowohl Windows XP als auch Vista unterstützt.^[11]

Mit dem Feature „GeForce Boost“ bietet Nvidia eine ähnliche Funktion wie Hybrid-CrossFireX an.

Ein Feature ähnlich Nvidias „HybridPower“, das nach Bedarf die diskrete Grafikkarte deaktivieren kann, bietet AMD nur für Notebook-Chipsätze unter der Bezeichnung PowerXPress an.^[12] PowerXpress wird zurzeit (Stand: Juni 2008) nur unter Windows Vista unterstützt.

Quellen

1. ↑ ^{a b} sites.amd.com: AMD CrossFireX™
2. ↑ heise online: ATI gibt CrossFire-Technik zur Kopplung zweier Grafikkarten frei, Artikel vom 26. September 2005
3. ↑ Planet3dnow: AMD stellt mit „Spider“ die erste komplette PC-Plattform vor, Pressemitteilung vom 19. November 2007
4. ↑ ComputerBase: Das Multi-GPU-Problem: Mikroruckler Computerbase, 12. August 2008, abgerufen am 16. Februar 2011.
5. ↑ ComputerBase: Das Problem „Mikroruckler“ Computerbase, 24. Januar 2011, abgerufen am 16. Februar 2011.
6. ↑ ComputerBase: „Mikroruckler“ im "Dual Graphics"-Modus mit einer sogenannter "APU" Computerbase, 30. Juni 2011, abgerufen am 6. August 2011.
7. ↑ Tomshardware: Schlusswort? Dann doch lieber eine Einzelkarte. Tomshardware, 19. Juli 2011, abgerufen am 6. August 2011.
8. ↑ Heise: Hybrid-Crossfire
9. ↑ Allround-pc.com: Test von einem Hybrid-Crossfire System
10. ↑ ComputerBase: Erläuterungen zu Hybrid-Crossfire
11. ↑ ATI Catalyst Release notes
12. ↑ Heise: Notebook-Grafik: Die neue Flexibilität

Weblinks

• ComputerBase

Multi-GPU-Technik (Grafikchip-Hersteller)

Techniken: Alternate Frame Rendering | BitFluent Protocol | Crossfire | Multi-Rendering | MultiChrome | Scalable Link Interface | Scan Line Interleave

Betriebsmodi/Verfahren: Alternate Frame Rendering | Parallel Graphics Configuation | Scan Line Interleave | Split Frame Rendering | SuperTiling