SLI en CrossFire schaling review

82 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. CrossFire/SLI
  3. 3. Skylake
  4. 4. Testopstelling
  5. 5. Resultaten
  6. 6. Tabel schaling (Full HD Ultra)
  7. 7. Tabel schaling (Ultra HD Medium)
  8. 8. Tabel schaling (Ultra HD Ultra)
  9. 9. Conclusie
  10. 10. Besproken producten
  11. 11. Reacties

Inleiding

Al heel wat jaren bieden AMD en Nvidia de mogelijkheid om de rekenkracht van meerdere videokaarten te combineren, om zo hogere framerates te behalen. Het is alweer de nodige tijd geleden dat we hebben gekeken hoe goed CrossFire en SLI schalen. Hoog tijd dus voor een nieuwe test.


Er zijn meerdere situaties te bedenken waarin je met één videokaart niet toekunt. Bijvoorbeeld als je een ouder of mid-range exemplaar hebt, en een moderne game die meer rekenkracht vergt dan je enkele kaart biedt. Met name als je wilt gamen op Ultra HD-resolutie en de hoogste instellingen, is zelfs een enkel topkaart voor veel games niet snel genoeg. Zowel AMD als Nvidia bieden je de mogelijkheid om een tweede videokaart te plaatsen en de krachten te bundelen, met respectievelijk CrossFire en SLI. Daarvoor kun je wel beter gebruik maken van kaarten die zoveel mogelijk op elkaar lijken. Wanneer je daarover kunt beschikken, is een belangrijke vraag is hoeveel prestatiewinst je daadwerkelijk zult zien. Het gebruiken van een tweede videokaart levert namelijk nooit twee keer zo goede prestaties op.


Ons testsysteem met twee keer een AMD Radeon R9 390X (met een x16/4x laneconfiguratie).

Twee videokaarten kunnen nooit hun werk zo efficiënt doen als een enkele videokaart, omdat er altijd sprake is van enige overhead. Bovendien moet de bandbreedte van de PCI-Express bus gedeeld worden. In het verleden zagen we al dat het in de praktijk niet nodig was om voor elke videokaart 16 PCI-Express lanes beschikbaar te hebben, acht per kaart volstond ook. Dat is inmiddels de nodige tijd geleden. Sindsdien zijn er nieuwe modellen videokaarten en moederborden met andere voorzieningen qua PCI-Express lanes. Om die reden zijn we weer eens aan de slag gegaan met een reeks tests, om te achterhalen hoe goed moderne CrossFire- en SLI-opstellingen schalen, en wat de invloed van de lane-verdeling is op de prestaties van de videokaart.

CrossFire/SLI

In het verleden hebben Nvidia en AMD geëxperimenteerd met verschillende renderingmethodes voor SLI en CrossFire. In sommige gevallen werd een beeld in twee delen opgedeeld, waarna de videokaarten elk een ander deel van het beeld renderden. Tegenwoordig gebruiken zowel CrossFire als SLI echter alternate frame rendering, waarbij elke videokaart verantwoordelijk is voor het renderen van een ander frame. Het voordeel van deze methode is dat er minder overhead is dan bij andere methodes, maar nadeel is wel dat het onvoorspelbaar is wanneer frames klaar zijn, wat soms tot microstuttering leidt.

Hierdoor moet je rekening houden met het feit dat je soms enige hapering zult merken in spellen, ook al heb je een uitstekende framerate. We zagen dit tijdens onze benchmarks vooral bij de GTA V-benchmark. Ook wanneer de framerates hoger dan 100 fps waren, zagen we soms ernstige haperingen. Hoge framerates garanderen bij twee videokaarten dus niet per definitie speelbaarheid.

Op dit moment is het alleen mogelijk om dezelfde videokaart (in het geval van SLI) of GPU (in het geval van CrossFire) te gebruiken in een dual GPU-opstelling, maar DirectX 12 zal hier verandering in brengen. Met de nieuwe Explicit Multi-Adapter functionaliteit van DirectX 12 zal je twee totaal verschillende videokaarten kunnen combineren. Sterker nog, het wordt zelfs mogelijk om een kaart van Nvidia en een kaart van AMD te gebruiken in hetzelfde systeem! Op het moment van publicatie was er maar een spel dat deze functionaliteit ondersteunde, namelijk Ashes of Singularity. Hiermee hebben we dan ook behoorlijk wat tests uitgevoerd met verschillende GPU's

Skylake

Sinds 2012 beschikken mainstream processors van Intel over zestien PCI-Express 3.0 lanes. Het high-end Z-platform kan deze lanes opdelen, waardoor twee PCI-Express 16x sloten elk acht lanes kunnen krijgen. Verdere verdeling is ook mogelijk, maar aangezien Nvidia vereist dat iedere kaart minstens acht PCI-Express lanes van de CPU krijgt, zal je nooit meer dan twee Nvidia-videokaarten kunnen gebruiken. Bij CrossFire is dit wel mogelijk.

Doordat lager gepositioneerde chipsets niet beschikken over de mogelijkheid om de zestien lanes op te delen, was SLI en CrossFire hiermee tot nu toe niet mogelijk. Bij de Skylake-generatie kwam hier echter verandering in, door de enorme toename van het aantal PCI-Express lanes. Waar de high-end Z97-chipset van de vorige generatie beschikte over acht PCI-Express 2.0 lanes, heeft de Z170-chipset twintig PCI-Express 3.0 lanes. Effectief heeft een PCI-Express 3.0 lane ongeveer twee keer meer bandbreedte, waardoor moederbordfabrikanten het zich kunnen veroorloven om vier hiervan te gebruiken voor een extra PCI-Express slot. In principe is dit slot bedoeld voor een PCI-Express SSD, maar dit maakt het ook mogelijk om een tweede AMD-videokaart in CrossFire te gebruiken. De lane-verdeling is hierbij wel 16/4x en bovendien komen ze uit de chipset. SLI blijft dus onmogelijk. Voor CrossFire was het lange tijd de vraag of vier lanes voldoende zijn en of het feit dat de lanes uit de chipset komen geen nadelig effect heeft op de prestaties. 

Een ander ongebruikelijk fenomeen is de PLX-chip. Normaal gesproken heb je voor het gebruik van meer dan twee videokaarten het high-end X99-platform van Intel nodig, omdat dit maximaal veertig PCI-Express lanes van de CPU biedt. Als je toch het mainstream platform wilt combineren met meer dan twee videokaarten in SLI, dan heb je een moederbord nodig met een speciale PLX-chip, die het aantal lanes van de CPU verdubbelt. Zulke moederborden zijn tamelijk zeldzaam en daarnaast ook veel duurder. In de moederborden voor Intels nieuwste Skylake-generatie zien we dit bijvoorbeeld alleen bij twee Gigabyte-modellen. Hierdoor wordt het mogelijk om drie of zelfs vier videokaarten te draaien in CrossFire en SLI, met een lane-verdeling van 8/8/8/8x. Ook is het mogelijk om twee videokaarten te draaien met een 16/16x-lane-verdeling.

De vraag is dan hoeveel effect dergelijke onconventionele configuraties hebben op de prestaties. Is een 16/16x lane-verdeling met PLX daadwerkelijk beter dan 8/8x? En hoeveel boet je aan prestaties in als de tweede videokaart maar vier lanes krijgt, en wel uit de chipset? Aan de hand van benchmarkresultaten beantwoorden we deze vragen.

Testopstelling

Als referentie hebben we de moederborden eerst getest met een enkele ASUS Radeon R9 390X Strix OC en de Nvidia GeForce GTX 980 Ti referentiekaart. Vervolgens hebben we tests uitgevoerd met een lane-verdeling van 8/8x en 16/16x met twee GTX 980 Ti’s en op 8/8x, 16/16x en 16/4x met de 390X-kaarten. De gebruikte drivers zijn de GeForce 358.50 en Catalyst 15.10.

Ons testsysteem bestaat uit een Intel Core i7 6700k, Corsair CX750M voeding en 8 GB Kingston HyperX Predator DDR4-2666 CL13 geheugen, geklokt op 2133MHz en met 13-13-13-26 timings. We hebben twee verschillende moederborden gebruikt om de tests uit te voeren. Dankzij Gigabyte beschikten we over een Z170X-Gaming G1, een model met de PLX-chip waarmee we de 16/16x tests wilden uitvoeren. Om de verschillen zo nauwkeurig mogelijk in kaart te brengen, hebben we de 8/8x en 16/4x tests uitgevoerd met een vergelijkbaar moederbord van hetzelfde merk, de Gigabyte Z170X-UD5 TH.

Al deze kaarten hebben we getest met zeven spellen, op drie verschillende instellingen. Op Full HD hebben we Ultra settings getest, en op Ultra HD zowel Medium settings als Ultra settings. Full HD op Ultra is voor gamers die de hoge verversingssnelheid van een gaming monitor willen verzadigen zonder aan beeldkwaliteit in te boeten.

We hadden liever de topkaart van AMD getest, net zoals we de GTX 980 Ti van Nvidia testen, maar helaas konden we van de Fury X geen samples krijgen. Wel was ASUS vriendelijk genoeg om ons op korte termijn twee Radeon R9 390X Strix OC 8GB-kaarten te verstrekken.

Games die niet goed schalen met meerdere videokaarten hebben we niet meegenomen in de test. De resultaten zijn daarom niet representatief voor games in het algemeen, maar alleen voor games die goed werken met SLI en CrossFire.

Resultaten

Als we het gemiddelde van alle benchmarks nemen, zien we dat een 390X bij 8/8x CrossFire gemiddeld 65,2% beter presteert dan een enkele kaart. Bij de GTX 980 Ti met een lane-verdeling van 8/8x zien we dat die bijna 50% sneller wordt. De prestatiewinst bij SLI/CrossFire wordt groter naarmate de gebruikte instellingen zwaarder worden. Op Ultra HD resolutie en Ultra instellingen zien we dat de prestatiewinst die een tweede 390X kan bieden oploopt tot gemiddeld 80%.

Opvallend genoeg zien we met de R9 390X-kaarten maar weinig verschil op het moment dat ze gecombineerd worden in een 16/4x CrossFire-opstelling. Het verschilt per resolutie, maar in alle gevallen is het prestatieverlies minder dan 8,2%. Op hogere instellingen en resoluties is het verschil nog kleiner. Op Ultra HD resolutie en de hoogste instellingen zien we een verschil van slechts 4,8%.

Mocht je al een B150- of H170-moederbord bezitten dat je wilt combineren met CrossFire, dan boet je dus weinig in qua prestaties. Sta je op het punt een systeem te kopen en verwacht je dat je in een later stadium misschien zal overstappen naar CrossFire, dan is het nog altijd een beter idee om direct een Z170-moederbord te nemen. Het prijsverschil is namelijk niet al te groot.

Bij een 16/16x lane-opstelling presteren de kaarten gemiddeld niet beter of slechter dan bij 8/8x. We meten wel enige verschillen, maar deze zijn niet statistisch significant. Om er zeker van te zijn dat het moederbord niet zou verschillen, hadden we dit moederbord ook met een enkele videokaart getest, waarmee we geen verschil in prestaties zagen.

Uiteraard zijn de moederborden met PLX-chip niet bedoeld om met ‘slechts’ twee videokaarten te gebruiken; het zal met drie of vier videokaarten wel betere prestaties halen. Mocht je zo’n bord overwegen om hogere prestaties met twee videokaarten te behalen, dan kun je je de extra investering in elk geval besparen.

Wat betreft speelbaarheid zien we in een opstelling met een enkele GPU dat we bij de R9 390X in zeven en bij de GTX 980 Ti in vijf van de in totaal 21 benchmarks er niet in slagen (ongeveer) 60 fps te behalen. Bij de SLI- en CrossFire-opstellingen is dit aantal teruggebracht naar slechts één. Alleen bij het spelen van GTA V op Ultra HD resolutie en Ultra settings halen we nergens ongeveer 60 fps. Ben je tevreden met minder, dan haal je met een GTX 980 Ti in SLI rond de 40 fps.

Opmerkelijk genoeg blijkt dat de R9 390X veel beter schaalt dan de GTX 980 Ti in deze test. Zelfs bij de 16/4x configuratie toont de R9 390X procentueel een grotere prestatiewinst dan 8/8x SLI. We kunnen op basis van deze benchmarks echter niet concluderen dat CrossFire in het algemeen beter schaalt dan SLI. Daar zijn veel meer tests met meer videokaarten voor nodig. Wellicht loopt de GTX 980 Ti eerder tegen een processorbottleneck aan, aangezien hij sneller is dan de R9 390X.

Tabel schaling (Full HD Ultra)

Hieronder zie je de schaling van de R9 390X in zeven games en in Full HD resolutie. De schaling bij een laneverdeling van 16/4x is iets minder goed dan met 8/8x. 

Full HD Ultra Single GPU CF 8/8x CF 16/16x CF 16/4x 390X vs. 8/8x CF 390X vs. 16/4x CF
Alien: Isolation 128 fps 219 fps 220 fps 204 fps 71% 59%
Battlefield 4 89 fps 151 fps 153 fps 135 fps 70% 52%
DiRT: Rally 120 fps 97 fps 104 fps 96 fps -19% -20%
GTA V 39 fps 70 fps 70 fps 70 fps 77% 78%
Mad Max 110 fps 204 fps 206 fps 197 fps 86% 80%
Metro: Last Light 85 fps 114 fps 113 fps 112 fps 34% 32%
Project Cars 91 fps 129 fps 133 fps 119 fps 42% 30%
Gemiddeld         52% 44%

In de volgende tabel zie je hetzelfde voor de GTX 980 Ti. Ook hier zien we dat 8/8x en 16/16x niets uitmaakt. 

Full HD Ultra Single GPU SLI 8/8x SLI 16/16x 980 Ti vs. 8/8x SLI
Alien: Isolation 174 fps 250 fps 243 fps 44%
Battlefield 4 120 fps 186 fps 185 fps 55%
DiRT: Rally 126 fps 162 fps 159 fps 29%
GTA V 47 fps 80 fps 79 fps 72%
Mad Max 166 fps 253 fps 256 fps 52%
Metro: Last Light 114 fps 134 fps 132 fps 18%
Project Cars 144 fps 175 fps 179 fps 22%
Gemiddeld       42%

Tabel schaling (Ultra HD Medium)

Dan de schaling die je mag verwachten van de R9 390X in Ultra HD Medium resolutie. Opvallend genoeg zien we ongeveer evenveel prestatieverbetering als bij Full HD Ultra.

Ultra HD Medium Single GPU CF 8/8x CF 16/16x CF 16/4x 390X vs. 8/8x CF 390X vs. 16/4x CF
Alien: Isolation 64 fps 118 fps 118 fps 111 fps 85% 73%
Battlefield 4 78 fps 137 fps 139 fps 126 fps 75% 60%
Dirt Rally 94 fps 123 fps 124 fps 122 fps 31% 29%
GTA V 84 fps 98 fps 98 fps 97 fps 16% 15%
Mad Max 60 fps 112 fps 111 fps 109 fps 86% 81%
Metro: Last Light 58 fps 82 fps 81 fps 78 fps 41% 34%
Project Cars 87 fps 128 fps 135 fps 112 fps 48% 29%
Gemiddeld         55% 46%

Hieronder zie je weer de schaling van de GTX 980 Ti. Hier zien we hetzelfde patroon dat we zagen bij Full HD Ultra.

Ultra HD Medium Single GPU SLI 8/8x SLI 16/16x 980 Ti vs. 8/8x SLI
Alien: Isolation 82 fps 110 fps 112 fps 35%
Battlefield 4 98 fps 151 fps 145 fps 55%
Dirt Rally 128 fps 169 fps 165 fps 32%
GTA V 110 fps 118 fps 118 fps 7%
Mad Max 73 fps 125 fps 119 fps 70%
Metro: Last Light 78 fps 100 fps 94 fps 28%
Project Cars 119 fps 195 fps 195 fps 64%
Gemiddeld       41%

Tabel schaling (Ultra HD Ultra)

Nu kijken we naar Ultra HD resolutie op Ultra settings. De R9 390X schaalt bijzonder goed. Ook hier zien we gemiddeld ongeveer acht procentpunt prestatieverslechtering bij een laneverdeling van 16/4x, vergeleken met 8/8x.

Ultra HD Ultra Single GPU CF 8/8x CF 16/16x CF 16/4x 390X vs. 8/8x CF 390X vs. 16/4x CF
Alien: Isolation 47 fps 90 fps 89 fps 84 fps 92% 82%
Battlefield 4 31 fps 58 fps 58 fps 55 fps 85% 78%
Dirt Rally 45 fps 65 fps 68 fps 60 fps 44% 32%
GTA V 16 fps 33 fps 32 fps 31 fps 109% 96%
Mad Max 44 fps 83 fps 82 fps 82 fps 90% 88%
Metro: Last Light 29 fps 52 fps 52 fps 52 fps 79% 79%
Project Cars 46 fps 75 fps 77 fps 67 fps 62% 47%
Gemiddeld         80% 72%

Ook de GTX 980 Ti schaalt beter in Ultra HD op Ultra settings, wat geen verrassing zou moeten zijn. Ook hier zien we geen verschil tussen 8/8x en 16/16x. 

Ultra HD Ultra Single GPU SLI 8/8x SLI 16/16x 980 Ti vs. 8/8x SLI
Alien: Isolation 56 fps 77 fps 80 fps 38%
Battlefield 4 39 fps 69 fps 67 fps 77%
Dirt Rally 51 fps 83 fps 82 fps 65%
GTA V 21 fps 38 fps 42 fps 82%
Mad Max 60 fps 101 fps 97 fps 69%
Metro: Last Light 43 fps 71 fps 67 fps 65%
Project Cars 67 fps 103 fps 106 fps 55%
Gemiddeld       64%

Conclusie

Het blijkt dat de beschikbaarheid van meer lanes niet in alle gevallen leidt tot prestatiewinst. Sterker, we zien geen prestativerschillen met een 16/16x PLX-configuratie. Dat geeft wel aan dat een dergelijk moederbord voor twee kaarten in ieder geval weinig zin heeft.

Over de onconventionele lane-verdelingen kunnen we zeggen dat CrossFire bij 16/4x niet veel slechter presteert dan 8/8x. In het ernstigste geval is het iets minder dan tien procent. Ook maakt dit nergens het verschil tussen speelbaar en onspeelbaar. Dat is goed nieuws voor wie een B150 of H170 platform heeft en toch twee AMD-videokaarten in zijn systeem wil plaatsen. Voor een nieuw systeem met twee videokaarten zouden we uiteraard altijd een Z170 moederbord aanraden, want het is zonde om aan prestaties in te boeten om een klein beetje te besparen op het moederbord.

Ten slotte de speelbaarheid. Zoals we altijd zeggen is een single-GPU systeem te verkiezen boven een dual-GPU systeem, aangezien SLI en CrossFire onvoorspelbare problemen kunnen veroorzaken. Als je echter op dit moment spellen wilt spelen op de hoogste instellingen en resolutie, dan blijkt uit deze test dat je wel voor twee videokaarten moet gaan. Voor de speelbaarheid maakt het voor de door ons geteste games echter niet uit of het een GTX 980 Ti is of een R9 390X: de GTX 980 Ti haalt in SLI een stuk hogere framerates, maar dit maakt nooit het verschil tussen speelbaar en onspeelbaar.

Op Full HD Ultra haalt zowel de 390X in CrossFire als de GTX 980 Ti in SLI wederom in vrijwel alle spellen (bijna) 100 fps, met uitzondering van GTA V. In Mad Max en Alien: Isolation zien we zelfs framerates van boven de 200 fps, meer dan voldoende om optimaal gebruik te maken van een monitor met een hoge verversingsfrequentie.

We zien dat zowel een opstelling met R9 390X CrossFire als GTX 980 Ti SLI voldoende is om in vrijwel alle spellen die we hebben getest een framerate van ongeveer 60 fps te halen. De enige uitzondering is wederom GTA V op de hoogste resolutie en instellingen. De rest van de spellen werken uitstekend, ook op Ultra HD en Ultra instellingen. Ter vergelijking: met een enkele kaart kregen we in respectievelijk zeven en vijf benchmarks geen framerate van ongeveer 60 fps bij die instellingen.


Besproken producten

Vergelijk alle producten

Vergelijk  

Product

Prijs

AMD Radeon R9 390X

AMD Radeon R9 390X

  • Grenada
  • 2816 cores
  • 1050 MHz
  • 8192 MB
  • 512 bit
  • DirectX 12 fl 12_0
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
Nvidia GeForce GTX 980 Ti

Nvidia GeForce GTX 980 Ti

  • GM200
  • 2816 cores
  • 1000 MHz
  • 6144 MB
  • 384 bit
  • DirectX 12 fl 12_1
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
0
*