MSI BIGBANG FUZION : Part 1
Universal Multi GPU Solution by Lucid Hydra Engine

                  สวัสดีครับ... วันนี้เราจะมีเรื่องราวที่เคยได้รับความสนใจมากเรื่องหนึ่งเมื่อช่วงต้นปีที่ผ่านมาหลังจากที่ทาง Intel ได้มีการเปิดตัวซีพียูในตระกูล Lynnfield เมื่อช่วงปลายปีที่แล้วและมันก็มาพร้อมกับชิบเซตรหัสใหม่กับ Intel IbexPeak P55 จากนั้นเมื่อล่วงเข้าสู่ช่วงต้นปีเราก็มีข่าวคราวจากทาง MSI กับเมนบอร์ดในซีรีย์ BIGBANG มี่จะมาพร้อมกับเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดเกี่ยวกับ Multi-GPU นอกเหนือไปจากที่ได้รับรู้และได้ใช้งานมายาวนานอย่าง SLI และ Crossfire กับเทคโนโลยีที่มีชื่อว่า Hydra โดยที่ทาง MSI นั้นได้มีการกำหนดโมเดลของเมนบอร์ดว่า BIGBANG FUZION ด้วยความยืดหยุ่นในการใช้งานจากทาง LucidLogix ทางด้านของ Multi-GPU จนทำให้ได้รับความสนใจกันอย่างมาก และเวลาก็ล่วงเลยไปยาวนานพอสมควรจนมาถึงวันนี้เทคโนโลยีดังกล่าวมิได้เป็นเพียงคำคุยโวโอ้อวดเทคโนโลยีบนกระดาษอีกต่อไป เพราะว่าเมนบอร์ดตัวเป็นๆพร้อมกับชิบเซต Hydra 200 นั้นพร้อมลงสู่ตลาดเป็นที่เรียบร้อยแล้ว พร้อมให้ได้ใช้งานกันแล้ว และวันนี้เรื่องราวทั้งหมดของเรานั้นก็จะเป็นการกล่าวถึงเทคโนโลยี Hydra Engine ว่ามันจะมีความน่าสนใจ มีจุดเด่นจุดด้อยอย่างไรกันบ้าง เอาเป็นว่าเราไปติดตามชมเรื่องราวทั้งหมดของเราในวันนี้กันเลยดีกว่านะครับ

What Hydra Engine ?

สำหรับเรื่องราวทั้งหมดของเราในวันนี้ก็คงจะได้ทราบไปแล้วว่า เราจะได้มีการมากล่าวถึงเทคโนโลยีของ Hydra Engine ซึ่งเป็นเทคโนโลยีจากทางบริษัท LucidLogix ที่ได้คิดค้นขึ้นมาเพื่อเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการใช้งานกราฟิกการ์ดในแบบ Multi-GPU ด้วยที่เวลาในขณะนี้ความต้องการประสิทธิภาพทางด้านของเกมส์ 3 มิติและ Application อื่นๆมีความต้องการสูงมากขึ้น มีการแข่งขันกันมากขึ้น แต่ผู้ใช้งานนั้นจะมีทางเลือกในแกมบังคับเพียงสองทางเลือกคือ SLI จากทาง nVidia และ Crossfire จากทาง ATI ทั้งนี้จากสองเทคโนโลยีนี้ต่างก็มีข้อจำกัดในตัวเองมากมาย หรือถึงข้อจำกัดภายนอกไม่ว่าจะเป็นเรื่องของการรองรับจากตัว Application เองและแพลทฟอร์มที่ใช้งานเช่นกัน ว่าจะต้องเป็นชิบเซตตระกุลนั้นโมเดลนี้จึงจะสามารถใช้งานได้อย่างเต็มที่ และในเวลานี้ทาง LucidLogix พยายามที่จะลดข้อจำกัดดังกล่าวออกไป โดยการเพิ่มช่องทางของรูปแบบการใช้งานที่ไม่จำเป็นต้องอ้างอิงกับผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง แต่มันจะทำได้ขนาดไหนและทำได้จริงเพียงไร ซึ่งวันนี้เรามีคำตอบในเรื่องนี้มาให้ได้รับทราบกัน

Graphics Processing Architecture Overview

ก่อนที่เราจะได้ไปกล่าวถึงในส่วนของหลักการทำงานจากเทคโนโลยี Multi-GPU ที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบันนี้นั้น เราก็ลองมาทบทวนถึงเบสิกหรือพื้นฐานการทำงานของตัว GPU (Graphic Processing Unit) กันสักนิดว่าจริงๆแล้วกว่าจะได้ซึ่งภาพสามมิติซักภาพหนึ่งมันมาได้อย่างไร กว่าที่เราจะได้เห็นมันปรากฏอยุ่บนจอแสดงผล และสิ่งที่จะได้กล่าวต่อจากนี้ไปก็คือกระบวนการสร้างภาพสามมิติในแบบคร่าวๆ โดยเราจะมาเริ่มกันที่ Geometry หรือในอีกชื่อหนึ่งว่า Vertex คำว่า Vertex คืออะไร โดยทั่วไปแล้วในเกมสามมิตินั้น ในฉากแต่ละฉากที่ประกอบไปด้วยสิ่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ ก้อนหิน หรืออะไรทุกๆอย่างที่ปรากฎอยู่ภายในฉาก จะเกิดขึ้นจากภาพสามเหลี่ยม(Polygon)หลายๆภาพมารวมกันเป็นพื้นผิว และคำว่า Vertex ก็คือจุดยอดของสามเหลี่ยมแต่ละชิ้นนั่นเอง และจุดหลายๆจุดเหล่านี้เองที่เป็นข้อมูลสำคัญให้กับคอมพิวเตอร์ โดยที่ในจุดแต่ละจุดนั้นจะมีข้อมูลของตัวเองในลักษณะตำแหน่งของตัวเอง คือจะมีข้อมูลในรูปของแนวแกน คือ X , Y , Z และ W นอกจากข้อมูลทางด้านตำแหน่งของตัวเองแล้วยังจะประกอบไปด้วยข้อมูลของสีไปอีก ด้วย เพื่อให้คอมพิวเตอร์ของเราทราบได้ว่าในแต่ละตำแหน่งของจุดนั้นประกอบไปด้วย สีอะไรบ้าง โดยที่ข้อมูลของสีนั้นก็จะถูกเก็บไว้ในรูปของ RGBA ( R= Red , G = Green , B = Blue , A = Alpha ) นอกจากข้อมูลเหล่านี้แล้วนั้น ยังจะต้องมีข้อมูลทางด้าน Texture หรือข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวของแต่ละ Vertex อีกด้วยเพื่อให้ภาพสามมิติเหล่านั้นสมบูรณ์ขึ้นมาได้ ข้อมูลทางด้านพื้นผิวเหล่านี้อย่างเช่น ผิวหนังมนุษย์ ยาง สนิม เปลือกไม้เป็นต้น และเมื่อมีพื้นผิวแล้วในความเป็นจริงของพื้นผิวก็ยังต้องประกอบไปด้วยแสงเงา อีกเช่นกัน ตรงจุดนี้จะเห็นได้ว่าในแต่ละ Vextex นั้นจะประกอบไปด้วยข้อมูลมากมายที่จะต้องทำการประมวลผล เท่านั้นยังไม่พอในเกมสามมิตินั้นจะยังมีการเคลื่อนไหวของตัวละคร จึงทำให้พื้นผิวเหล่านี้เปลี่ยนไปตลอดเวลา เราจะเรียกอาการนี้ว่า Transform ถึงเวลานี้ก็หมดหน้าที่ของ Vertex Shader Processor จากนั้นก็จะส่งข้อมูลทั้งหมดเหล่านี้ที่เกิดขึ้นไปสู่ Pixel Shader Engine ซึ่ง Pixel Shader Engine นั้นก็จะทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลที่ได้รับมาจาก Vertex Shader ที่เดิมนั้นจะมาในรูปของข้อมูลสามมิติ X , Y , Z แต่ในความเป็นจริงแล้วนั้นจอมอนิเตอร์ของเรานั้นเป็นเพียงจอแบบสองมิติ คือมีเพียงแนงแกน X และ Y เท่านั้น ดังนั้นหน้าที่หลักของ Pixel Shader คือการเปลี่ยนสัญญาณจาก X, Y , Z ให้มาอยู่ในรูปของ X และ Y โดยการนำข้อมูลทั้งหมดมาเรียงกันบน Pixel และทำการใส่เอกเฟกสืให้กับภาพที่ปรากฏขึ้น แต่ก่อนที่จะมีการใส่สีสันและเอกเฟกส์ให้กับภาพนั้น Pixel Shader จะต้องทำการลบข้อมูลที่ไม่จำเป็นออก คือข้อมูลที่มองไม่เห็นในขณะที่แสดงภาพจริงบนมอนิเตอร์ หรือพูดง่ายๆว่าสิ่งของที่โดนบังภายในภาพ จากนั้นก็จะนำข้อมูลเหล่านั้นมาเรียงบนระนาบใน pixel ต่างๆ แล้วใส่แสง สี พื้นผิวลงบนจุด หรือ Pixel ให้กับแต่ละจุด โดยแสงสีที่แตกต่างกันออกไปของแต่ละ Pixel ทำให้เรามองเห็นภาพที่ปรากฎจริงนั้นเป็นภาพสามมิติ ซึ่งจริงๆแล้วมันก็คือภาพเสมือนสามมิติ Virtual 3D นั่นเอง หลังจากที่เราได้ทราบกันไปแล้วว่าการสร้างรูปภาพสามมิติในแต่ละครั้งนั้นสร้างได้อย่างไรจาก GPU จำนวนหนึ่งหน่วยในการสร้าง จากนี้ไปเราลองมาติดตามชมกันต่อว่าเมื่อมันจะต้องมีการทำงานในแบบ Multi-GPU แล้วนั้นมันจะเข้ามาช่วยในการสร้างภาพเหล่านี้ได้อย่างไร

Now of Multi-GPU Technology

เอาหละครับหลังจากได้รู้จักกับเทคโนโลยี Multi-GPU ที่มีการใช้งานอยู่อย่างแพร่หลายในปัจจุบันนี้จากทั้งสองค่ายเป็นที่เรียบร้อย เราก็ลองมาสรุปกันอีกสักครั้งในแบบภาพรวมจากทั้งสองเทคโนโลยี โดยจะขอเริ่มจากทาง nVidia ก่อนเลยนะครับ

- สำหรับ nVidia นั้นจากข้อมูล SLI Brief Technology ที่เราได้มีการนำเสนอมานานมากแล้วนั้นอาจจะยังมีขาดตกบกพร่องอยู่บ้าง คือในส่วนของรูปแบบการ Render ของภาพโดยจะเห็นว่ามีอยุ่เพียงหนึ่งรูปแบบแต่ในความเป็นจริงแล้วก็จะมีอยุ่ด้วยกันทั้งหมด 2 รูปแบบคือ

                 1.Scissor mode หรือ Split-frame Mode
                 2.Alternate Frame Rendering Mode (AFR)

จากรูปแบบทั้งสองรูปแบบที่ได้กล่าวไปนั้นรูปแบบที่นิยมมีการใช้งานมากที่สุดก็คือ AFR ส่วนเหตุผลว่าเพราะอะไรนั้นก็ลองย้อนกลับไปศึกษาจากข้อมูลจากการ Brief ของ Crossfire ดูได้ซึ่งหลักการทำงานก็เหมือนๆกัน จากนั้นเราไปดูกันที่ AMD-ATI กันต่อเลยนะครับ

- สำหรับ ATI นั้นในส่วนของข้อมุลจาก Crossfire Brief Technology ก็คงจะมีความครบถ้วนของข้อมูลพอสมควร โดยหลักการทำงานของการ Render หลักๆแล้วจากข้อมุลข้างต้นจะเห็นว่ามีการใช้งานทั้งสิ้น 4 รูปแบบด้วยกัน แต่หากมองให้ลึกๆแล้วจะมีเพียง 3 รูปแบบเท่านั้นส่วนในอีกหนึ่งรูปแบบจะไม่ได้เป็นรูปแบบในการเพิ่มประสิทธิภาพเกี่ยวกับความรวดเร็วแต่อย่างใด หากแต่เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเรื่องความสวยงามของภาพเท่านั้น โดยสรุปแล้วรูปแบบที่มีการใช้งานก็จะประกอบไปด้วย

                 1.Supertiling mode
                 2.Scissor mode หรือ Split-frame Mode
                 3.Alternate Frame Rendering Mode (AFR)

จะเห็นรูปแบบในการ Render จากทั้งสองค่ายนั้นไม่ได้มีความแตกต่างกันเลยแตกต่างกเพียงทาง AMD-ATI มีรูปแบบมากกว่าหนึ่ง รูปแบบคือ Supertiling mode แต่รูปแบบที่ได้รับความนิยมใช้งานแพร่หลายที่สุดจะเป็นในแบบ AFR ซึ่งเป็นรูปแบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดนั่นเอง รวมถึงมีการรองรับการใช้งานจาก Aplication ต่างๆไดมากมายนั่นเอง แต่กระนั้นแน่นอนว่ามันเองก็จะต้องมีจุดด้อยหรือข้อเสีย สำหรับจุดอ่อนของมันนั้นจะเกิดมาจากปัญหาที่ชื่อว่า Micro-stuttering ซึ่งปัญหาดังกล่าวนี้จะเกิดขึ้นจากช่วงเวลาคาบเกี่ยวที่แตกต่างกันของเฟรมในแต่ละเฟรมจากการ Render สำหรับการ์ดแต่ละตัว เพราะว่าการ Render ในแบบ AFR นี้จะเป็นการผลัดกันทำงานการ์ดละเฟรมกันไป และเมื่อคาบเวลาของแต่ละเฟรมเกิดการไม่คงที่ขึ้น จะทำให้การรอของข้อมูลเกิดขึ้นจากการ์ดอีกใบที่ยัง Render ไม่เสร็จเพราะได้รับข้อมูลมาล่าช้ากว่า ตรงนี้ก็เลยจะทำให้ตัวเกมส์หรือ Aplication นั้นๆมีการหน่วงหรือกระตุกเกิดขึ้นนั่นเอง แม้ว่าประสิทธิภาพของตัวการ์ดที่ใช้งานจะมีประสิธิภาพที่สูงมากก็ตามที และในจุดดังกล่าวนี้เองจึงทำให้มีเทคโนโลยีในโลกของ Multi-GPU ในอีกหนึ่งรูปแบบเกิดขึ้นมา เพื่อเป็นการแก้ปัญหาที่ว่านี้ให้หมดไป ซึ่งคิดค้นขึ้นโดยผู้ผลิตที่มีชื่อว่า LucidLogix กับเทคโนโลยีที่ตนเองเรียกว่า Hydra Engine และจะเป็นเรื่องราวที่เราจะได้มากล่าวถึงกันต่อไป

Beyond to Multi-GPU by Hydra Engine