Итак:
- Если ты умный, почему бедный?
- Так выучен и воспитан.
Как Nvidia Optimus помогает экономить энергию
Автор: Александр Деревянко
Технология Nvidia Optimus появилась на свет в феврале 2010 года и привлекла к себе немало внимания. Интерес был обусловлен в первую очередь простотой, во вторую - эффективностью найденного решения.
Nvidia Optimus - это технология для портативных устройств, которая обеспечивает производительность на уровне графических приложений и вместе с тем даёт длительное время автономной работы. Optimus достигает этого благодаря автоматическому и незаметному для пользователя выбора требуемого в данный момент графического процессора (GPU). При этом осуществляется коммутация между отдельно комплектуемым GPU Nvidia или встроенным GPU от Intel.
Эта технология важна для пользователей ноутбуков, потому что в прошлом им самостоятельно приходилось выбирать между высокой производительностью или большим временем автономной работы, что было не очень-то удобно и не всегда стабильно. Причём выбор одной характеристики приводил к падению другой: или время, или скорость.
Сама идея на первый взгляд не очень нова. Предыдущая технология, под названием 'Switchable Graphics', решала ту же проблему, но у неё нашлось слишком много недостатков. В случае переключаемой графики пользователи могли вручную выбирать выделенный GPU или интегрированную графику. Такое переключение почти всегда требовало выхода из рабочих приложений и перезагрузки ноутбука. Кроме того, при использовании переключаемой графики пользователь должен был запоминать, в каком состоянии находится ноутбук, после чего производить необходимую коммутацию. В итоге технология оказалась неудобной в работе, и её применение осуществлялось довольно редко.
Optimus использует коммутации на другом программно-аппаратном уровне, что позволяет не отвлекать пользователя на всякие мелочи. При ближайшем рассмотрении выясняется, что технология Optimus справляется с поставленными задачами потому, что она определяет наилучший графический процессор для текущей нагрузки и, кроме того, обеспечивает взаимно согласованную работу обоих графических чипов при их коммутации.
В итоге пользователь автоматически получает необходимую производительность, и время автономной работы при этом становится максимальным.
Многие специалисты считают, что Optimus - это революция своего рода в технологии оптимизации производительности и максимизации времени непрерывной работы. Однако в итоге всё зависит в основном от её реализации в конкретных ноутбуках.
Впервые Nvidia выпустила на рынок свою технологию Optimus с ноутбуком Asus UL50-Vf. Затем Acer представила её же на рынке нетбуков с выпуском модели Aspire One 532G. И ещё несколько позже Asus анонсирует ноутбук U30jc с технологией Nvidia Optimus, а затем и модели N61Jv, N71Jv и N82Jv.
Когда переключение графических адаптеров происходило вручную, это приводило к фактической остановке системы. Отключающийся адаптер начинал процесс переноса данных другому адаптеру с высвобождения своей памяти. Затем он отключался, и подсоединялся второй чип (иногда это вызывало мигание экрана). Ещё некоторое время система адаптировалась к новому оборудованию: новый адаптер устанавливал своё 'присутствие' в системе.
Схема взаимодействия двух адаптеров такова, что не всегда данные можно безболезненно перекинуть с одной видеокарты на другую без потери информации. Соответственно при использовании трёхмерных приложений переключить графику становилось крайне затруднительно, и приложения приходилось закрывать.
Ещё один аспект: ранее система допускала наличие только одного видеодрайвера, что соответственно приводило к дополнительным сложностям, которые позволяли бы запускать разные драйверы для встроенной и интегрированной графики. Сейчас эта проблема решена на уровне ОС.
На схеме обозначен Display Driver Interposer. Это программа, управляющая переключением графического чипа. Кроме того, она делает видимым для ОС нужный в данный момент драйвер нужного чипа. Понятно, что для работы необходим и программный слой между Interposer и вторым чипом. По- прежнему остается важным требование поддержки данного метода со стороны производителя. Сегодня Windows 7 допускает наличие в системе двух активных видеоадаптеров с разными драйверами, так что эта проблема на уровне программной поддержки разрешена с помощью корпорации Microsoft.
В новом поколении своих платформ Intel довольно резко изменила схему взаимодействия системных компонентов. Половина графического чипа ушла в общий корпус с процессором, а снаружи осталась его часть, отвечающая непосредственно за вывод изображения.
Такие изменения повлекли за собой и новую схему взаимодействия с другими компонентами. Чип Nvidia теперь подключается не параллельно и независимо, а включается в работу с IGP через шину PCI Express. Этим архитекторы добились упрощения разводки платы. Кроме того, отпала необходимость в мультиплексорах, а внешний чип стал подключаться через общую шину.
Если в работе не используются приложения, требующие мощной выделенной графики, то включается интегрированное ядро. В этом случае выводом изображения на экран занимается встроенный чип, а внешний (по отношению к интегрированному) чип Nvidia полностью отключен и не потребляет электроэнергию.
При запуске приложения, требующего внешней видеокарты, чип Nvidia включается.
Optimus реализована так, что выводом изображения на экран по-прежнему занимается интегрированный видеоадаптер. Получается, что работают сразу два графических адаптера. Один готовит картинку, а второй в это время выводит её на экран. Внешняя карта Nvidia, после формирования кадра, передает информацию в оперативную память, откуда его забирает интегрированная видеокарта и выводит на экран монитора ноутбука.
Как две хозяйки на кухне, не мешающие друг другу. Благодаря такому подходу переключение происходит мгновенно и прозрачно для пользователя.
Утилита для работы с Nvidia Optimus представлена стандартным и проверенным способом: имеется известная по предыдущим реализациям программка, которую может видеть любой владелец ноутбука с адаптером Nvidia. Нововведения появились лишь в виде ещё одной закладки, где прописываются данные для запускаемых приложений.
В своё время крайне оригинальным решением в этой области могла похвастать компания ATI (ныне AMD). Это так и не реализованная до конца технология XGP. Суть её состоит в том, что внутри ноутбука стоит интегрированный чип, а другой, более мощный, выносится во внешний бокс и подключается к ноутбуку по довольно быстрому интерфейсу PCI-E x16. Явное преимущество такого подхода заключается в том, что стационарно мы получаем мощную рабочую станцию, а находясь в движении - автономный ноутбук. Коме этого, в комплекте идёт отличный выход на внешний монитор и удобная док-станция. По многим оценкам тех дней, у этой технологии есть много плюсов. Однако её не развили и не продвинули 'в массы'. При этом AMD закрыла технологию патентом, предполагая, наверное, продвигать её самостоятельно.
Технология Nvidia Optimus была представлена в начале февраля и первоначально применялась только в ноутбуках компании ASUS. К лету число поддерживающих Optimus моделей различных производителей достигло нескольких десятков, и в перспективе она должна быть внедрена во все ноутбуки с процессорами Intel (Core2Duo, Core i7, Core i5, Core i3, Atom N4xx), адаптерами Nvidia и переключаемой графикой. В качестве дискретного графического ядра могут выступать не только адаптеры Geforce, но и новое поколение Ion, что позволяет применять технологию даже в топовых нетбуках.
ASUS постоянно выпускает новые модели, поддерживающие Nvidia Optimus. Пока она применяется в
