Переключаемая графика: краткий экскурс в историю

Если начать прослеживать момент появления переключаемой графики в ноутбуках, вы однозначно выйдете на серию машин Sony VAIO SZ, в которой мы в 2006 году впервые увидели такую диковинную для мобильных ПК вещь. В модели VGN-SZ2XP были сразу две видеокарты – интегрированная от Intel и дискретная nVidia Go 7400, однако, чтобы переключиться с одной на другую, приходилось вручную нажимать на переключатель и затем перезагружать компьютер. Не сильно удобный способ, особенно если учесть сравнительно небольшой прирост в производительности при включении дискретного видеочипа.

В последнее время переключаемая графика появлялась также в лэптопах Asus UL50Vg – теперь механизм был несколько улучшен. Несмотря на то, что на корпусе компьютера был установлен все тот же физический переключатель, после его переключения перезагружать компьютер было не нужно. При переключении экран на секунду мигал, после чего к работе приступала другая видеокарта.

Sony SZ стал первым лэптопом, в котором была реализована функция выбора видеокарты.

Понятно, что позже такой механизм постоянно улучшался, однако как выяснила компания NVidia в своем исследовании, всего один процент пользователей на самом деле использовал функцию выбора GPU. Причины того были самые разные – некоторые не знали, что в их ноутбуке можно выбирать какой графикой пользоваться, другие же знали о наличии такой технологии, но не пользовались ей, потому как встроенная графика справлялась со всеми их задачами, тогда как дискретная не могла выполнять действительно серьезные приложения (новые игры на нормальных графических настройках, к примеру).

В последнее время компания nVidia начала убеждать пользователей, что графика очень важна для современного компьютера, благо она теперь нужна не только для игр, графический процессор теперь умеет просчитывать обычные приложения общего назначения. Графический процессор благодаря технологии CUDA способен ускорять кодирование видео, проигрывание видео высокой четкости через DXVA (DirectX Video Acceleration) или во Flash-плеере, теперь GPU дискретной графики можно использовать практически для любой задачи. И с новыми возможностями дополнительная дискретная графика в ноутбуках стала весьма востребованной. Особенно на ноутбуках с платформой ION, где роль графического процессора еще более усиленна слабым центральным процессором Atom.

Что такое Optimus?

Optimus – это почти идеальное решение вопроса со сдвоенной графикой. Вместо физического переключателя на корпусе ноутбука, Optimus автоматически выбирает, какую на данный момент видеокарту активировать, делается это на лету и только тогда, когда требуется дополнительная производительность. А понадобится дискретная графика может игре, приложению использующему CUDA (например, Badaboom) или при декодировании/проигрывании видео высокой четкости (HD). А в то время, когда вы пишете свой очередной фентезийный роман-бестселлер, ваша система переключается на энергоэффективную встроенную графику.

До тех пор, пока вы не заинтересуетесь процессом переключения вплотную (отбирая и запуская приложения, использующие дискретную карту), вся «магия» автоматического выбора GPU останется для вас совершенно прозрачной. Что наиболее важно в данном механизме, так это полное отключение ненужной видеокарты (которая на данный момент не требуется), при этом ее энергопотребление сводится к нулю.

Заинтригованны? Дальше будет еще интереснее.

Никаких больше мультиплексоров

Один из наиболее важных аспектов технологии Optimus заключается в ее автономности, Optimus не полагается на какое-то дополнительное оборудование – все нужное уже имеется в GPU. Это важно, так как в прошлых ноутбуках с двумя видеокартами для отображения нужной картинки на мониторе нужны были специальные мультиплексоры, при помощи которых выбиралась видеокарта, выводившая изображение. На самом деле, как показано на предыдущем слайде, для правильной работы видеокарты с внешними мониторами и монитором лэптопа нужно было несколько мультиплексоров, которые значительно увеличивали цену производства ноутбука, а также значительно увеличивали энергопотребление системы в целом.

Множество мультиплексоров увеличивает сложность и цену производства, а также увеличивает энергопотребление системы в целом.

В конечном счете, это означало, что наличие двух видеокарт в лэптопе делало его более дорогим, потому как в каждом отдельном лэптопе нужно было применять специально спроектированную схему с уникальным дизайном платы. Потому и результаты исследования, проведенного nVidia (то исследование, в котором лишь 1% людей использовали дискретную графику в подобных ноутбуках) неудивительны, хотя ноутбуки со сдвоенной графикой доступны на рынке уже несколько лет.

Никаких больше отдельных API

Еще одной сложностью, которая возникала в ноутбуках (с переключающейся графикой) прошлого поколения было системное программное обеспечение. Операционные системы позволяют использовать лишь одну видеокарту после загрузки, nVidia и Intel скооперировались и написали один общий драйвер, а nVidia разработала систему под названием Display Driver Interposer, которая позволяла видеть два драйвера и работать с ними обоими.

Windows 7 позволяет использовать уже более одного драйвера дисплея в одно и то же время.

Теперь новая операционная система Microsoft Windows 7 умеет работать одновременно с двумя драйверами видеокарт и отпадает надобность в специализированном софте и системах вроде Display Driver Interposer. Теперь можно использовать стандартные драйверы соответствующих видеокарт, а это означает, что вы можете постоянно обновлять драйверы свежими версиями, вместо того, чтобы ждать пока Intel и nVidia выпустят новый релиз унифицированного драйвера. Следовательно, Windows 7 – это одно из требований Optimus.

Движок Optimus Copy

Здесь технология Optimus становится еще интереснее. Что на самом деле делает Optimus необычной технологией – это часть графического процессора под названием Copy Engine. Именно эта технология позволяет избавиться nVidia от мультиплексоров и значительно упрощает и удешевляет «переключаемую» графику.

Принцип работы Optimus Copy Engine

Движок Optimus Copy Engine позволяет использовать дискретный графический чип без подключения его к дисплею.

Как? Если объяснять просто – за вывод картинки на дисплей будет отвечать встроенная графика. Когда рендеринг кадра дискретным графическим процессором будет закончен, Copy Engine отправит его в системную память (RAM), а оттуда кадр отправится на интегрированный контроллер и попадет на экран. По сути это означает, что графический процессор nVidia физически не будет напрямую подключен к дисплею, отсюда и отсутствие нужды в различных мультиплексорах для переключения.

Первые впечатления

Свои первые впечатления от новой технологии Optimus мы получили тестируя ноутбук Asus UL50Vf – первую машину, в которой появился Optimus. Существует и простая версия данного ноутбука, в которой отсутствует Optimus (модель зовется UL50Vg) и присутствует обычный механизм переключения видеокарт. Как бы то ни было, помимо добавленного Optimus, лэптопы UL50Vf и UL50Vg ничем не отличаются, так что мы пропустим описание самой машины и впечатления от ее производительности, и опишем лишь саму технологию Optimus.

Описание технологии по сути будет коротким: «она работает». Ну, не такой короткой, разумеется. По сути, Optimus предоставляет все фишки, о которых говорила nVidia. Когда вы запустите какое-то приложение, которое может использовать дискретную графику, дискретный GPU автоматически включится и предоставит необходимые вам ресурсы. А до тех пор, пока вы не нуждаетесь в дополнительной вычислительной мощи, дискретная графика будет отключена. При тестировании мы использовали специальную утилиту, показывающую текущий статус дискретного графического чипа. Процесс переключения абсолютно прозрачен для пользователя, никаких миганий экрана, никаких залипаний картинки – GPU просто мгновенно включается в нужный момент, как это и должно быть.

Интересно становится, когда дело доходит до софта – вы можете вручную выбирать, как использовать приложение – с дополнительным графическим процессором или без. Здесь имеется два пути: первый – кликнуть на ярлыке программы правой кнопкой и выбрать то что нужно из подменю «run with graphics processor / запустить с графическим процессором», второй – создать/скачать профили для приложения, доступ к которым можно получить через контрольную панель nVidia Control Panel.

Из контрольной панели вы можете управлять профилями Optimus

Для специфических приложений nVidia выпустила специальные профили, которые могут быть загружены из Интернета в той же манере, как обновляется Windows или ваш антивирус. После скачивания профили устанавливаются без ведома пользователя, то есть, опять же весь процесс абсолютно прозрачен. Optimus самостоятельно следит за производительностью и энергоэффективностью вашей системы.

Звучит здорово, а где я могу увидеть Optimus?

Изначально, технология Optimus появилась в ноутбуке Asus UL50Vf, однако с данной технологией будут поставляться (когда станут доступны, эти модели еще не вышли) и другие машины Asus, в том числе N61Jv, N82Jv и U30Jc.

В добавок ко всему выйдет еще одна система от Asus — N71Jv, вообще nVidia планирует более пятидесяти лэптопов к этому лету с технологией Optimus. Некоторые из них уже почти подготовлены к выпуску, например нетбук Acer Aspire One 532G на платформе ION2.

Что касается аппаратной поддержки, компания nVidia позаботилась о ней. Конечно, имеются некоторые ограничения вроде того, что поддерживаются системы только на процессорах Intel, однако сюда входят не только новые процессоры Arrandale (семейство Core i), но и Core 2 Duo (Penryn), а также машины на Pine Trail Atom N4xx.

Поддержка систем основанных на Penryn- и Atom- достаточно важна, в том плане, что она определяет дружественность Optimus к мейнстримовому рынку. То есть Optimus будет не только в сверхдорогих машинах, но также и в простых дешевых нетбуках. Поддержка графических процессоров распространяется на серии GeForce 200M и 300M, на графические процессоры следующего поколения nVidia GeForce M и ION2.