NVIDIA Optimus

编辑:边界网互动百科 时间:2020-05-27 04:35:35
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NVIDIA Optimus 是NVIDIA 公司最新开发的双显卡,它可以实现笔记本电脑中独立显卡与主板内置显卡之间无缝、自动、实时的切换(用户无需重启或手动调整),从而实现能源的节约。
中文名
NVIDIA Optimus
开发公司
NVIDIA 公司
类    型
双显卡
特    点
根据系统的负载自动切换

NVIDIA Optimus简介

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NVIDIA Optimus 是NVIDIA 公司最新开发的双显卡,基于双显卡的智能切换技术,能够根据系统的负载自动切换独立显卡和集成显卡的运行。Optimus技术可完全自动地发挥作用,无需手动更改设置值,用户即可体验更长的电池续航时间以及惊人的视觉效果。
Optimus能够在后台运行,对用户运行的程序没有任何干扰,可无缝地计算出最大限度优化笔记本计算体验的方式。
Windows XP/Vista并不支持NVIDIA Optimus。也不能禁用集显

NVIDIA Optimus工作原理

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在汽车领域,混合动力车就是全自动切换的,无需驾驶者去思考该用发动机还是电机,省心又节能。同样地,在处理器领域,英特尔酷睿i5和i7处理器也加入了一项名为“睿频”的新技术,它可以根据系统当前的负载情况,来决定启用多核处理器的其中一个核心或几个线程,令它们超频工作,同时关闭暂时不用的核心,从而减少电力浪费,实现能源利用最大化。这些新技术,归根结底都可用“智能”两个字来概括。 如今的笔记本,显卡的重要性已经和处理器相差无几,尤其是在3D游戏、高清电影、专业绘图等特定应用中,显卡往往能发挥出事半功倍的效果。因此,既然处理器都更“睿智”了,显卡自然也要有所突破。另外,最新的32纳米处理器都融合了集成显卡,这就意味着双显卡笔记本电脑将成为今后的常见机型,此时推出更智能的切换技术也是迫在眉睫。
采用Optimus技术的笔记本,当系统仅运行一些简单程序、或是仅对
处理器有较高要求的大型程序时,Optimus路由会仅让集成显卡工作
,而将独立显卡完全关闭,此时的电池续航时间和普通集显本完全一
致,同样可以达到4~6小时(六芯电池)甚至8~10小时(八芯电池)
Optimus与以往显卡切换功能的不同之处,就在于路由和拷贝引擎这两大关键技术,其中路由是一个智能单元,而异步拷贝引擎则可以将显存中的数据复制到内存中去,同时不影响3D引擎的渲染过程,它们是相互独立的,因此丝毫不会降低渲染速度。 另外需要补充的是,Optimus路由除了能够自动识别系统负载之外,还内置了一个资料库,这个资料库记载了数量庞大的各类软件(包括游戏),当其中某个软件启动时,Optimus无需侦测负载即可知道该用哪个显卡。而每当用户连接网络时,这个资料库还会在后台默默更新,十分人性化。

NVIDIA Optimus详细介绍

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第二代SwitchableGraphics尽管已变得实用,但仍然不受到用户注意,尤其是非专业用家的一般使用者,更是不愿意付出更多的钱购买自已可能无法驾驭的技术,因此NVIDIA决定研发更智能、更先进的GPU省电技术,并命名为NVIDIAOptimus技术。
有别仅用硬件单纯地透过切换显示输出线路,选择在IGP或是GPU工作,而是以驱动程式层面把把需处理的所有3D渲染工作,交由GPU作出运算处理,但最终图像输出至屏幕的仍是IntelIGP处理器。因此IGP的只是被当作一个简单的显示控制器,但却因此达成了无缝,无闪烁的经验,没有必要重新启动,情况就如当年3DFX加速卡把3D工作完成,并以2D显卡作显示输出一样。
NVIDIAOptimus技术原理图,透过PCI-E把3D渲染结果传至IGP
NVIDIAOptimus技术不再需要额外的MUX线路,IGP/GPU实时切换的架构成本大幅下降,仅在高负载的3D程序及需要CUDA运算时,GPU才会从完全断电的睡眠状态自动醒过来,并在完成工作后自动关掉,一般使用下不会感到它的存在,而不太重负载的工作则会交由IntelIGP负责,令Notebook达至省电与高效能兼备的效果。
Optimus架构,NVIDIA软件工程师制作了由数10万行序程所达成,完全符合MicrosoftAPI及不同显示标准API的介面,以协议IntelIGP与NVIDIAGPU之间的分工,透过PCI-E的双向设计,把运算及3D渲染结果传送至IntelIGP,并没有采用了非业界标准的序程,因此NVIDIAOptimus技术可以完美地融合于现有的绘图软件及CUDA软件。
新的NVIDIAOptimus技术中,由于IGP和GPU是同是并存,两者将负责不同的工作,与昔日采用硬体切换并独立运作的原理并不相同,因为GPU必需要把完成的3D渲染资料传送给IGP作显示输出,因此除了在GPU本地的Framebuffer需要存放显示的资料外,同时亦会把显示的资料抄送至系统记忆体给IGP作画面输出,这是一个非常浪费资源的动作,因此NVIDIA在GPU中入了全新的资料复制引擎,称为「OptimusCopyEngine」。
没有OptimusCopyEngine的话,GPU如果要把3D渲染的结果传给IGP显示,是需要把资讯复制给系统记忆体,让IGP读取并输出至显示屏,这是一个DirectMemoryAccess机制中的mem2mem写入指令,但此举有一个重大的缺憾,就是GPU需要等Framebuffer和系统记忆体完成同步化读写后,才有空读取Framebuffer的资源进行下一帧画面的渲染,导致GPU效能大幅下降。
解决此一问题让Optimus技术得以实践,NVIDIA在新一代40nm的GT200M家族及未来的GPU架构中,入了OptimusCopyEngine,它代替了显示核心内的内存控制器,负责把GPUFramebuffer的资源直接拷贝至系统内存体,让GPU内的内存控制器可以专用负责3D渲染运算,不需要管mem2mem写入动作。
而且OptimusCopyEngine支持双向PCI-E传输技术,容许3D引擎在读取系统内存的同时,亦可更新系统内存内的资料,这个非同步的DMA运作模式令资讯传送更有效率并令Optimus技术不会令效能出现下降,是个十分聪明的设计。

NVIDIA Optimus支持平台

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NVIDIA OptimusMacBook Pro

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在2010年4月,新的MacBook Pro在配搭GeForce 330M显卡的情况下,可以支持Automatic Graphics Switching技术。该技术与Optimus相似,但有一些区别。与PC平台相似,上一代的MacBook Pro已经有显卡切换技术,但需要用家自行切换。由于新的MacBook Pro使用了Intel Core i5/Intel Core i7处理器,已集成了显示核心,显卡切换技术因而变得重要。Mac OS X操作系统会自行判断程序对显示性能的负载程度。若果系统检测到软件使用了OpenGLAPI的时候,就会使用独立显卡。与Windows平台不同,在使用独立显示核心的时候,集成显示核心是可以被关闭的。[1] 
参考资料
词条标签:
计算机学 科技 电器