Przełączanie GPU - GPU switching
Przełączanie GPU to mechanizm używany na komputerach z wieloma kontrolerami graficznymi. Mechanizm ten pozwala użytkownikowi albo zmaksymalizować wydajność grafiki, albo wydłużyć żywotność baterii poprzez przełączanie między kartami graficznymi. Jest używany głównie w laptopach do gier, które zwykle mają zintegrowane urządzenie graficzne i dyskretną kartę graficzną .
Podstawowe składniki
Większość komputerów korzystających z tej funkcji zawiera zintegrowane procesory graficzne i dedykowane karty graficzne, które mają zastosowanie do następujących kategorii.
Zintegrowana karta graficzna
Znany również jako: Zintegrowana grafika , współdzielone rozwiązania graficzne , zintegrowane procesory graficzne (IGP) lub ujednolicona architektura pamięci (UMA). Ten rodzaj procesorów graficznych ma zwykle znacznie mniej jednostek przetwarzania i współdzieli tę samą pamięć z procesorem .
Czasami procesory graficzne są zintegrowane z płytą główną. Jest powszechnie znany jako: grafika pokładowa. Płyta główna z wbudowanymi procesorami graficznymi nie wymaga do działania oddzielnej karty graficznej ani procesora z procesorami graficznymi.
Dedykowane karty graficzne
Znane również jako: oddzielne karty graficzne . W przeciwieństwie do zintegrowanej grafiki, dedykowane karty graficzne mają znacznie więcej jednostek obliczeniowych i mają własną pamięć RAM o znacznie większej przepustowości pamięci.
W niektórych przypadkach dedykowany układ graficzny można zintegrować z płytami głównymi , na przykład B150-GP104. Niezależnie od tego, że układ graficzny jest zintegrowany, nadal jest liczony jako dedykowany system kart graficznych, ponieważ układ graficzny jest zintegrowany z własną pamięcią.
Teoria
Większość komputerów osobistych ma płytę główną wykorzystującą strukturę mostka południowego i północnego .
Kontrola mostka północnego
Northbridge jest jednym z logiki core chipset obsługujący komunikację pomiędzy CPU , GPU , RAM i mostka południowego . Oddzielna karta graficzna jest zwykle instalowana w gnieździe karty graficznej, takim jak PCI-Express, a zintegrowana karta graficzna jest zintegrowana z samym procesorem lub czasami z mostkiem północnym. Mostek północny jest najbardziej odpowiedzialny za przełączanie między GPU. Sposób, w jaki to działa, obejmuje zwykle następujący proces (patrz rysunek 1 po prawej):
- Mostek północny odbiera dane wejściowe z mostka południowego za pośrednictwem wewnętrznej magistrali .
- Mostek północny przesyła sygnały do procesora przez magistralę FSB.
- Procesor uruchamia aplikację do przydzielania zadań (zwykle sterownik karty graficznej), aby określić, którego rdzenia GPU użyć.
- CPU przekazuje polecenie do mostka północnego.
- Mostek północny przekazuje polecenie do odpowiedniego rdzenia GPU.
- Rdzeń GPU przetwarza polecenie i zwraca wyrenderowane dane z powrotem do mostka północnego.
- Mostek północny wysyła renderowane dane z powrotem do mostka południowego.
Kontrola mostka południowego
Mostek południowy to zestaw układów scalonych, takich jak Intel I / O Controller Hub (ICH). Obsługuje wszystkie funkcje we / wy komputera, takie jak odbieranie danych wejściowych z klawiatury i wysyłanie danych na ekran. Sposób, w jaki to zwykle działa, zwykle składa się z dwóch kroków:
- Weź dane wejściowe użytkownika i przekaż je do mostka północnego.
- (Opcjonalnie) Odbierz wyrenderowane dane z mostka północnego i wyślij je.
Powodem, dla którego drugi krok może być opcjonalny, jest to, że czasami wyrenderowane dane są wysyłane bezpośrednio z oddzielnej karty graficznej, która znajduje się w gnieździe karty graficznej, więc nie ma potrzeby wysyłania danych przez mostek południowy.
Główny cel
Przełączanie GPU jest najczęściej używane do oszczędzania energii poprzez przełączanie między kartami graficznymi. Dedykowane karty graficzne zużywają znacznie więcej energii niż zintegrowana grafika, ale zapewniają również wyższą wydajność 3D, która jest potrzebna do lepszych wrażeń z gier i CAD. Poniżej znajduje się lista TDP najpopularniejszego procesora ze zintegrowaną grafiką i dedykowanymi kartami graficznymi.
| Model | Platforma | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zintegrowana karta graficzna | Dedykowane karty graficzne | ||||||
| Intel | TDP | Nvidia | TDP | AMD | TDP | ||
| Model i częstotliwość procesora | Seria Intel IGP | ||||||
| Intel Core i7-6700K @ 4,00 GHz | Karta graficzna Intel HD 530 | 91W | GTX 1080 | 180W | Radeon R9 Fury | 275W | Pulpit |
| Intel Core i5-6600K @ 3,50 GHz | Karta graficzna Intel HD 530 | 91W | GTX 970 | 145W | Radeon R9 Nano | 175W | |
| Intel Core i7-4790K @ 4,40 GHz | Karta graficzna Intel HD 4600 | 88W | GTX 780Ti | 250W | Radeon RX 480 | 150W | |
| Intel Core i7-6700HQ @ 2,60 GHz | Karta graficzna Intel HD 530 | 45W | GTX 1080 | 165W | Radeon R9 M485X | 125W | Laptop |
| Intel Core i7-6500U @ 2,50 GHz | Karta graficzna Intel HD 520 | 15W | GTX 980M | 100W | Radeon R9 M470X | 75W | |
| Intel Core i5-6200U @ 2,30 GHz | Karta graficzna Intel HD 520 | 15W | GTX 880M | 103W | Radeon R9 M470 | 75W | |
| Intel Core i5-5200U @ 2,20 GHz | Karta graficzna Intel HD 5500 | 15W | GTX 870M | 103W | Radeon HD 7950M | 50W | |
Dedykowane karty graficzne wykazują znacznie większe zużycie energii niż zintegrowana grafika na obu platformach. Wyłączenie ich, gdy nie jest potrzebne ciężkie przetwarzanie grafiki, może znacznie obniżyć zużycie energii.
Technologie
Nvidia Optimus
Nvidia Optimus ™ to komputerowa technologia przełączania GPU stworzona przez firmę Nvidia, która może dynamicznie i płynnie przełączać się między dwiema kartami graficznymi w oparciu o uruchomione programy.
AMD Enduro
AMD Enduro ™ to wspólna marka opracowana przez AMD, która oferuje wiele nowych technologii, które mogą znacznie oszczędzać energię. Wcześniej nosił nazwę: PowerXpress i Dynamic Switchable Graphics (DSG). Ta technologia implementuje wyrafinowany system przewidywania potencjalnego zapotrzebowania na karty graficzne i przełączania się między kartami graficznymi w oparciu o przewidywane zapotrzebowanie. Ta technologia wprowadza również nowy plan kontroli zasilania, który pozwala dyskretnym kartom graficznym nie zużywać energii podczas pracy na biegu jałowym.
Producenci
Zintegrowana karta graficzna
W komputerach osobistych procesory IGP (zintegrowane procesory graficzne) są w większości produkowane przez firmy Intel i AMD i są zintegrowane z ich procesorami . Powszechnie znane są jako:
- Intel HD i Iris Graphics - zwane także seriami HD i Iris
- AMD Accelerated Processing Unit (APU) - wcześniej znany również jako: fusion
Dedykowane karty graficzne
Najpopularniejsze dedykowane karty graficzne są produkowane przez firmy AMD i Nvidia . Powszechnie znane są jako:
Obsługa sterowników i systemu operacyjnego
Większość popularnych systemów operacyjnych ma wbudowaną obsługę tej funkcji. Jednak użytkownicy mogą pobrać zaktualizowane sterowniki od Nvidii lub AMD, aby uzyskać lepsze wrażenia.
Obsługa systemu Windows
Windows 7 ma wbudowaną obsługę tej funkcji. System automatycznie przełącza się między GPU w zależności od uruchomionego programu. Jednak użytkownik może ręcznie przełączać procesory GPU za pomocą menedżera urządzeń lub menedżera zasilania.
Wsparcie dla Linuksa
W systemach Linux, łatka o nazwie vga_switcheroo została dodana do jądra Linuksa od wersji 2.6.34 w celu obsługi wielu procesorów graficznych . W tym przypadku przełącznik wymaga wzięcia pod uwagę ponownego uruchomienia systemu X Window .
Centrum sterowania Ubuntu umożliwia użytkownikowi dostęp do vga_switcheroo funkcji poprzez GUI .
Wsparcie dla systemu Mac OS
Mac OS ma wbudowaną obsługę tej funkcji od wersji 10.5 Leopard. Od czasu systemu OS X Mountain Lion firma Apple zintegrowała monitor GPU z monitorem aktywności.
Istniejące problemy
- Niezgodność systemu lub niestabilne zasilanie może spowodować niebieski ekran śmierci lub inne błędy
- Nie można się przełączyć, jeśli system nieprawidłowo oszacował wymagane zasoby obliczeniowe
- Przełączanie może powodować niestabilne napięcie, co może prowadzić do migotania ekranu
- Niespójne sterowniki u różnych dostawców zapewniające płynne przełączanie