笔记本显卡全自动切换 Optimus技术解析

NVIDIA公司今天发布了新一代的笔记本显卡切换技术Optimus。该技术可以实时、自动、无缝的在笔记本集成显卡和独立显卡间切换，延长笔记本电池寿命，同时保证需要独立显卡的高性能应用顺利执行。按照NVIDIA的说法，该技术就像是一辆混合动力汽车，用户无需关心是哪套动力在运行，由系统实时在燃油引擎和电动机之间切换。

笔记本显卡切换技术我们并不陌生，在NVIDIA Optimus之前，我们已经看到过多款拥有集成/独立显卡切换能力的笔记本。不过，这些机型难免都有这样那样的麻烦和不便。NVIDIA就将在此之前的笔记本显卡切换技术分为两代。

前两代笔记本显卡切换技术

第一代技术于2006年问世，最初的这类笔记本采用了硬件多工转换器来完成。从用户的角度来说，必须要关机才能完成显卡切换。而从厂商的角度来看，在主板上增加硬件切换器大大提升了笔记本的设计和制造成本。

硬件切换

第二代技术出现于2008年，用户终于不需要关机切换了，显卡间的切换由驱动软件来完成，这让此类笔记本的实用性有了明显的提高。不过，该代技术仍然存在不少明显的缺陷：

软件切换

首先是驱动问题。由于你同时需要安装两套显卡驱动程序（比如Intel集成显卡和NVIDIA独立显卡驱动），但Windows XP/Vista并不允许这样做。因此，厂商引入了显卡驱动中介层，管理和切换两种驱动程序。由此一来，可切换显卡笔记本就必须安装专用的驱动程序（其中集成了两家厂商的显卡驱动和中介层），无法安装通用驱动，更新速度也就无法保证。
用户在使用上也存在问题。这一代显卡切换技术在进行切换时，需要花费5到10秒左右，其间会出现屏幕闪烁、黑屏等现象，这还不算什么大问题。关键是，如果运行中的程序使用了显示系统（既包括3D游戏，也包括扫雷、纸牌甚至浏览器播放Flash视频），你就必须要关闭这些程序才能完成切换。
最后，因为笔记本显示输出必须要在独立和集成显卡间切换，硬件上的多工切换器依然存在，从厂商角度来看的成本与第一代技术没有任何区别。

由于这些缺陷，NVIDIA的统计显示，目前只有1%的用户曾经使用过显卡切换技术。而随着Windows 7的发布，两种不同显卡驱动同时安装的问题已经解决。再加上Intel Arrandale平台的推出，CPU中已经集成了图形核心。也就是说，新一代独立显卡笔记本中实际上均为集成+独立双显卡，切换技术显得更加重要。于是现在就有了全面革新的NVIDIA Optimus。

仅有1%用户层使用显卡切换

这项技术令人兴奋的地方正在于，之前两代技术几乎所有的问题全部迎刃而解了。不需要关机，不需要关闭程序，你甚至不需要考虑何时开启它。在进行文字处理等普通应用时，使用集成显卡运行，独立显卡关闭节电。而在开启游戏、高清视频播放等应用的同时，独立显卡就会在0.2秒左右的时间内启动运行，中间不会出现黑屏，也不会有屏幕闪烁。NVIDIA会提供一款名为NVGPU State Viewer的小软件，你可以在屏幕上直接看到目前究竟是独立还是集成显卡正在运行。NVIDIA表示，使用Optimus技术的笔记本，电池续航时间可比原本的独立显卡本提升一倍。

右下小窗口即为NVGPU State Viewer

下面我们来解释一下Optimus技术的工作原理。当一款应用程序启动时，Optimus驱动会查询自己的软件档案列表，若为低图形要求应用，则交给集成显卡处理；若是游戏、高清视频、CUDA应用等，则开启独立显卡运行。

目前这一识别是基于可执行程序文件名完成的，类似于SLI配置档案。不过，Optimus也有更智能的方面。比如普通的网页浏览并不需要独立显卡加速，但如果网页中包含Flash视频（需要安装Flash 10.1），则Optimus引擎会启动GPU并将视频处理工作交给独立显卡。再比如视频播放，标清视频并不需要GPU加速，但在播放高清视频时则应当开启。总的来说，Optimus驱动会在应用需求DXVA、DirectX、OpenGL或CUDA功能时自动开启独立显卡。

Optimus软件方案

既然Optimus需要配置档案，自然就要有更新的问题。NVIDIA会收集各种游戏、3D应用、CUDA应用的信息，整理成加密档案发送给用户，用户可以自行选择是否接收该自动更新。而遇到档案中没有的程序（比如新游戏），也可以在驱动程序中设置它应当使用独立还是集成显卡。甚至，我们可以将“显卡选择”项加入右键菜单，直接在软件程序图标上点击右键进行选择。

NVIDIA驱动控制面板中配置显卡方案

为单个程序设定独立/集成显卡

程序列表

将“选择图形处理器”选项加入右键菜单

在程序图标上选择显卡

再来看硬件方面，Optimus技术中的独立显卡完成渲染后，会将画面返回给集成显示核心进行输出。这样一来，笔记本厂商不需要在主板上为显卡切换增加硬件切换器，硬件设计上和一款普通的独立显卡本没有什么区别。笔记本厂商几乎找不到理由来拒绝Optimus技术。

Optimus硬件方案

有以上这些技术，Optimus原本已经可以完成了。但NVIDIA还是在硬件上做出了改进，让它工作的更好。上面我们说道，独立显卡需要将完成渲染的画面从自己的帧缓存复制到集成显卡帧缓存（即系统内存中），GPU在完成这一复制工作时会拖累原本的图形渲染工作，导致性能下降。因此，NVIDIA在GPU中增加了一个“Optimus Copy Engine”拷贝引擎，专门处理将最终画面通过PCI-E总线传输到集成显卡的工作。如果你担心这样会挤占显卡的PCI-E带宽，可以计算一下。1920x1080 60FPS画面的每秒钟数据量也不过498MB，和PCI-E 2.0 x16 8GB/s的带宽相比基本不会造成什么影响。

Optimus Copy Engine

Optimus技术支持Windows 7操作系统，硬件平台支持Intel Core i3/i5/i7（Arrandale）笔记本，Atom N4xx（Pine Trail）上网本，以及上一代的Core 2 Duo（Penryn）笔记本平台，支持的NVIDIA显卡包括现有的GeForce 200M/300M系列，下一代GeForce移动显卡以及下一代ION翼扬平台。Optimus笔记本近期就会上市销售，首批全部来自华硕，型号包括UL50Vf、N61Jv、N71Jv、N82Jv和U30Jc。由于上面我们提到的该技术在硬件设计上的简便性，NVIDIA预计到今年夏天，将有超过50款笔记本应用Optimus技术。

支持平台

下面就来简单展示一下Optimus技术在提升笔记本续航能力上的效果，PCPer网站的测试使用华硕UL50Vf笔记本，配置包括：
Intel Core 2 Duo SU7300 1.3 GHz
4GB DDR3内存
Intel GS45芯片组GMA 4500MHD集成显卡
NVIDIA GeForce G210M 512MB独立显卡
320GB 5400rpm硬盘
15.6寸LED背光1366x768分辨率液晶屏
Windows 7 Ultimate x64操作系统

华硕UL50Vf笔记本

其他具体性能测试就不再赘述，这里仅关注Optimus技术带来的电池续航能力。测试模拟笔记本实际使用环境中的网络浏览应用，中间包括一部分YouTube高清视频播放。分别在独立显卡开启、独立显卡关闭以及Optimus技术下测得的电池续航时间如下：

可以看到，使用Optimus技术后的续航时间达到5小时34分钟，由于Flash视频加速的原因，这一成绩甚至比关闭独立显卡的情况下还要久8分钟。而对比独立显卡始终开启的情况，网页浏览的续航时间提升了30%以上。

NVIDIA Optimus技术

可怜的ADM一个显卡切换都没有

双显卡切换不错。

下一代X系列会不会装双显卡

路过,学习一下