IGP/GPU实时切换 详解NVIDIA Optimus
泡泡网显卡频道2月13日 第二代Switchable Graphics 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NVIDIA Optimus 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Intel IGP 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。
NVIDIA Optimus 技术原理图，透过PCI-E 把3D 渲染结果传至IGP
NVIDIA Optimus 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Intel IGP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Microsoft API及不同显示标准API的介面，以协议Intel IGP 与NVIDIA GPU 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Intel IGP ，并没有采用了非业界标准的序程，因此NVIDIA Optimus 技术可以完美地融合于现有的绘图软件及CUDA 软件。
新的NVIDIA Optimus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「Optimus Copy Engine 」 。 ■
没有Optimus Copy Engine 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Direct Memory Access 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Optimus Copy Engine ，它代替了显示核心内的内存控制器，负责把GPU Framebuffer 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meme2mem写入动作。
而且Optimus Copy Engine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。 ■
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