Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/1002/72982.html    Veröffentlicht: 09.02.2010 15:01    Kurz-URL: https://glm.io/72982

Optimus: Grafikkerne im Notebook automatisch umschalten

Nahtloser Wechsel zwischen integrierter Grafik und diskreter GPU

Mit Optimus stellt Nvidia eine Technik vor, die Grafikleistung und Akkulaufzeit im Notebook auf einfache Weise vereinen soll. Zwischen einer integrierten Lösung und einer diskreten GPU wird damit beim Start einer DirectX-Anwendung automatisch umgeschaltet. In ersten Vorführungen überzeugte Optimus.

In vielen Notebooks stecken inzwischen zwei Grafikkerne: einer im Chipsatz, oder bei Intels neuer Calpella-Plattform im CPU-Gehäuse, und ein weiterer auf einem eigenen Grafikmodul. Diese zweite, auch "diskrete Grafik" genannte Lösung, ist dabei schneller, aber auch energiehungriger.

Schon seit Jahren gibt es daher bei verschiedenen Betriebssystemen die Möglichkeit, zwischen den beiden Grafiklösungen umzuschalten. Vor allem unter Windows Vista war das aber ein umständlicher und unzuverlässiger Vorgang. Je nach Gerät mussten dabei Anwendungen geschlossen oder ein Neustart vorgenommen werden, und mit 10 bis 15 Sekunden Wartezeit und Bildschirmflimmern war diese Lösung wenig elegant.

Zwar unterstützen mit Windows 7 Microsoft und Intel die "switchable graphics" jetzt deutlich besser, ideal ist der bisherige Stand der Technik aber auch noch nicht, weil der Anwender immer bedenken muss, welcher Grafikkern gerade aktiv ist. Zudem müssen beispielsweise bei Alienwares M11x noch immer alle Fenster geschlossen werden, die Umschaltung selbst klappt bei diesem Gerät aber in 1 bis 2 Sekunden, wie Golem.de auf der CES 2010 ausprobieren konnte.

Das ist schon einige Schritte komfortabler, allerdings vergessen laut Nvidia viele Anwender die diskrete Grafik und ihre Nachteile, wenn sie einmal eingeschaltet ist. Nur etwa ein Prozent der Nutzer würde die Umschaltung jemals verwenden, behauptet Nvidia auf Basis von eigenen Studien.

Die neue Technik "Optimus" des Chipherstellers will das nun alles besser machen. Die Bezeichnung ist dabei nicht nur ein Codename, sondern eine geschützte Marke. Optimus kann je nach laufenden Anwendungen zwischen integrierter Grafik und diskreter GPU automatisch umschalten.

Automatisches Umschalten in unter einer Sekunde

In ersten Vorführungen auf dem Asus-Notebook UL50Vf in München klappte das völlig problemlos. Wurden nur Anwendungen auf dem Windows-Desktop benutzt, lief die integrierte Grafik des mobilen Core-i-Prozessors. Beim Start eines Spiels oder des Videotranscoders Badaboom - der Nvidias GPUs zur Beschleunigung nutzt - schaltete der Rechner auf die diskrete Grafik um.

Dieser Vorgang dauerte keine Sekunde, ein winziges Bildschirmflimmern war nur bei genauem Hinsehen zu bemerken. Gerne hätte Golem.de das auch mit eigenen Anwendungen ausprobiert, ein Testgerät konnte Nvidia aber nicht zeitnah zur Verfügung stellen.

Die automatische Umschaltung nimmt bei Optimus der Grafiktreiber vor, der dafür auf den Aufruf einer nicht näher benannten DirectX-Funktion lauert. Findet dies statt, wird auf die diskrete Grafik gewechselt. Ist die Funktion nicht mehr aktiv, läuft wieder die integrierte Grafik.

Laut Nvidia klappt das auch mit GPGPU-Anwendungen, etwa einigen Filtern für Photoshop. Die OpenGL-2.0-Funktionen der Bildverarbeitung wie das Drehen der Arbeitsfläche sollen dabei mit der integrierten Grafik laufen, nur per DirectX beschleunigte Rechenaufgaben benötigen die diskrete GPU. Auf Aufrufe von OpenGL reagiert Optimus bisher nicht.

Auch eine Möglichkeit zum manuellen Umschalten oder gar zum Ausschalten von Optimus für maximale Akkulaufzeit sieht Nvidia nicht vor, aber: Notebookhersteller können diese Funktionen über Stromsparprofile nachrüsten. Ebenso ist es möglich, die Erkennung der Anwendungen über Profile - ähnlich wie bei SLI - auch auf OpenGL-Programme auszudehnen.

Nur mit Windows 7, Intel und Nvidia

Optimus funktioniert bisher nur mit Intel-Prozessoren und den zugehörigen Chipsätzen der Serie Core 2 (Penryn-Kern), Core i3/5/7 (Arrandale) sowie den Atoms der Serie N400. Als GPUs werden die Serien Geforce 300M und 200M unterstützt, ebenso wie kommende Nvidia-Chips. Dazu zählt nach ausdrücklichen Angaben von Nvidia auch "die nächste Ion-Generation", die nach unbestätigten Angaben auf der Cebit vorgestellt werden soll.

Diese Einschränkungen sind dabei laut Nvidia nicht willkürlich, sondern durch eigene Schaltungen bedingt, die in den genannten GPUs stecken. Diese können die integrierte Grafik als Framebuffer nutzen, was für die Notebookhersteller den Schaltungsaufwand verringert: Die Anbindungen der Bildschirmausgänge bleiben wie bei einem Design, das nur für integrierte Grafik vorgesehen ist. Umgekehrt ist die diskrete GPU "elektrisch ausgeschaltet", wenn die integrierte Grafik läuft, erklärte Nvidia.

Insgesamt wirkt das Konzept sehr überzeugend, es ist allerdings bisher nur auf Windows 7 und Intel-CPUs sowie Nvidia-GPUs beschränkt. Das dürfte - vielleicht mit Ausnahme von Mac OS - einige Zeit so bleiben, weil sich Nvidia die Technik durch mehrere Patentanmeldungen geschützt hat. Neben Geräten von Asus sollen Nvidia zufolge bis Sommer 2010 über 50 Notebooks mit Optimus erscheinen.  (nie)


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