Energooszczędne karty graficzne – jak skutecznie oszczędzać energię?

Akcelerator graficzny to obecnie najbardziej prądożercy komponent komputera, pozostawiając dotychczasowych liderów w tej konkurencji, najpotężniejsze procesory, daleko w tyle. W typowej firmie problem karty graficznej nie istnieje, gdyż w komputerach biurowych mocne urządzenia są zbędne, ale w przypadku stacji roboczej np. do obróbki wideo, jest to element niezbędny.

Największe straty na zużyciu energii przez układy graficzne ponoszą notebooki. Komputer podłączony do gniazdka działa bezustannie, choć oczywiście pobiera więcej energii, ale to laptop działający na baterii traci najwięcej, a konkretniej długość pracy na baterii. To właśnie dla tej grupy komputerów zasilanych bateriami przygotowuje się rozwiązania z dwoma kartami graficznymi.

Co ciekawe rozwiązanie to nie jest nowe. Pomysł, żeby prostszą grafikę obsługiwała karta wbudowana, a bardziej zaawansowane zadania - dodatkowa, powstał już jakiś czas temu. Karta wewnętrzna, zintegrowana oraz karta dodatkowa mają zazwyczaj bardzo odmienną specyfikę działania i co najważniejsze, diametralnie różne zużycie energii. Jak to wygląda w praktyce? Otóż podczas pracy na arkuszu kalkulacyjnym lub przeglądając strony internetowe komputer przełącza się na oszczędną pracę wykorzystując słabszą kartę graficzną. Jeśli jednak pracujemy z programem graficznym lub gramy w gry, komputer przełącza się na wydajny system graficzny kosztem większego zużycia energii.

Niestety początki tych systemów nie było kolorowe. Pierwsze konstrukcje z podwójną kartą graficzną nie zawojowały rynku przede wszystkim z powodu dodatkowej obsługi, której wymagały. Z początku było to przełączanie kart z koniecznością restartowania systemu, a kiedy ta funkcja stała się dostępna programowo, i tak należało zamknąć wszystkie aplikacje, aby dokonać przełączenia.

Pewien sukces w tej materii osiągnął Optimus dzięki zastosowaniu kilku ciekawych rozwiązań. Przede wszystkim było to zastosowanie stopnia priorytetowego dla wbudowanej karty graficznej. Od momentu włączenia komputera do czasu, kiedy będzie potrzebna, karta dodatkowa udaje, że jej nie ma. Oznacza to, że ani ona, ani linie magistrali PCI Express nie są zasilane. Pamięć ekranu jest tylko jedna - pochodząca z karty wbudowanej. To jej zawartość jest wyświetlana na ekranie, więc nie ma całej baterii multiplekserów. Jeśli trzeba, wyniki pracy dodatkowej karty graficznej po przekształceniu na postać dwuwymiarową są transferowane do tej pamięci magistralą PCIE, nieco szybszą od DMA, używanej poprzednio do tego celu. Poza tym DMA blokuje pracę nadawcy do momentu zakończenia transferu. Skomplikowane? Zaraz wyjaśnimy.