图形核心在IT环保产品中的应用
- 来源:微型计算机
- 关键字:环保,IT
- 发布时间:2010-09-20 16:13
功耗大户显卡竟然也谈环保？是的，你没有听错。一直以来，GeForce系列显卡凭借不俗的性能受到了广大用户的青睐，GeForce GTX 260、GeForce6600 GT等显卡更是被玩家奉为经典产品。殊不知，除了赋予GeForce系列显卡更强的性能以外，NVIDIA还一直致力于节能环保方面的研发和设计，其最新发布的GeForce GTX 460显卡就是一款结合了性能和低功耗的产品，受到了市场极大的关注。
毫无疑问，显卡的工艺制程是决定显卡功耗最重要的因素。简单地说，显卡在相同的产品架构和设计思想指导下，更新的工艺制程意味着功耗更低、运行速度更快、价格更便宜。那么，采用什么方法可以让显卡的工艺制程更低呢？目前来看，采用更小的晶体管是不错的选择。晶体管更小，驱动它工作在更高的频率上就更容易，也更节能。特别是在晶体管体积变小后，同样的面积能容纳更多数量的晶体管，性能也更为出色。但芯片的结构复杂，用什么数据来体现工艺的进步、晶体管不断在缩小呢？于是大家想到了晶体管中的闸电极走线，这种连接线几乎拥有芯片中最细小的尺寸。因此我们使用闸电极走线的宽度来简单标识某种工艺制程下，晶体管能达到的最小线宽。久而久之，这种标识方法也就成为了普通用户识别芯片工艺制程先进与否的标志。我们今天看到的55nm、40nm等数据都是这种表示方法。
GeForce GTX 460显卡就采用最新的40nm工艺制程，这意味着该显卡芯片的电路连接线最小宽度约为40nm。这使得GeForce GTX 460显卡拥有出色的功耗控制和温度表现，根据我们的测试来看，其GPU待机温度和满载温度分别在33℃和66℃左右，这对于一款1299元左右的高端显卡来说是比较出色的。不仅如此，在和同级别的其它显卡相比，GeForce GTX 460显卡的待机系统功耗和满载系统功耗分别低10W和25W左右。
除了采用4 0 nm工艺制程以外，NVIDIA还对GeForce GTX 460的图形架构做出了优化，使其成为一款功耗较低的高端游戏显卡。其一、其采用功耗表现更好的全新GF104图形架构，GF104图形架构在GF100图形架构基础上进行了整合，简化了在HPC计算方面的功能模块，例如ECC功能和双精度性能。这使得GeForce GTX460的晶体管数量减少至19.5亿个（顶级GeForce GTX 480为32亿个），晶体管数量的减少意味着功耗的降低，将更加节能。
此外，公版GeForce GTX 460还在元器件的使用上考虑到了节能的需求，例如它采用了SO-8封装形式的MOSFET。此封装形式的MOSFET的稳定性更佳，发热量较低，在稳定性和节能方面相比其它封装形式的MOSFET表现更好，一定程度降低了GeForce GTX 460的功耗。
笔记本电脑上的智能魔术—Optimus（优驰）
笔记本电脑，特别是超轻薄笔记本电脑受到体积的限制，很难在有限的空间里面提升图形性能。一味提升图形性能，不仅发热量难以控制，影响稳定，而且还会极大消耗电池能量。而且在大幅提升图形性能的同时，又必将加强散热模块，这又会使得笔记本电脑变得臃肿。因此一直以来，如何在笔记本电脑上兼顾散热、电池续航时间和图形性能都是厂商关注的焦点。
近年来，众多笔记本电脑开始采用无需热启动的“热切换”双显卡技术，该技术可以在一定程度上兼顾能耗和性能，提升图形性能。不过这种技术不能实现“智能自动切换，无需人工干预”，不能实现“非同架构SLI”功能更有效地提升笔记本电脑性能，以及在选择独立显卡时仍难以做到能耗和性能兼顾。难道就没有更好的办法了吗？NVIDIA给出了解决方案——Optimus（优驰）。
NVIDIA认为“Optimus（优驰）技术可自动优化计算体验以保持无限延长的工作时间，原理如同混合动力汽车自动将对车体对汽油能源的消耗无缝衔接转化至对电力能源的消耗。能够智能地优化用户的笔记本PC，提供用户所需要的出色图形性能，其无需手动调节设置即可享受超长电池续航时间和华丽的视觉体验；无论是欣赏高清影片、网络冲浪或是激战于3D游戏中，Optimus（优驰）技术可智能的为你带来你最渴求的超持久电池续航时间或出色的性能。”
那么，Optimus（优驰）是如何做到兼顾能耗和性能的呢？它又通过怎样的方式实现“智能自动切换，无需人工干预”呢？其原理和英特尔的多核处理器类似，Optimus（优驰）技术将集成显卡当作了一个“显示器控制器”和“路由器(显示器驱动插入器)”，在包含轻负载的任何状况下，集显这个“显示控制器”或附加在其上的“路由器”都是开启着的，这让整个系统能够实现没有黑屏的无缝转换。
在进行2D处理时，独立显卡的GPU将完全关闭，集成显卡全面接管图形工作，并输出到显示器上。当系统进行3D应用时，Optimus（优驰）驱动会查询自己的软件档案列表，一旦发现是高要求应用程序，它的智能路由功能便会立刻启动NVIDIA独立显卡，让其处理图形渲染工作，并可将渲染工作内容通过异步拷贝引擎(异步拷贝引擎可将显存中的数据复制到内存中，由于其所占带宽较小，不会影响3D引擎的渲染过程，造成暂时的性能下降)回馈给集成显卡，由集成显卡继续完成需担当的常规显示任务。
相应的，独立显卡在运行3D应用程序时，集成显卡并不会停止工作，将只负责2D显示。并且，通过NVIDIA会提供的NVGPU State Viewer软件，用户可在屏幕上直观地看到目前究竟是独立显卡还是集成显卡在工作。
总体而言，Optimus（优驰）技术在节能环保方面有着突出的作用，可以令笔记本电脑的电池续航时间大幅提升，能够智能地优化用户的笔记本电脑，提供用户所需要的出色图形性能，并在用户需要时延长电池续航时间。由于该功能只在运行大型3D程序或全高清影音程序时启用，使得使用该功能的笔记本电脑能获得较长的电池续航时间。
个头虽小，节能表现亦突出—ION翼扬、Tegra
近年来，基于ION翼扬平台的Mini主机和基于Tegra 处理器的手持移动设备（手机和PMP等）刮起了一阵“小型、节能、环保、高效”的旋风。基于ION 翼扬平台的Mini主机个头虽小，然五脏六腑俱全，能流畅播放高清视频、能流畅运行主流3D游戏、功耗非常低、兼容性和解码能力要远远强于高清播放机。总之，几乎传统PC能干的事儿它都能干，而且，还有新的应用等着它，比如多媒体车载电脑、便携电脑、家庭多媒体信息控制器等。值得一提的是，最新的ION 2 翼扬平台还将被引入主流笔记本电脑平台和超便携电脑平台。那么，ION翼扬平台是如何做到性能和节能兼有的呢？
以最新的ION 2 翼扬平台为例，它从上一代的集成显卡芯片组变成了一颗独立的GPU。由于不需要再顾及芯片组功能，只需要专心执行GPU的应用，NVIDIA对ION 2 翼扬平台的内核进行了重新设计，并使用了40nm工艺制程（第一代翼扬为55nm），将大大降低新平台的功耗。此外，它的芯片封装尺英寸从35mm×35mm下降到23mm×23mm，意味着功耗会更低。不仅如此，新平台还将引入上文提到的Optimus技术，由Intel集成显卡核心负责画面输出，普通办公应用时翼扬将被完全关闭节能，进行视频解码、游戏等图形应用时则自动开启翼扬工作。由于Optimus技术的加入，采用ION 2 翼扬平台的笔记本电脑续航时间将和Intel集显平台一样，为10小时左右。上述则是ION 2 翼扬平台在节能环保方面的重要改进。
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