www.MegaLab.it

Abbiamo già visto quali sono, in poche parole, le funzionalità che offre NVIDIA Optimus; in questa pagina vedremo più nel dettaglio il retroscena "tecnico" di questa interessante tecnologia, e chiariremo ulteriormente i principi base del suo funzionamento (che sono schematizzati nell'immagine sottostante). Se siete più interessati al funzionamento pratico di Optimus e meno alla "teoria", vi consiglio di procedere con la lettura della prossima pagina, tralasciando questa.

Come indicazione preliminare, faccio notare che questo articolo è stato redatto tenendo come punto di riferimento la documentazione ufficiale di NVIDIA e facendo uso, per le prove pratiche, di un notebook equipaggiato con Optimus, più precisamente un ASUS X53SC-SX304V, dotato di CPU Intel Core i7-2670QM, 8 GB di RAM e doppia scheda grafica (Intel HD3000 + NVIDIA GeForce GT520MX con 1 GB di memoria dedicata) e con in esecuzione Windows 7 Professional 64 bit SP1, i driver NVIDIA Verde in versione 301.42 e Intel 8.15.10.2761.

L'idea alla base di Optimus è che il software di controllo sia in grado di rilevare automaticamente quale sia la scheda in grado di offrire la migliore esperienza utente in ogni momento.

I componenti di Optimus

Per funzionare, la tecnologia utilizza una combinazione di hardware e software; in particolare, rileviamo la presenza di quattro elementi fondamentali:

• Optimus Routing Layer, il componente che sovrintende all'interfacciamento tra l'hardware, il driver e le varie applicazioni, decidendo, caso per caso, verso quale scheda indirizzare le richieste dei vari programmi e giochi. è quindi il componente che si occupa di utilizzare nel modo più efficiente le risorse disponibili;
• Profili delle applicazioni: Si tratta di "modelli di funzionamento" che permettono ad Optimus di decidere quale è la scheda più adatta ad eseguire una determinata applicazione. Vengono aggiornati automaticamente dal software di controllo, ed è inoltre possibile per l'utente crearne di nuovi o modificare quelli esistenti;

• Modifiche alla configurazione hardware del sottosistema grafico: Il funzionamento di Optimus si basa sulla presenza di due processori grafici (IGP "integrata" e GPU "dedicata") ma di un singolo collegamento di questi con le varie uscite video (schermo del computer, porte HDMI, VGA ecc...), quello integrato nell'IGP, che viene utilizzato, in base alle necessità, sia dal processore grafico integrato, che dalla scheda dedicata (torneremo su questo punto più avanti). In questo modo, l'hardware sottostante risulta notevolmente più semplice ed economico da costruire, in quanto non è necessario duplicare le linee di collegamento tra i due adattatori grafici e le varie uscite video (per farsi un'idea, si confronti l'immagine che segue con la prima della pagina precedente).

• Optimus Copy Engine: Senza entrare troppo nei dettagli, possiamo dire che questo è il componente che si occupa di copiare i dati preparati dalla scheda grafica dedicata nella memoria utilizzata dall'IGP per la visualizzazione delle immagini attraverso l'uscita desiderata. Ovviamente il Copy Engine entra in gioco solo quando è attiva la scheda dedicata.

Inoltre Optimus si appoggia ai miglioramenti apportati da Microsoft al modello dei driver video integrato in Windows 7: infatti il Windows Display Driver Model 1.1, incluso in questa versione di Windows, permette al sistema di far funzionare contemporaneamente due o più schede video di produttori diversi in modo del tutto trasparente alle applicazioni. Questo è il motivo per cui Optimus è disponibile solo su Windows 7 e successivi, sebbene sia disponibile una implementazione non ufficiale per Linux (Bumblebee) e sembri che NVIDIA sia al lavoro per fornirne una ufficiale.

Modalità di funzionamento

Tutte le componenti viste sopra vengono utilizzate per offrire due modalità di funzionamento:

• Scheda video dedicata disattivata e elaborazione eseguita dalla scheda video integrata (IGP), che viene utilizzata sia per la "realizzazione" delle immagini da mostrare, che per la loro visualizzazione. In questo caso la scheda grafica dedicata e le relative linee PCI Express sono disattivate, e il consumo energetico è ridotto. Questa è la configurazione utilizzata quando non è richiesta una grande potenza di elaborazione, per esempio durante la navigazione su Internet o l'utilizzo di programmi da ufficio.

• Scheda video dedicata attiva e integrata inattiva. In questo caso la scheda integrata viene utilizzata solo per mostrare le immagini, che sono elaborate dalla scheda ad alte prestazioni; il consumo energetico è maggiore, ma le prestazioni sono notevolmente superiori. Questa configurazione viene utilizzata quando sono attive una o più applicazioni che richiedono una grande potenza di calcolo dal punto di vista grafico, come giochi, programmi di video-montaggio o altre applicazioni che facciano ampio uso delle API grafiche.

Le situazioni in cui viene attivata automaticamente la scheda dedicata sono le seguenti:

• Chiamate alle API DirectX: Si verificano in caso una applicazione o un gioco chiamino in causa la scheda video del PC mediante l'uso dell'API grafica DirectX;
• Chiamate alle API DXVA (DirectX Video Acceleration): Si verificano quando un riproduttore multimediale tenta di utilizzare la scheda video per migliorare la riproduzione di un video mediante l'uso della tecnologia DXVA;
• Esecuzione di istruzioni CUDA: Si verificano quando una applicazione esegue istruzioni del linguaggio CUDA, che servono per far svolgere alcune operazioni di un certo peso computazionale (per esempio codifica/decodifica video, o altre operazioni ben più pericolose) alla GPU del sistema, così da alleggerire il processore centrale e migliorare le prestazioni;
• Avvio di un programma il cui profilo di funzionamento prevede l'uso della scheda grafica ad alte prestazioni;
• Richiesta di maggiori prestazioni da parte di un programma già in esecuzione. Un esempio di questo caso è rappresentato dalla visualizzazione di un video in alta definizione da parte del browser che, nel caso la scheda grafica integrata non sia in grado di gestire il tutto correttamente, implica l'attivazione del processore grafico dedicato (non è però il caso delle schede Intel HD3000, perfettamente in grado di gestire la riproduzione di filmati in alta definizione).

Dopo aver analizzato nel dettaglio il funzionamento di NVIDIA Optimus, nella prossima pagina vedremo come sia possibile configurarne il funzionamento.