GPUスイッチング

GPUスイッチングは、複数のグラフィックコントローラーを備えたコンピューターで使用されるメカニズムです。このメカニズムにより、ユーザーはグラフィックカードを切り替えることにより、グラフィックパフォーマンスを最大化するか、バッテリー寿命を延ばすことができます。ほとんどの場合、通常は統合グラフィックデバイスと個別のビデオカードを備えたゲーム用ラップトップで使用されます。

基本的なコンポーネント

この機能を使用するほとんどのコンピューターには、次のカテゴリに適用される統合グラフィックプロセッサと専用グラフィックカードが含まれています。

統合グラフィックス

別名： 統合グラフィックス 、 共有グラフィックスソリューション 、 統合グラフィックスプロセッサ （IGP）または統合メモリアーキテクチャ （UMA）。この種のグラフィックプロセッサは、通常、処理ユニットがはるかに少なく、CPUと同じメモリを共有します。

グラフィックプロセッサがマザーボードに統合されている場合があります。一般に、オンボードグラフィックスとして知られています。オンボードのグラフィックプロセッサを搭載したマザーボードは、動作するのにグラフィックプロセッサを搭載した個別のグラフィックカードやCPUを必要としません。

専用グラフィックカード

別名： ディスクリートグラフィックスカード 。統合グラフィックスとは異なり、専用グラフィックスカードには処理ユニットがはるかに多く、メモリ帯域幅がはるかに大きい独自のRAMがあります。

場合によっては、専用のグラフィックチップ、たとえばB150-GP104をマザーボードに統合できます。グラフィックチップが統合されているという事実に関係なく、グラフィックチップは独自のメモリと統合されているため、グラフィックカードは専用のグラフィックカードシステムとしてカウントされます。

理論

ノースブリッジ制御

ほとんどのコンピューターには、サウスブリッジおよびノー​​スブリッジ構造を使用するマザーボードがあります。 Northbridgeは、CPU、GPU、RAM、Southbridge間の通信を処理するコアロジックチップセットの1つです。通常、ディスクリートグラフィックスカードはグラフィックスカードスロットに取り付けられ、統合グラフィックスはCPUまたは場合によってはノースブリッジに統合されます。 Northbridgeは、GPU間の切り替えに最も責任があります。通常、その仕組みには次のプロセスがあります。

1. ノースブリッジは、内部バスを介してサウスブリッジから入力を受け取ります。
2. Northbridgeは、フロントサイドバスを介してCPUに入力を渡します。
3. CPUはタスク割り当てアプリケーション（通常はグラフィックスカードドライバー）を実行して、使用するGPUコアを決定します。
4. CPUはコマンドをNorthbridgeに渡します。
5. Northbridgeは、コマンドを対応するGPUコアに渡します。
6. GPUコアはコマンドを処理し、レンダリングされたデータをNorthbridgeに返します。
7. ノースブリッジはレンダリングされたデータをサウスブリッジに送り返します。

サウスブリッジ制御

サウスブリッジは、I / O Controller Hub（ICH）とも呼ばれます。キーボード入力の受信やデータの画面への出力など、コンピューターのすべてのI / O機能を処理します。通常の動作方法には、通常2つのステップがあります。

1. ユーザー入力を受け取り、Northbridgeに渡します。
2. （オプション）Northbridgeからレンダリングされたデータを受信して​​出力します。

2番目のステップがオプションになる理由は、レンダリングされたデータがグラフィックカードスロットにある個別のグラフィックカードから直接出力されることがあるため、サウスブリッジを介してデータを出力する必要がないためです。

主目的

GPUスイッチングは、主にグラフィックカードを切り替えることでエネルギーを節約するために使用されます。専用グラフィックスカードは、統合グラフィックスよりもはるかに多くの電力を消費しますが、より優れたゲームとCADエクスペリエンスに必要な、より高い3Dパフォーマンスも提供します。以下は、統合グラフィックスおよび専用グラフィックスカードを備えた最も一般的なCPUのTDPのリストです。

統合グラフィックスおよび専用グラフィックスカードのTDPモデルプラットフォーム統合グラフィックス専用グラフィックスカードIntel TDP Nvidia TDP AMD TDP CPUモデルおよび周波数Intel IGP Serie Intel Core i7-6700K @ 4.00 GHz Intel HD Graphics 530 91W GTX 1080 180W Radeon R9 Fury 275W Desktop Intel Core i5-6600K @ 3.50 GHz Intel HD Graphics 530 91W GTX 970 145W Ra​​deon R9 Nano 175W Intel Core i7-4790K @ 4.40 GHz Intel HD Graphics 4600 88W GTX 780Ti 250W Radeon RX 480150W Intel Core i7-6700HQ @ 2.60 GHz Intel HD Graphics 530 45W GTX 1080 165W Ra​​deon R9 M485X 125WラップトップIntel Core i7-6500U @ 2.50 GHz Intel HD Graphics 520 15W GTX 980M 100W Radeon R9 M470X 75W Intel Core i5-6200U @ 2.30 GHz Intel HD Graphics 520 15W GTX 880M 103W Radeon R9 M470 75W Intel Core i5-5200U @ 2.20 GHz Intel HD Graphics 5500 15W GTX 870M 103W Radeon HD 7950M 50W

専用グラフィックスカードは、両方のプラットフォームの統合グラフィックスよりもはるかに高い電力消費を示します。重いグラフィック処理が不要な場合にそれらを無効にすると、消費電力を大幅に削減できます。

テクノロジーズ

NVIDIA Optimus

Nvidia Optimus™は、実行中のプログラムに基づいて2つのグラフィックカードを動的かつシームレスに切り替えることができる、Nvidiaによって作成されたコンピューターGPUスイッチングテクノロジーです。

AMD Enduro

AMD Enduro™は、AMDが開発した集合ブランドで、電力を大幅に節約できる多くの新しいテクノロジーを備えています。以前は、 PowerXpressおよびDynamic Switchable Graphics（DSG）という名前でした 。このテクノロジーは、グラフィックカードの潜在的な使用ニーズを予測し、予測されたニーズに基づいてグラフィックカードを切り替える高度なシステムを実装しています。このテクノロジーは、個別のグラフィックカードがアイドル時にエネルギーを消費しないようにする新しい電力制御計画も導入します。

メーカー

統合グラフィックス

パーソナルコンピューターでは、IGP（統合グラフィックプロセッサ）はほとんどがIntelとAMDによって製造され、CPUに統合されています。それらは一般に次のように知られています：

• Intel HDおよびIris Graphics- HDシリーズおよびIrisシリーズとも呼ばれます
• AMD Accelerated Processing Unit（APU）-旧称： フュージョン

専用グラフィックカード

最も人気のある専用グラフィックカードは、AMDとNvidiaによって製造されています。それらは一般に次のように知られています：

• AMD Radeon
• Nvidia GeForce

ドライバーとOSサポート

ほとんどの一般的なオペレーティングシステムには、この機能のサポートが組み込まれています。ただし、ユーザーはエクスペリエンスを向上させるために、NvidiaまたはAMDから更新されたドライバーをダウンロードできます。

Windowsサポート

Windows 7には、この機能のサポートが組み込まれています。システムは、実行中のプログラムに応じてGPUを自動的に切り替えます。ただし、ユーザーは、デバイスマネージャーまたは電源マネージャーを使用してGPUを手動で切り替えることができます。

Linuxサポート

Linuxシステムでは、バージョン2.6.34以降、複数のGPUを処理するためにvga_switcherooという名前のパッチがLinuxカーネルに追加されています。ここで、スイッチを考慮するには、X Window Systemの再起動が必要です。

Ubuntu Control Centerを使用すると、ユーザーはGUIを介してvga_switcheroo機能にアクセスできます。

Mac OSサポート

Mac OSは、v10.5 Leopard以降、この機能をサポートしています。 OS X Mountain Lion以降、AppleはGPUモニターをアクティビティモニターに統合しました。

既存のトラブル

• システムの非互換性または不安定な電源により、ブルースクリーンオブデスまたはその他のバグが発生する場合があります
• システムが必要なコンピューティングリソースを誤って推定した場合、切り替えることができません
• スイッチングにより不安定な電圧が発生し、画面が派手になる可能性があります
• スムーズなスイッチングのためのベンダー間の一貫性のないドライバー