GPU switching

GPU switching es un mecanismo utilizado en ordenadores con varios controladores gráficos. Este mecanismo permite al usuario maximizar el rendimiento gráfico o prolongar la duración de la batería mediante la conmutación entre las tarjetas gráficas. Se utiliza principalmente en portátiles para juegos que suelen tener un dispositivo gráfico integrado y una tarjeta de video discreta.

Una placa base clásica con procesadores gráficos integrados en la placa, una tarjeta gráfica discreta puede ser instalada en una ranura PCI

Componentes básicos

La mayoría de los ordenadores que utilizan esta función contienen procesadores gráficos integrados y tarjetas gráficas dedicadas que se aplican a las siguientes categorías.

Gráficos integrados

También conocido como: Gráficos integrados, soluciones gráficas compartidas, procesadores gráficos integrados (IGP) o arquitectura de memoria unificada (UMA). Este tipo de procesadores gráficos suelen tener muchas menos unidades de procesamiento y comparten la misma memoria con la CPU.

A veces los procesadores gráficos están integrados en una placa base. Esto se conoce comúnmente como: gráficos en placa. Una placa base con procesadores gráficos integrados no requiere una tarjeta gráfica discreta o una CPU con procesadores gráficos para funcionar.

Intel Núcleo i5 procesador con HD Graphics 2000 integrado

Tarjetas gráficas dedicadas

La tarjeta gráfica es el elemento que se encarga de mostrar imágenes en la pantalla y, además, ayuda al procesador a trabajar con vídeo, fotografías e imágenes en 3D. Estas tarjetas gráficas utilizan una gran cantidad de datos que tienen que compartir con el procesador. Dado que la memoria RAM es limitada y hay que compartirla, cuanta más memoria use la tarjeta gráfica menos memoria quedará disponible para otras tareas. Cuando en las características de un ordenador se habla de memoria dedicada lo que significa es que su tarjeta gráfica tiene una cierta cantidad de memoria (aparte de la RAM) que está reservada exclusivamente para ella.

En algunos casos, se puede integrar un chip gráfico dedicado en las placas base, por ejemplo B150-GP104. Independientemente del hecho de que el chip gráfico esté integrado, sigue contando como un sistema de tarjetas gráficas dedicadas porque el chip gráfico está integrado con su propia memoria.

Teoría

Esquema de Placa Base

Control de puente norte (Northbridge)

La mayoría de los ordenadores tienen una placa base que utiliza una estructura de Puente Sur y Puente Norte. El puente norte es uno de los chipset de lógica del núcleo que se encarga de las comunicaciones entre la CPU, la GPU, la RAM y el puente sur. La tarjeta gráfica discreta se instala generalmente en la ranura de la tarjeta gráfica y los gráficos integrados se integran en la CPU o, ocasionalmente, en el puente norte. El puente norte es el más responsable de la conmutación entre las GPU. La forma en que funciona normalmente tiene el siguiente proceso:

1. El puente norte recibe la entrada del puente sur a través del bus interno.
2. El puente norte pasa la entrada a la CPU a través del bus del lado frontal..
3. La CPU ejecuta la aplicación de asignación de tareas (normalmente el controlador de la tarjeta gráfica) para determinar qué núcleo de GPU debe utilizarse.
4. El CPU pasa el comando al puente norte.
5. El puente norte el comando al núcleo de la GPU correspondiente.
6. El núcleo de la GPU procesa el comando y devuelve los datos renderizados al puente norte.
7. El puente norte envía los datos renderizados de vuelta al puente sur (Opcional).

Control de puente sur (Southbridge)

El puente sur también se denomina I/O Controller Hub (ICH). Maneja todas las funciones de I/O de una computadora, como la recepción de la entrada del teclado y la salida de los datos en la pantalla. La manera como trabaja normalmente tiene dos pasos::​

1. Toma la entrada del usuario y la pasa al puente norte.
2. (Opcional) Recibir los datos renderizados del puente norte y darlos a conocer.

La razón por la que el segundo paso puede ser opcional es que a veces el renderizado de los datos se realiza directamente desde la tarjeta gráfica discreta que se encuentra en la ranura de la tarjeta gráfica, por lo que no hay necesidad de emitir los datos a través del puente sur.

Objetivo principal

La conmutación de la GPU se utiliza principalmente para ahorrar energía al cambiar de tarjeta gráfica. Las tarjetas gráficas dedicadas consumen mucha más energía que las integradas, pero también proporcionan un mayor rendimiento 3D, lo que es necesario para una mejor experiencia de juego y de CAD. A continuación se muestra una lista de los TDPs de las CPU más populares con gráficos integrados y tarjetas gráficas dedicadas.

TDP De Gráfico Integrado y Tarjetas de Gráfico Dedicado​​​​

Modelo							Plataforma
Gráfico integrado			Tarjetas de Gráfico dedicado
Intel		TDP	Nvidia	TDP	AMD	TDP
CPU Frecuencia & de modelo	Intel IGP Serie
Intel Núcleo i7-6700K @ 4.00 GHz	Intel HD Gráfico 530	91	GTX 1080	180	Radeon R9 Furia	275	Desktop
Intel Núcleo i5-6600K @ 3.50 GHz	Intel HD Gráfico 530	91	GTX 970	145	Radeon R9 Nano	175
Intel Núcleo i7-4790K @ 4.40 GHz	Intel HD Gráfico 4600	88	GTX 780Ti	250	Radeon RX 480	150
Intel Núcleo i7-6700HQ @ 2.60 GHz	Intel HD Gráfico 530	45	GTX 1080	165	Radeon R9 M485X	125	Portátil
Intel Núcleo i7-6500U @ 2.50 GHz	Intel HD Gráfico 520	15	GTX 980M	100	Radeon R9 M470X	75
Intel Núcleo i5-6200U @ 2.30 GHz	Intel HD Gráfico 520	15	GTX 880M	103	Radeon R9 M470	75
Intel Núcleo i5-5200U @ 2.20 GHz	Intel HD Gráfico 5500	15	GTX 870M	103	Radeon HD 7950M	50

Las tarjetas gráficas dedicadas presentan un consumo de energía mucho mayor que los gráficos integrados en ambas plataformas. Si se desactivan cuando no se necesita un procesamiento gráfico pesado, el consumo de energía puede reducirse significativamente.

Tecnologías

Un proceso de renderizado gráfico clásico con varios núcleos de GPU

Nvidia Optimus

Nvidia Optimus™ es una tecnología de conmutación de GPU para ordenadores creada por Nvidia que puede cambiar de forma dinámica y sin problemas entre dos tarjetas gráficas en función de los programas que se estén ejecutando.

AMD Enduro

AMD Enduro™ es una marca colectiva desarrollada por AMD que cuenta con muchas nuevas tecnologías que pueden ahorrar energía de manera significativa. Anteriormente se denominaba: PowerXpress y Gráficos Dinámicos Conmutables (DSG). Esta tecnología implementa un sofisticado sistema para predecir la necesidad de uso potencial de las tarjetas gráficas y cambiar entre las tarjetas gráficas en función de la necesidad prevista. Esta tecnología también introduce un nuevo plan de control de energía que permite que las tarjetas gráficas discretas no consuman energía cuando están en reposo.​

Fabricantes

Gráficos integrados

En los ordenadores personales, los IGP (procesadores gráficos integrados) son fabricados en su mayoría por Intel y AMD se integran en sus CPU. Se conocen comúnmente como:​​

• Intel HD E Iris Gráfico - también llamado HD serie y serie de Iris
• Unidad de Procesamiento Acelerado (APU) de AMD - también conocida anteriormente como: fusión

Tarjetas gráficas dedicadas

Las tarjetas gráficas dedicadas más populares son fabricadas por AMD y Nvidia. Se conocen comúnmente como:

• AMD Radeon
• Nvidia GeForce

Controladores y compatibilidad del sistema operativo

La mayoría de los sistemas operativos comunes tienen soporte incorporado para esta característica. Sin embargo, los usuarios pueden descargar los controladores actualizados de Nvidia o AMD para una mejor experiencia.

Compatibilidad con Windows

Windows 7 tiene compatibilidad incorporada para esta funcionalidad. El sistema cambia automáticamente entre las GPU dependiendo del programa que se esté ejecutando. Sin embargo, el usuario puede cambiar las GPU manualmente a través del administrador de dispositivos o el administrador de energía.​

Compatibilidad con Linux

En los sistemas Linux, desde la versión 2.6.34 se ha añadido un parche llamado vga_switcheroo al núcleo Linux para poder trabajar con varias GPU. Aquí, el switch requiere un reinicio del sistema X Window para ser tenido en cuenta.

Compatibilidad con macOS

macOS es compatible con esta función desde la versión 10.5 de Leopard. Desde el OS X Mountain Lion, Apple ha integrado el monitor de la GPU en el monitor de actividad.​

Problemas existentes

• La incompatibilidad del sistema o la inestabilidad de la fuente de alimentación pueden causar la pantalla azul de la muerte u otros errores.
• No se puede cambiar si el sistema estimó erróneamente el recurso de computación requerido
• La conmutación puede ocasionar un voltaje inestable que puede dar lugar a una pantalla intermitente.
• Controladores inconsistentes entre los proveedores para un cambio fluido

Véase también

• Unidad de procesamiento del gráfico (GPU)
• Nvidia Optimus
• ATI Hybrid Graphics

Enlaces externos

• AMD Sitio web oficial
• Nvidia Sitio web oficial
• Intel Sitio web oficial
• Control de libreta sitio web oficial

• Datos: Q5514349