Nvidia Optimus pour les portables

Dans le monde mobile, l’intégration des GPUs est depuis toujours en conflit avec les contraintes d’espace, thermique et de consommation ce qui explique l’intérêt et l’énorme succès des IGPs. Avec Optimus, Nvidia essaye d’aller plus loin dans la réduction de ces contraintes, principalement au niveau de la consommation.

Depuis quelques temps déjà, les portables peuvent intégrer un IGP et un GPU. Diverses techniques englobées sous le nom de Switchable Graphics permettent à l’utilisateur et avec une certaines dose d’automatisme dans certains cas de donner le contrôle à l’IGP ou au GPU suivant l’aspect qui est privilégié : les performances graphiques ou l’autonomie. Nvidia a utilisé la marque Hybrid Power et AMD PowerXPress pour parler de ces techniques. Les premières implémentations étaient complètement matérielles et obligeaient à rebooter le système pour passer de l’un à l’autre. Les secondes générations ont gagné en flexibilité et supprimé le besoin de reboot mais demandent toujours à l’utilisateur de faire le choix manuellement dans la plupart des cas, une option largement ignorée par le grand public selon Nvidia.


L’implémentation actuelle du Switchable Graphics
Lors des lancements d’Hybrid Power et de PowerXPress, tant AMD que Nvidia avaient promis une expérience transparente avec l’arrivée pour « très bientôt » de pilotes améliorés. Ils ne sont jamais venus et le support pour ces technologies a été plus qu’approximatif. Il faut dire que leur mise en place est complexe surtout lorsqu’il s’agit de coupler un IGP et un GPU de marque différentes d’autant plus que Windows Vista ne permettait pas à deux pilotes graphiques d’êtres chargés en même temps. Passer de l’un à l’autre était donc relativement lourd.

Avec Windows 7 et pour trouver de la compétitivité par rapport à une offre d’AMD en avance d’une génération, Nvidia a fait un travail énorme sur ses pilotes pour enfin proposer l’expérience qui nous avait été promise il y a plus de deux ans et qui reçoit pour l’occasion une nouvelle marque : Optimus.


L’implémentation du Switchable Graphics en version Optimus.
Avec Optimus, le GPU devient un accélérateur utilisé par le système quand celui-ci en a besoin. Tout comme avec les premières Voodoo de 3Dfx, l’affichage reste confié à la carte graphique principale qui dans ce cas est un IGP. Cette évolution permet de simplifier son implémentation puisqu’il n’est plus nécessaire de connecter les deux contrôleurs graphiques à l’affichage. Le GPU est uniquement connecté en PCI Express et utilise ce canal pour transférer les images qu’il a calculé dans la mémoire utilisée par l’IGP pour l’affichage.

Nvidia indique que cela est rendu possible notamment grâce à « l’Optimus Copy Engine » présent dans les GPUs depuis les GeForce 200M et qui ne bloquerait plus le GPU dans le calcul des images lors des transferts PCI Express. En réalité cette fonctionnalité n’est en rien une nouveauté et a été introduite dans les GPUs il y a longtemps (2007). Nvidia parle également d’une technologie qui est en train d’être brevetée mais sans donner plus de détails, ce qui est étrange puisque ce type de design est la copie exacte de ce qu’Intel a présenté avec sa dernière plateforme mobile. Tout ceci est plus que probablement une déformation de la réalité pour remplir les documentations techniques et donner plus de poids à la technologie qui ne repose en réalité que sur un pilote amélioré.

Ceci ne retire bien entendu rien à l’intérêt de la chose et avec Optimus, Nvidia est le premier à permettre une utilisation transparente d’un système hybride. Le pilote Nvidia se charge de détecter les applications qui peuvent profiter du GPU et de lui en confier le traitement en toute transparence. Pour cela, le pilote peut détecter les appels vers Direct3D, DXVA ou encore CUDA, mais ce n’est visiblement pas assez fiable et Nvidia utilise donc des profils pour détecter les applications. Ils seront mis à jour d’une manière très simple, sans devoir réinstaller le pilote graphique, et l’utilisateur pourra lui aussi en créer de nouveaux très facilement.

Avec Optimus, Nvidia démontre qu’un simple pilote mieux travaillé peut être une véritable révolution pour l’utilisateur. En profitant de Windows 7, des IGPs d’Intel et de l’architecture de communication standard entre composants, Optimus démontre également l’importance d’un écosystème ouvert et standardisé pour pouvoir innover et apporter une meilleure expérience globale aux utilisateurs, ce que, paradoxalement, Nvidia semble souvent négliger au profit de technologies propriétaires.

Il restera bien entendu à vérifier en pratique si le suivi des pilotes est à la hauteur et ce qu’en feront les fabricants de portables. Les IGPs récents sont en effet capables de prendre en charge correctement tout l’aspect vidéo (sous réserve que là aussi les pilotes soient à la hauteur) et l’intérêt concerne avant tout les jeux et les applications, principalement de traitement vidéo, capables de tirer partie de la puissance du GPU que ce soit au niveau graphique ou computing. Autrement dit, coupler un GPU trop bas de gamme à un IGP ne sera pas toujours très utile alors que les contraintes thermiques resteront d’actualité et rendront toujours difficile l’intégration de GPUs véloces. Le travail des fabricants sur le design restera donc primordial. Il serait d’ailleurs intéressant de voir une évolution capable d’optimiser la consommation du couple CPU / GPU suivant l’usage et qui permettrait probablement de placer un GPU un cran plus performant dans les portables.

Notez que Nvidia supporte actuellement Optimus sur les plateformes Intel d’ancienne et de nouvelle génération. A notre connaissance, AMD exploite toujours l’ancienne méthode pour PowerXPress et nous ne savons pas quand le fabricant pourra proposer une solution logicielle du niveau d’Optimus.