انویدیا جزئیات فناوری Dynamic Boost و Advanced Optimus را شرح داد

انویدیا در کنار رونمایی از محصولات جدید در دسته‌ی پردازنده‌های گرافیکی مخصوص لپ‌تاپ، فناوری‌های جدیدی را نیز برای دسته‌ی محصولات حرفه‌ای معرفی کرد. شرکت با برند اختصاصی Max-Q، فناوری‌های بهینه‌‌‌ای را توسعه داده است که بازدهی توان طراحی گرمایی (TDP) لپ‌تاپ‌ها را بهبود می‌دهد. به‌علاوه، فناوری جدیدی هم مطرح شد که امکان بهره‌مندی از G-Sync را در لپ‌تاپ‌های مجهز به قابلیت Optimus ممکن می‌کند. فناور‌ی‌های مذکور، مستقل از محصولات جدیدی هستند که انویدیا معرفی کرد و قابلیت پیاده‌سازی در انواع لپ‌تاپ‌های GeForce آینده را هم دارند.

فناوری انویدیا Dynamic Bosst: مدیریت پویای توان طراحی گرمایی بین CPU و GPU

انویدیا ابتدا فناوری موسوم به Dyamic Bosst را شرح داد که به‌نوعی فناوری رقیب SmartShift شرکت AMD محسوب می‌شود. AMD فناوری مذکور را در محصولات اخیر رایزن ۴۰۰۰ دسته‌ی موبایل معرفی کرد.

فناوری داینامیک بوست، مانند اسمارت‌شیفت از سیستم طراحی لپ‌تاپ و سازوکار خنک‌سازی مشترک بین پردازنده‌ی مرکزی و گرافیکی بهره‌برداری می‌کند. درواقع، در لپ‌تاپ‌ها به‌خاطر محدودیت‌های فرم‌فاکتور شاهد استفاده از یک راهکار و سیستم لوله‌کشی گرمایی مشترک بین CPU و GPU هستیم. فناوری‌های معمولا به این صورت توسعه می‌یابند که به تولیدکننده‌ها امکان تولید سیستم‌عای سبک و باریک را بدهند. در سیستم‌‌های مذکور، ظرفیت خنک‌سازی سیستم بیشتر از توان طراحی گرمایی CPU و GPU و کمتر از مجموع توان دو بخش است. سیستم‌ها به تولیدکننده امکان می‌دهد که انواع پیکربرندی را برای مدیریت توان دستگاه در شرایط فشار گوناگون پیاده‌سازی کند. درنهایت، فناوری‌های جدید به‌نوعی توسعه می‌یابند که توزیع توان خنک‌سازی به‌صورت هوشمند بین پردازنده‌ی مرکزی و گرافیکی تقسیم شود.

فناوری داینامیک بوست و موارد مشابه، توزیع هوشمند توان خنک‌کنندگی را بین CPU و GPU برعهده می‌گیرند. درواقع هوشمند شدن تقسیم توان این امکان را به سیستم می‌دهد که کارایی و قدرت پردازنده‌ها را به‌خاطر محدودیت‌های خنک‌کنندگی، محدود نکند. به‌عنوان مثال، با پیاده‌سازی فناوری هوشمند، پردازنده‌ی مرکزی می‌تواند در بازه‌ی زمانی کوتاه که پردازنده‌ی گرافیکی درحالت توقف است، از حداکثر توان طراحی گرمایی استفاده کند. در مثالی دیگر می‌توان توان گرمایی را از پردازنده‌‌ی مرکزی که تحت فشار نیست، برای فعالیت‌های متمرکز بر گرافیک، به پردازنده‌ی گرافیکی داد. درواقع، فناوری‌هایی همچون داینامیک بوست را می‌توان جدیدترین راهکار برای حداقل و حداکثر کردن فشار روی پردازنده‌های مرکزی و گرافیکی در لپ‌تاپ‌ها دانست.

جزئیاتی که در فناوری داینامیک بوست انویدیا می‌بینیم، آن‌چنان هم جدید نیستند؛ منتهی این فناوری قبلا تنها در پیکربندی‌های CPU/APU تکی استفاده می‌شود تا قدرت را بین دو بلوک مذکور توزیع کند. توسعه‌‌ی فناوری برای مدیریت دو پردازنده‌ی کاملا مستقل، نیاز به بهینه‌سازی و تلاش بیشتری دارد. درنهایت باوجود سودآور بودن فناوری، کاربرد آن را می‌توان تنها در زمان کنونی مناسب دانست که سرعت قانون مور، کاهش پیدا کرده است.

انویدیا فناوری خود را به‌صورتی متمایز از رقبا معرفی کرد. داینامیک بوست قابلیت پیاده‌سازی در پلتفرم‌های متنوع را دارد، درحالیکه اسمارت‌شیفت AMD تنها در ترکیب پردازنده‌های اختصاصی AMD APU با پردازنده‌های گرافیکی همان شرکت کاربرد دارد و به‌نوعی یک ابزار برای تبلیغ اکوسیستم AMD به شمار می‌رود. به‌هرحال انویدیا شرکتی است که محصولات خود را با هدف هماهنگی با هر دو غول دنیای پردازند‌ه‌ی مرکزی طراحی می‌کند و باید راهکاری مشترک داشته باشد. درنتیجه، داینامیک بوست قابلیت هماهنگی با پردازنده‌های اینتل کور و AMD رایزن را دارد و تولیدکننده‌ها بدون نگرانی از نوع پردازنده‌‌ی مرکزی، آن را در لپ‌تاپ‌های مورد نظر خود به‌کار می‌گیرند.

داینامیک بوست توزیع توان طراحی گرمایی را بین پردازده‌ی مرکزی و گرافیکی مدیریت می‌کند

اطلاعات زیادی درباره‌ی سطح بهبود کارایی سیستم درصورت استفاده از داینامیک بوست منتشر نشد. بااین‌حال می‌توان پیش‌بینی کرد که فناوری جدید، امکان استخراج کارایی و قدرت بیشتر را از پردازنده‌های گرافیکی انویدیا ممکن می‌کند. اعداد ادعایی، مانند گزارش‌های AMD در حدود ۱۰ درصد بهبود کارایی را مطرح می‌کنند؛ درنتیجه گیمرها درحال حاضر از حداکثر توان ممکن پردازنده‌های مرکزی و گرافیکی بهره‌مند هستند و فناوری جدید، تنها چهار تا هشت درصد توان احتمالی هدررفته را به آن‌ها باز می‌گرداند. درنهایت، بهترین پیشرفت‌ها در استفاده از تفاوت بین منحنی‌های ولتاژ-فرکانس دو پردازنده دیده می‌شود. در منحنی‌های مذکور، بالاترین نقاط سرعت عموما موقعیت‌هایی هستند که بیشترین توان را هم مصرف می‌کنند.

پیکربندی سخت‌افزاری برای بهره‌مندی از فناوری داینامیک بوست، دشواری زیادی ندارد، اما به‌هرحال شرکت تولیدکننده‌ی لپ‌تاپ باید در آن دخالت کند. درنتیجه نمی‌توان فناوری را در لپ‌تاپ‌های کنونی موجود در بازار پیاده‌سازی کرد. علاوه بر نیاز به طراحی مجدد سیستم خنک‌کننده‌ی مشترک بین پردازنده‌ها، باید حسگرهایی هم در لپ‌تاپ نصب شود تا نظارتی دقیق بر مصرف توان گرمایی و نیاز هر پردازنده وجود داشته باشد. درنتیجه، تولیدکننده‌ها باید در لپ‌تاپ‌های خود، ماژول‌های تنظیم ولتاژ (VRM) با ظرفیتی بالاتر از مقدار عادی نصب کنند تا پردازنده‌ها (خصوصا GPU) با استخراج توان بیشتری در موقعیت مناسب، سرعت کلاک خود را بهبود ببخشند. درنهایت بهینه‌سازی‌های سخت‌افزاری اختصاصی هم باید برای مدیریت کارایی و خنک‌سازی هر لپ‌تاپ توسعه یابد.

نکته‌ی مثبت در پیکربندی سیستم‌‌ها برای استفاده از داینامیک بوست این است که پیکربندی تنها یک مرتبه انجام می‌شود و فناوری انویدیا، به‌عنوان پوششی نرم‌افزاری آن را مدیریت می‌کند. درنتیجه هیچ تنظیمات خاصی در بازی‌ها هم نیاز نخواهد بود و درایورهای انویدیا با سازوکاری ثابت، محدودیت‌های گرمایی و توانی را بسته به وظیفه‌ی درحال انجام، مدیریت می‌کنند. انویدیا می‌گوید تنظیمات به‌صورت مبتنی بر فریم انجام می‌شود، درنتیجه داینامیک بوست در مدت زمان کمی توانایی تنظیم سیستم مدیریت براساس فشار وظیفه‌ی پردازشی را خواهد داشت.

درنهایت باید به این نکته اشاره کنیم که داینامیک بوست یک گزینه‌ی انتخابی برای تولیدکننده‌ها محسوب می‌شود و پیاده‌سازی‌ آن، به شرکت سازنده‌ی لپ‌تاپ بستگی دارد. انویدیا برای اهداف بازاریابی، فناوری را در مجموعه‌ی قابلیت‌های برند Max-Q عرضه می‌کند، اما لزوما همه‌ی لپ‌تاپ‌های Max-Q به داینامیک بوست مجهز نیستند.

فناوری انویدیا Advanced Optimus: ترکیب G-Sync و Optimus

دیگر فناوری اختصاصی انویدیا برای پردازنده‌های گرافیکی لپ‌تاپ، به‌نام Advanced Optimus معرفی شد. همان‌طور که از نام فناوری جدید بر می‌آید، با نسخه‌ای پیشرفته‌تر از فناوری اختصاصی اپتیموس انویدیا روبه‌رو هستیم. این نسخه، امکان ترکیب G-Sync را با فناوری صرفه‌جویی در مصرف انرژی، فراهم می‌کند.

اپیتموس، فناوری اختصاصی انویدیا است که در حوزه‌ی سوئیچ کردن گرافیک کاربرد دارد. این فناوری حدود یک دهه پیش معرفی شد و امکان بهره‌مندی هم‌زمان از پردازنده‌های آن‌بورد و مستقل را فراهم می‌کند. چنین رویکردی، استفاده از پردازنده‌ی گرافیکی داخلی را در وظایف با نیاز پردازشی پایین و بهره‌مندی از قدرت پردازنده‌‌ی گرافیکی مستقل را در کاربردهای حرفه‌ای ممکن می‌کند. البته فرایند کلی تنها محدود به استفاده از یک پردازنده‌ی گرافیکی در آن واحد نیست. درواقع در زمان استفاده از پردازنده‌ی گرافیمی داخلی (iGPU) هم باید ابتدا فریم‌ها را از پردازنده‌ی گرافیکی مستقل (dGPU) عبور دهیم. به‌هرحال صرفه‌جویی در مصرف انرژی که به‌خاطر پیاده‌سازی فناوری اپتیموس رخ می‌دهد، مثال‌زدنی است. امروزه تقریبا تمامی لپ‌تاپ‌های مجهز به پردازنده‌ی گرافیکی جی‌فورس، از اپتیموس بهره می‌برند. تنها چند محصول محدود بسیار حرفه‌ای که به‌نوعی دسکتاپ‌های قابل حمل هستند، از اپتیموس استفاده نمی‌کنند.

باوجود تمام مزیت‌های اپیتموس، یکی از خاصیت‌های ذاتی آن به‌عنوان نقطه‌ی ضعف محسوب می‌شود. در چنین ساختاری، پردازنده‌ی مستقل همیشه پیرو پردازنده‌ی داخلی است. درنتیجه کنترلر نمایشگر، همیشه از پردازنده‌ی داخلی استفاده می‌کند. درنهایت، لپ‌تاپ به قابلیت‌های کنترلر نمایشگر iGPU محدود می‌شود. یک دهه پیش و در زمان معرفی اپتیموس، چنین محدودیتی آن‌چنان جدی نبود، اما معرفی فناوری نرخ بازسازی متغیر، شرایط را تغییر داد.

صرف‌نظر از تعداد محدودی سیستم با پیکربندی G-Sync، حتی اینتل پشتیبانی از نرخ بازسازی متغیر را به پردازنده‌های گرافیکی Gen11 محدود کرده است که فقط در پردازنده‌هایی با ولتاژ بسیار پایین از خانواده‌ی آیس لیک دیده می‌شوند. درنتیجه نمی‌توان با فناوری‌های قدیمی، به‌صورت هم‌زمان از iGPU با کلاس H، نرخ بازسازی متغیر را استخراج کرد.

انویدیا با فناوری جدید، پیاده‌سازی G-Sync را در لپ‌تاپ‌های بیشتر ممکن می‌کند

پیاده‌سازی فناوری نرخ بازسازی متغیر در لپ‌تاپ‌ها، آن‌چنان گسترده و قابل‌توجه نبوده است. اگرچه امروزه نمایشگرهای لپ‌تاپ با نرخ بازسازی متغیر در بازار وجود دارند، اما پیاده‌سازی سیستم سازگار نیاز به پیکربندی قدیمی دارد. درواقع تولیدکننده یا باید پردازنده‌ی گرافیکی داخلی را به‌صورت کامل خاموش کرده و تنها از dGPU بهره ببرد، یا باید از تجهیز Multiplexer (یا mux) برای جابه‌جایی خروجی نمایشگر بین iGPU و dGPU استفاده کند. راهکار mux کارساز به‌نظر می‌رسد، اما برای فعال کردن آن همیشه به راه‌اندازی مجدد سیستم نیاز خواهد بود.

انویدیا در فناوری ادونسد اپتیموس، به راهکاری بهینه برای ترکیب فناوری‌ها رسید. به‌صورت خلاصه، شرکت توانست ایده‌ی سوئیچ داینامیک را پیاده‌‌سازی و امکان جابه‌جایی بین پردازنده‌ی داخلی و مستقل را بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد سیستم، فراهم کند. درنتیجه، iGPU دیگر در ساختار نرخ بازسازی متغیر، فاکتور محدودکننده نیست. اگر سیستمی بخواهد از فناوری مذکور بهره ببرد، به‌سرعت پردازنده‌ی مرکزی مستقل را به‌کار می‌گیرد نیازی هم به راه‌اندازی مجدد نیست.

فناوری ادونسد اپتیموس، برخی از قابلیت‌های اولیه‌ی اپتیموس را به‌صورت کامل کنار می‌گذارد. به‌عنوان مثال دیگر نیازی به عبور فریم‌ها از dGPU برای پردازش مبتنی بر iGPU نیست و می‌توان نسخه‌ی جدید را یک فناوری سوئیچ هوشمند دانست. درنتیجه با پیاده‌سازی نسخه‌ی جدید، نه‌تنها استفاده از نرخ بازسازی متغیر در لپ‌تاپ‌ها آسا‌ن‌تر و گسترده‌تر می‌شود، بلکه نقاط ضعفی همچون تأخیر در اپتیموس هم از بین می‌رود. از آن‌جایی که فریم‌ها دیگر نیازی به عبور از یک پردازنده برای رسیدن به بعدی ندارند، تأخیر یک فریمی حذف می‌شود.

اخبار کنونی هیچ اطلاعات فنی زیادی درباره‌ی ادونسد اپتیموس نشان نمی‌دهد و انودیا جزئیات را منتشر نکرده است. به‌هرحال تیم سبز در سال ۲۰۰۸ و با گرافیک‌های قابل سوئیچ موسوم به Gen2، ایده‌ی مشابهی را در سر داشت که کارایی روان لازم را نشان نداد. به محض عرضه شدن فناوری اپتیموس، همه‌ی تولیدکننده‌ها از آن یا سوئیچ دستی استفاده کردند و ایده‌ی سوئیچ کردن داینامیک، از بین رفت.

درحال‌حاضر هیچ اطلاعاتی از چگونگی برطرف شدن چالش‌های ذاتی سوئیچ کردن داینامیک توسط انویدیا در دست نیست، اما به‌هرحال شرکت ادعا می‌کند که تجربه‌ی روان‌تری با فناوری جدید، ممکن می‌شود. کارشناسان احتمال می‌دهند تیم سبز، نکاتی را از فناوری اختصاصی eGFX خود در ادونسد اپتیموس به‌کار گرفته است. درنهایت تا زمان عرضه‌ی یک لپ‌تاپ مجهز به این فناوری و بررسی عمیق، نمی‌توان اظهارنظر شفافی درباره‌ی چگونگی عملکرد داشت.

بخش نرم‌افزاری Advanced Optimus عملکردی شبیه به نسخه‌ی اصلی دارد. بخش نرم‌افزاری، وظایف پردازشی را با یک فهرست بررسی کرده و درصورت نیاز، بین پردازنده‌های گرافیکی سوئیچ می‌کند. حالت نمای تمام‌صفحه یا پنجره‌ای نرم‌افزار هدف، تأثیری بر عملکرد ادوندسد اپتیموس ندارد.

درنهایت با معرفی فناوری جدید مشخص شد که انویدیا تصمیم دارد تا قابلیت G-Sync یا همان نرخ بازسازی متغیر اختصاصی خود را برای لپ‌تاپ‌های بیشتری در دسترس قرار دهد. با پیاده‌سازی این فناوری دیگر خبری از نقاظ ضعف همچون افزایش مصرف باتری نخواهد بود. البته فراموش نکنید که پیاده‌سازی ادونسد اپتیموس هم به شرکت سازنده‌ی لپ‌تاپ بستگی دارد، چون نیازمند برخی پیکربندی‌های پایه‌ای و سخت‌افزاری خواهد بود. درنهایت، انویدیا با خبر جدید خود آینده‌ای از لپ‌تاپ‌های سبک و باریک مجهز به G-Sync را شروع کرد که قبلا، تولیدکننده‌ها تمایلی به پیاده‌سازی فناوری در آن‌ها نداشتند. البته شاید راهکار جدید‌، عمر زیادی هم نداشته باشد. وقتی اینتل، پردازنده‌های جدید تایگر لیک-اچ با ظرفیت مدیریت نرخ بازسازی متغیر را در سال ۲۰۲۱ عرضه کند، چه نیازی به سوئیچ هوشمند خواهد بود؟ به‌هرحال انویدیا فعلا بازیگر اصلی حوزه‌ی نرخ متغیر محسوب می‌شود و راهکاری بهینه برای آن دارد.

لنوو اولین شرکتی خواهد بود که از فناوری جدید انویدیا در لپ‌تاپ‌های خود استفاده می‌کند. دو شرکت در همکاری با یکدیگر، فناوری جدید را در لپ‌تاپ‌های لنوو Legion 5i و ۷i به‌کار می‌گیرند که با قیمت پایه‌ی ۹۹۹ دلار برای نسخه‌ی مجهز به RTX 2060، معرفی شدند. لنوو هنوز زمان عرضه‌ی لپ‌تاپ‌های مذکور را اعلام نکرده است، اما در آینده‌ی نه‌چندان دور قطعا شاهد عرضه‌ی اولین لپ‌تاپ‌های مجهز به Advanced Optimus خواهیم بود.