Notebookcheck

Очередная головная боль для геймеров: Optimus замедляет видеокарты Nvidia

Intel + Nvidia = Optimus. Какие еще варианты? (Изображение: YouTube)
Intel + Nvidia = Optimus. Какие еще варианты? (Изображение: YouTube)
Уже неоднократно на различных техно-форумах всплывала информация о том, что встроенная видеокарта от Intel на ноутбуках с поддержкой Optimus якобы снижает частоту кадров в играх, то есть замедляет дискретную видеокарту от Nvidia. Автор YouTube канала Jarrod'sTech решил поставить точку в этом вопросе, протестировав 15 игр на ноутбуке, который поддерживает сразу две технологии Nvidia: G-Sync и Optimus.

Обновлено: Новый Asus Zephyrus GX502, про анонс которого мы писали недавно, также обладает возможностью переключения между Optimus и G-Sync. В ближайшее время у нас на сайте появится список таких ноутбуков.


Итак, все мы знаем, что игровое сообщество негласно разделилось на два лагеря, когда компания Nvidia представила миру технологию G-Sync. Зеленый гигант обещал навсегда избавить геймеров от разрывов изображения на аппаратном уровне, обеспечивая максимально плавную картинку в играх. Но мало того, что данная технология требует наличия специальной платы в мониторе/телевизоре/дисплее, так еще и если говорить о ноутбуках, то она оказалась абсолютно несовместимой с существующей Nvidia Optimus. Соответственно, мы тут же получили большое количество моделей игровых ноутбуков с G-Sync без Optimus и наоборот - без G-Sync. И для того, чтобы не разводить здесь очередной холивар, давайте для начала копнем глубже в техническую часть.

Как это работает

Nvidia Optimus

В большинстве мобильных процессоров Intel содержится встроенная видеокарта - в наши дни ее роль отведена в основном UHD Graphics 630/620. Если в системе присутствует дискретная видеокарта Nvidia, то мы получаем систему с так называемой переключаемой графикой: когда нагрузка на видеоподсистему незначительная, то для вывода изображения используется встроенная видеокарта, но если вы, скажем, запускаете игру или редактируете модели в 3D редакторе - подключается дискретный адаптер. Все это известно большинству наших читателей, но вот один неочевидный нюанс: на самом деле, встроенная графика вовсе не отключается при использовании дискретной видеокарты. Дело в том, что физически дисплей ноутбука подключен только к выходу встроенной видеокарты Intel (LVDS и eDP). Соответственно, во время активности дискретной видеокарты Nvidia, встроенная графика от Intel выступает для первой в роли frame buffer'а. То есть, по факту активны обе видеокарты - это очень важный момент к которому мы вернемся позже. В общем и целом, смысл Optimus в максимальной гибкости для пользователя, предоставлении здорового баланса между автономностью (графика Intel снижает расход батареи) и производительностью (Nvidia хороша в играх и т.д.).

Nvidia G-Sync

Стараясь по максимуму раскрыть потенциал своих видеокарт, Nvidia представила новую технологию G-Sync, которая предназначается как для настольных платформ, так и для ноутбуков. Смысл всей технологии заключается в том, что при помощи определенных дополнительных компонентов (как на стороне видеокарты, так и на стороне монитора/дисплея/телевизора) на аппаратном уровне выполняется синхронизация частоты обновления дисплея и кадровой частоты (fps) в игре. Итог таков: человеческий глаз в любом случае видит максимально плавную картинку без разрывов даже при низкой частоте кадров. Кстати, как показали многочисленные тестирования игр и различных сборок, наиболее эффективной G-Sync является именно при низкой частоте кадров (40 - 60 к/с). Но что это значит в контексте данной статьи? Дело в том, что в ноутбуке с G-Sync мы имеем дискретную видеокарту, видеовыход которой напрямую (снова важный момент) подключен к дисплею. Встроенная видеокарта в такой системе полностью отключена и не отображается в диспетчере устройств.

Схема работы Optimus, активна встроенная видеокарта (Изображение: IXBT)
Схема работы Optimus, активна встроенная видеокарта (Изображение: IXBT)
Схема работы Optimus, активна дискретная видеокарта (Изображение: IXBT)
Схема работы Optimus, активна дискретная видеокарта (Изображение: IXBT)
Схематичное описание формирования кадров при использовании G-Sync (Изображение: Nvidia)
Схематичное описание формирования кадров при использовании G-Sync (Изображение: Nvidia)
Схематичное описание формирования кадров без G-Sync при выключенном V-Sync (Изображение: Nvidia)
Схематичное описание формирования кадров без G-Sync при выключенном V-Sync (Изображение: Nvidia)

Другие варианты

Очевидно, ввиду вышеуказанных особенностей, эти две технологии несовместимы и не могут присутствовать в одной системе. Или все-таки могут? Некоторые производители считают, что невыполнимых задач не существует. В частности, совмещением G-Sync и Optimus озадачились в Asus и во второй половине 2017 года представили игровые модели GX501 и GM501, в которых можно было переключаться между двумя режимами видеоподсистемы в BIOS либо через фирменную утилиту с помощью перезагрузки (по факту утилита просто меняет параметры UEFI). Вполне естественно, для совмещения двух совершенно разных обвязок на плате, понадобился дополнительный компонент - MUX switch. Это устройство занимается переключением физических линий, связывающих порт дисплея и видеокарту. Естественно, делать такое переключение "на лету" нельзя, потому требуется перезагрузка (полное выключение системы - инициализация с новым параметром - работа в выбранном режиме). Среди современных ноутбуков такой возможностью точно обладает Lenovo Legion Y740. С великой долей вероятности существуют модели и от других производителей, но точно утверждать мы не можем, так как системы подобного рода все еще остаются невероятной редкостью.

Схожие устройства существовали и ранее, до "изобретения" G-Sync. Большое количество моделей от Alienware (классические 15 и 17, снятые с производства), кастомные системы на основе Clevo, те же Gigabyte и даже ThinkPad - все это были мощные системы для компьютерных энтузиастов. В большинстве из них в BIOS можно было переключаться только на встроенную или переключаемую графику. Более продвинутые системы позволяли выбирать три варианта: Optimus, только встроенная, только дискретная графика. Есть различные форумы с обсуждением таких моделей, неплохой список приведен здесь.

Но Optimus тоже не панацея, хоть мы и считаем так в наши дни. Ранее применялись и другие схемы переключения видеокарт, например MSHybrid для Windows, у MacBook своя закрытая схема переключения и по сей день, а в Linux есть различные программные реализации. Зачем и кому нужны такие сложные штуки, если "все и так работает"? Ответ на этот вопрос выходит за рамки данной статьи. Скажем лишь, что многие профессионалы собирают себе кастомные мощные системы под установку Mac OS и ввиду особенностей этой операционки от Apple иметь возможность ручного выбора видеокарты просто жизненно необходимо. Особенно, если речь идет о ноутбуке.

BIOS одной из "правильных" моделей ThinkPad с возможностью выбора активной видеокарты
BIOS одной из "правильных" моделей ThinkPad с возможностью выбора активной видеокарты
Утилита ROG Gaming Canter от Asus на модели GM501GS с удобным переключателем (Изображение: Asus)
Утилита ROG Gaming Canter от Asus на модели GM501GS с удобным переключателем (Изображение: Asus)

Что не так с Optimus?

Уже продолжительное время на различных форумах всплывали обсуждения, где высказывались подозрения владельцев ноутбуков с Optimus, что кадровая частота в некоторых играх ниже, чем у аналогичных по начинке систем с G-Sync. Придать огласку, а заодно и поставить точку в этом вопросе решил автор YouTube-канала Jarrod's Tech, который протестировал 15 различных игр на Asus Zephyrus в двух разных режимах видеоподсистемы. Само видео мы привели ниже, но основные моменты из него мы приведем ниже. Во-первых, в большинстве игр есть заметный, а порой и серьезный прирост частоты кадров. В некоторых играх разницы либо нет вообще, либо она мизерная. Наконец, в Battlefield 5 при переключении на G-Sync наблюдается серьезное ухудшение кадровой частоты, что, по мнению видеоблоггера, связано с особенностями игрового движка и DXR. По ходу видео демонстрируется разница в использовании ресурсов обеих видеокарт через диспетчер задач Windows. Отчетливо видно, что, в режиме Optimus некоторая нагрузка идет на встроенную видеокарту и большая часть на дискретную; в режиме G-Sync вся нагрузка идет на дискретную видеокарту, так как встроенная отключена полностью. При этом процент загрузки видеокарты Nvidia во втором случае заметно выше. 

Один из участников обсуждения в комментариях высказал довольно логичное объяснение всем описанным эффектам, которое мы хотим привести:

  1. В режиме Optimus беферризация кадров переносится из видеокарты Nvidia в графику Intel, используется для этого шина PCIe. Соответственно, чем выше кадровая частота в игре, тем больше пропускной способности шины PCIe используется, оставляя видеокарте Nvidia меньше доступной пропускной способности. Вот почему в простых играх, вроде CS:GO мы видим такой огромный прирост кадровой частоты - производительность в таких играх сильно снижается в режиме Optimus при частоте кадров от ~100 и выше. 
  2. Как мы знаем в режиме Optimus встроенная видеокарта от Intel по факту работает все время, а она, находясь с процессором на одном чипе делит с ним TDP, тем самым несколько ограничивая его производительность. То есть, если игра очень процессорозависима, как Watch Dogs 2 и Assassins Creed (Origins и Odyssey), частота кадров будет снижена еще до того, как в силу вступит эффект описанный в первом пункте.
  3. Если же игра не слишком требовательна (как во втором пункте) и частота кадров в ней менее 100 к/с, то разница между режимами видеоподсистемы отсутствует либо минимальна.

Варианты решения проблемы

Купив систему с поддержкой G-Sync вы получаете максимальную производительность в играх и плавную картинку. Однако, автономность при этом оставляет желать лучшего - зачастую это 2 часа, а то и меньше.

Если вам не важна автономность и ноутбук покупается для того, чтоб весь свой жизненный цикл провести у розетки, следует смело выбирать систему с G-Sync. Но что же делать тем, кто хочет, чтобы и волки были сыты и овцы целы?

Не идеальным, но максимально универсальным решением на сегодняшний день являются ноутбуки со встроенным MUX switch. Да, вам по-прежнему нужно перезагружать устройство для переключения, но таким образом всегда можно выбрать тот режим, который максимально подходит для текущего сценария использования. Кроме того, будьте готовы листать подробные спецификации, форумы и мучать техподдержку производителей - по понятным причинам (Nvidia вовсе не хотят афиширования подобных проблем, как и производители ноутбуков с Optimus) таких моделей мало и никто не кричит об их особенностях.

Но неужели всем, кто уже приобрел ноутбук с Optimus придется мириться с нереализованным потенциалом видеокарты? Вовсе нет! Как уточняется в вышеупомянутом видео, у многих подобных ноутбуков HDMI напрямую подключен к дискретной видеокарте, а значит, при наличии монитора/телевизора вы получите прирост производительности (демонстрируется на видео). Правда, про G-Sync речи не идет (если только у вас не завалялся совместимый с этой технологией монитор).

Продолжая тему подключения мониторов/телевизоров, стоит упомянуть, что все описанные проблемы применимы и к внешним видеокартам, которые подключаются через Thunderbolt 3. К данному разъему подведено всего четыре линии PCIe, потому здесь производительность будет ограничиваться еще сильнее.

Вместо заключения: если вам, читатели, это интересно - мы могли бы составить максимально полный список моделей ноутбуков с G-Sync+Optimus. Смело пишите в комментариях что вы об этом думаете и какие устройства подобного плана вы знаете.

Lenovo Legion Y740
Lenovo Legion Y740
Asus Zephyrus GX501
Asus Zephyrus GX501

Источник(и)

'
Please share our article, every link counts!
> Обзоры Ноутбуков, Смартфонов, Планшетов. Тесты и Новости > Новости > Архив новостей > Архив новостей за 2019 05 > Очередная головная боль для геймеров: Optimus замедляет видеокарты Nvidia
Anton Avdyushkin, 2019-05-11 (Update: 2019-05-11)