GPU 切り替え

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で、グラフィック パフォーマンスを最大化したり、バッテリー寿命を延ばしたりすることができます。これは主に、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ミング ラップトップで使用されます。

この機能を使用しているほとんどのコンピューターには、次のカテゴリに該当する統合グラフィック プロセッサと専用グラフィック カードが搭載されています。

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)。この種類のグラフィックス 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 プロセッサはマザーボードに統合されている場合もあります。これは一般にオンボード グラフィックスと呼ばれます。オンボード グラフィック プロセッサを搭載したマザーボードでは、動作に個別のグラフィック カードやグラフィック プロセッサを搭載したCPU は必要ありません。

別名:ディスクリート グラフィック カード。統合グラフィックとは異なり、専用グラフィック カードにははるかに多くの処理ユニットがあり、メモリ帯域幅がはるかに高い 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 チップをマザーボードに統合できます(例: B150-GP104)。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、専用グラフィック カード システムとしてカウントされます。

ほとんどのパーソナルコンピュータには、サウスブリッジとノースブリッジ構造を採用したマザーボードが搭載されています。

ノースブリッジは、 CPU、GPU、RAM、サウスブリッジ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。ディスクリートグラフィックカードは通常、 PCI-Expressなどのグラフィックカードスロットにインストールされ、統合グラフィックはCPU自体に統合されているか、ノースブリッジに統合されている場合があります。^[要出典]ノースブリッジは、GPU間の切り替えに最も関与しています。その動作方法は通常、次のプロセスです（右の図1を参照）。^{[1] [2]}

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の入力を受け取ります。
2. ノースブリッジはフロントサイドバスを介して CPU に信号を送ります。
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 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 はコマンドをノースブリッジに渡します。
5. ノースブリッジは、対応する GPU コアにコマンドを渡します。
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ノースブリッジに返します。
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。

サウスブリッジは、インテルのI/Oコントローラハブ（ICH）などの集積回路のセットです。キーボード入力の受信や画面へのデータ出力など、コンピュータのすべてのI/O機能を処理します。通常、サウスブリッジの動作は2つのステップに分かれています。^[3]

1. ユーザー入力を受け取り、ノースブリッジに渡します。
2. (オプション) ノースブリッジ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 番目の手順がオプションである理由は、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。

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電力を節約するために使用されます。専用グラフィック カードは統合グラフィックよりもはるかに多くの電力を消費しますが、ゲームや CAD エクスペリエンスを向上させるために必要な、より高い 3D パフォーマンスも提供します。以下は、統合グラフィックと専用グラフィック カードを備えた最も一般的な CPU の TDPのリストです。

専用グラフィック カードは、両方のプラットフォームの統合グラフィックよりもはるかに高い電力消費を示します。負荷の高いグラフィック処理が必要ない場合に専用グラフィック カードを無効にすると、電力消費を大幅に削減できます。

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 カード間を動的かつシームレスに切り替えることができる、 Nvidiaが開発したコンピューター GPU スイッチング テクノロジーです。

AMD Enduro™ は、AMD が開発した、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た総合ブランドです。以前は、PowerXpressおよびDynamic Switchable Graphics (DSG) と呼ばれていました。このテクノロジーは、グラフィックス 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ス 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、ディスクリート グラフィックス カードがアイドル時に電力を消費しないようにする新しい電源制御プランも導入しています。^[8]

パーソナルコンピュータでは、IGP（統合グラフィックプロセッサ）は主にIntelとAMDによって製造され、 CPUに統合されています。一般的には次のように呼ばれています。^{[9] [10]}

• 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 アクセラレーテッド プロセッシング ユニット(APU) - 以前はfusionとも呼ばれていました

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。これらは一般に次のように呼ばれています。

• AMD ラデオン
• エヌビディア ジーフォース

一般的なオペレーティング システムのほとんどは、この機能のサポートを組み込んでいます。ただし、ユーザーはより良いエクスペリエンスを得るために、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 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。^[11]

Linuxシステムでは、複数のGPUに対応するために、バージョン2.6.34以降のLinuxカーネルにvga_switcheroo^[13]というパッチが追加されました。ここで、スイッチを有効にするには、 X Window Systemを再起動する必要があります。

Ubuntu コントロール センターを使用すると、ユーザーはGUIvga_switcherooを通じて機能にアクセスできます。

Mac OSはv10.5 Leopard以降この機能のサポートを内蔵しています。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。^[14]

• システムの非互換性や不安定な電源供給により、ブルースクリーンやその他のバグが発生する可能性があります。
• 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電圧が不安定になり、画面が点滅する場合があります。
• スムーズな切り替えのためにベンダー間で一貫性のないドライバー

• グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU)
• エヌビディア オプティマス
• ATI ハイブリッド グラフィックス

• AMD公式サイト
• Nvidia公式サイト
• インテル公式サイト
• ノートブックチェック公式サイト