显卡也环保?
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兼顾性能和功耗的高端游戏显卡――GeForce GTX460
功耗大户显卡竟然也谈环保?是的，你没有听错。一直以来，GeForce系列显卡凭借不俗的性能受到了广大用户的青睐，GeForce GTX 260、GeForce 6600 GT等显卡更是被玩家奉为经典产品。殊不知，除了赋予GeForce系列显卡更强的性能以外，NVIDIA还一直致力于节能环保方面的研发和设计，其最新的GeFerce GTX 460显卡就是一款结合了性能和低功耗的产品，受到了市场极大的关注。
毫无疑问，显卡的工艺制程是决定显卡功耗最重要的因素。简单地说，显卡在相同的产品架构和设计思想指导下，更新的工艺制程意味着功耗更低、运行速度更快、价格更便宜。那么，采用什么方法可以让显卡的工艺制程更低呢?目前来看，采用更小的晶体管是不错的选择。晶体管更小，驱动它工作在更高的频率上就更容易，也更节能。特别是在晶体管体积变小后，同样的面积能容纳更多数量的晶体管，性能也更为出色。但芯片的结构复杂，用什么数据来体现工艺的进步，晶体管不断在缩小呢?于是大家想到了晶体管中的闸电极走线，这种连接线几乎拥有芯片中最细小的尺寸。因此我们使用闸电极走线的宽度来简单标识某种工艺制程下，晶体管能达到的最小线宽。久而久之，这种标识方法也就成为了普通用户识别芯片工艺制程先进与否的标志。我们今天看到的55nm、40hm等数据都是这种表示方法。
GeForoe GTX 460显卡就采用最新的40nm工艺制程，这意味着该显卡芯片的电路连接线最小宽度约为40nm。这使得GeForce GTX 460显卡拥有出色的功耗控制和温度表现，根据我们的测试来看，其GPU待机温度和满载温度分别在33℃和66℃左右，这对于一款1299元左右的高端显卡来说是比较出色的。不仅如此，在和同级别的其它显卡相比，GeForce GTX 460显卡的待机系统功耗和满载系统功耗分别低10W和25W左右。
除了采用40nm工艺制程以外，NVIDIA还对GeForce GTX 460的图形架构做出了优化，使其成为一款功耗较低的高端游戏显卡。其一、其采用功耗表现更好的全新GF104图形架构，GF104图形架构在GF100图形架构基础上进行了整合，简化了在HPC计算方面的功能模块，例如ECC功能和双精度性能。这使得GeForce GTX 460的晶体管数量减少至19.5亿个(顶级GeForce GTX 480为32亿个)，晶体管数量的减少意味着功耗的降低，将更加节能。
此外，公版GeForce GTX 460还在元器件的使用上考虑到了节能的需求，例如它采用了SO-8封装形式的MOSFET。此封装形式的MOSFET的稳定性更佳，发热量较低，在稳定性和节能方面相比其它封装形式的MOSFET表现更好，一定程度降低了GeForce GTX 460的功耗。
笔记本电脑上的智能魔术――Optimus(优驰)
笔记本电脑，特别是超轻薄笔记本电脑受到体积的限制，很难在有限的空间里面提升图形性能，一味提升图形性能，不仅发热量难以控制，影响稳定，而且还会极大消耗电池能量。而且在大幅提升图形性能的同时，又必将加强散热模块，这又会使得笔记本电脑变得臃肿。因此一直以来，如何在笔记本电脑上兼顾散热，电池续航时间和图形性能都是厂商关注的焦点。
近年来，众多笔记本电脑开始采用无需热启动的“热切换”双显卡技术，该技术可以在一定程度上兼顾能耗和性能，提升图形性能。不过这种技术不能实现“智能自动切换，无需人工干预”，不能实现“非同架构SLI”功能更有效地提升笔记本电脑性能，以及在选择独立显卡时仍难以做到能耗和性能兼顾。难道就没有更好的办法了吗?NVIDIA给出了解决方案――Optimus(优驰)。
NVIDIA认为“Optimus(优驰)技术可自动优化计算体验以保持无限延长的工作时间，原理如同混合动力汽车自动将对车体对汽油能源的消耗无缝衔接转化至对电力能源的消耗。能够智能地优化用户的笔记本PC，提供用户所需要的出色图形性能，其无需手动调节设置即可享受超长电池续航时间和华丽的视觉体验；无论是欣赏高清影片，网络冲浪或是激战于3D游戏中，Optimus(优驰)技术可智能的为你带来你最渴求的超持久电池续航时间或出色的性能。”
那么，Optimus(优驰)是如何做到兼顾能耗和性能的呢?它又通过怎样的方式实现“智能自动切换，无需人工干预”呢?其原理和英特尔的多核处理器类似，Optimus(优驰)技术将集成显卡当作了一个“显示器控制器”和“路由器(显示器驱动插入器)”，在包含轻负载的任何状况下，集显这个“显示控制器”或附加在其上的“路由器”都是开启着的，这让整个系统能够实现没有黑屏的无缝转换。
在进行2D处理时，独立显卡的GPU将完全关闭，集成显卡全面接管图形工作，并输出到显示器上。当系统进行3D应用时，Optimus(优驰)驱动会查询自己的软件档案列表，一旦发现是高要求应用程序，它的智能路由功能便会立刻启动NVIDIA独立显卡，让其处理图形渲染工作，并可将渲染工作内容通过异步拷贝引擎(异步拷贝引擎可将显存中的数据复制到内存中，由于其所占带宽较小，不会影响3D引擎的渲染过程，造成暂时的性能下降)回馈给集成显卡，由集成显卡继续完成需担当的常规显示任务。
相应的，独立显卡在运行3D应用程序时，集成显卡并不会停止工作，将只负责2D显示。并且，通过NVIDIA会提供的NVGPU State Viewer软件，用户可在屏幕上直观地看到目前究竟是独立显卡还是集成显卡在工作。
总体而言，Optimus(优驰)技术在节能环保方面有着突出的作用，可以令笔记本电脑的电池续航时间大幅提升，能够智能地优化用户的笔记本电脑，提供用户所需要的出色图形性能，并在用户需要时延长电池续航时间。由于该功能只在运行大型3D程序或全高清影音程序时启用，使得使用该功能的笔记本电脑能获得较长的电池续航时间。
个头虽小，节能表现亦突出――ION翼扬、Teara
近年来，基于ION翼扬平台的Mini主机和基于Tegra处理器的手持移动设备(手机和PMP等)刮起了一阵“小型，节能，环保，高效”的旋风。基于ION翼扬平台的Mini主机个头虽小，然五脏六腑俱全，能流畅播放高清视频，能流畅运行主流3D游戏、功耗非常低，兼容性和解码能力要远远强于高清播放机。总之，几乎传统PC能干的事儿它都能干而且，还有新的应用等着它，比如多媒体车载电脑，便携电脑，家庭多媒体信息控制器等。值得一提的是，最新的ION 2翼扬平台还将被引入主流笔记本电脑平台和超便携电脑平台。那么，10N翼扬平台是如何做到性 能和节能兼有的呢?
以最新的ION 2翼扬平台为例，它从上一代的集成显卡芯片组变成了一颗独立的GPU。由于不需要再顾及芯片组功能，只需要专心执行GPU的应用，NVIDIA对ION 2翼扬平台的内核进行了重新设计，并使用了40nm工艺制程(第一代翼扬为55nm)，将大大降低新平台的功耗。此外，它的芯片封装尺英寸从35mmx35mm下降到23mm×23mm，意味着功耗会更低。不仅如此，新平台还将引入上文提到的Optirnus技术，由Intel集成显卡核心负责画面输出，普通办公应用时翼扬将被完全关闭节能，进行视频解码，游戏等图形应用时则自动开启翼扬工作。由于Optimus技术的加入，采用ION 2翼扬平台的笔记本电脑续航时间将和Intel集显平台一样，为10小时左右。上述则是ION 2翼扬平台在节能环保方面的重要改进。
在性能方面，ION 2翼扬平台针对12英寸超便携电脑和桌面系统的型号提供16个流处理器(CUDA核心)，针对10英寸超便携电脑的型号则为8个。8个流处理器已能提供全高清蓝光解码能力，16个流处理器版本则可轻松支持包括《魔兽世界》，《孢子》等在内的主流3D游戏。
NVIDIA Tegra，号称全球最小最低功耗的电脑单芯片，可实现FIash视频与动画加速功能以及最高1080p视频播放，能够带来与台式机媲美的真正互联网体验……它主要用于手机，PMP等手持设备上。那么它在节能环保方面的设计又是怎样的呢?
Tegra的体积比一元硬币还要小，采用异构多处理器架构，每一个处理器单元都专为特定级别的任务而设计，包括专为运行HTML以及Java的CPU，支持高清解码的高清音视频处理器(HDAVP)，用于呈现精彩用户界面以及Flash加速的超低功耗(ULP)图形处理器。这些处理器单元既可以协同处理，又能够为最大限度降低功耗而独立运行。
Tegra目前主要有APX和600两大系列，节能效果都比较突出。以微软Zune HD，这款全球首款采用Tegra的高清PMP为例，它采用APX系列中相对高端的2600，在保持性能强劲的同时，功耗却非常低。Zune HD的锂电池容量(660mAh)还不及国产高清PMP的一半，但前者可以播放近9小时视频，而后者往往只能观看4小时左右，可见Tegra的节能效果非常显著。
让HPCit算更加高效――Tesla
对普通用户而言，NVIDIA Tesla可能比较陌生，但在面向科学计算的HPC领域，Tesla名声早已在外。在过去，气象研究和预报模型计算、大型科学计算等主要依赖CPU。而诸如此类的计算非常依赖系统的并行处理能力，相对而言，CPU的并行处理能力有限，效率并不算太高。Tesla则不同，它依托CUDA，利用数量众多，并行处理能力强大的GPU核心进行科学计算，效率相比CPU大大提升。从这个意义来说，Tesla的节能环保作用极为突出。那么Tesla是如何做到高效计算，节能环保的呢?
以采用最新费米架构的Tesla 20为例，它的CUDA核心数量更多，运算吞吐能力更强；它支持ECC功能，可满足HPC市场对计算精度与可靠性的需求，可为存储器中的数据提供保护，以增强数据的完整性和应用程序的可靠性；它具备系统监控特性，一旦安装了NVSMI工具之后可简化管理和远程监控……除此之外，Tesla20还具备了不少诸如此类的功能，在此不一一枚举。正是因为有了这些技术和功能，Tesla才能够凭借高效，低功耗获得HPC市场的认可。
总结
一直以来，很少有用户会去考虑显卡节能环保的问题，因为大家都认为诸如显卡等产品应该朝着高性能的方向发展，殊不知，物极必反，过高的功耗和发热量必将影响产品的稳定性，因此很多上游厂商很早就已经在开发设计兼顾节能环保和性能的产品。另一方面，从NVIDIA的Tesla、Tegra、ION产品来看，图形核心的应用绝不仅仅只是在显卡领域，这三款产品都是基于图形核心研发设计，设计思路巧妙，节能环保表现突出。以Tesla为例，它极大地冲击了HPC领域依赖CPU进行计算的格局，并行处理效率更高，为HPC计算提出了一个新的思路。
因此对未来IT节能产品的设计，我们提出如下思路，一则应当更加重视每瓦的性能，即性能与功率的比值，而不要盲目追求最大性能。每瓦的性能可以最大化地兼顾性能和功耗，而一味强调最大性能虽然能达到性能的极致，但不可避免地会导致功耗的急剧膨胀。二则是，在环保产品的设计中，我们应当转换思路，根据产品的属性和特点，最大化地挖掘现有产品的亮点，将其亮点延伸至其它领域，并设计出更加节能，环保、高效的产品，Tesla、Tegra，ION就是在这种思路下诞生的代表产品。