Nvidia Optimus im Praxis-Test: Wie gut funktioniert die Grafikumschaltung?

Am 09.02.2010 stellte Nvidia die Optimus-Technologe offiziell vor. Grafikpower "on demand" - Nvidia hat es sich zum Ziel gesetzt, die hohe Rechenleistung eines dedizierten Grafikchips erst dann freizugeben, wenn sie benötigt wird. Das spart Strom im Leerlauf und verlängert die Akkulaufzeit. Doch was ist "Optimus" eigentlich und wie funktioniert es in der Praxis? PC Games Hardware macht den Test.

Quelle: Nvidia Optimus Nutzerszenarien Das 2D-/3D-Dilemma
Jeder moderne (Mobil-)Grafikchip verfügt für den Desktop-Betrieb (2D) über einen Energiesparmodus, bei dem Takt und Spannungen reduziert werden. Dennoch verbraucht eine starke Spieler-GPU wie die Mobility Radeon HD 5870 oder Nvidias Geforce GTX 285M deutlich mehr Strom als ein in­tegrierter Grafikprozessor (IGP). Ein solcher sitzt neben diversen Core-i3- und i5-Prozessoren, gekühlt von dem gleichen Kühler. Auf diese Weise lassen sich stromsparende und dennoch Direct-X-10-taugliche Systeme zusammenstellen. Der Graphics Media Accelerator HD (kurz: GMA HD) - so der Name der Intel-GPU - ist jedoch weit davon entfernt, Spiele mit guten Bildraten darzustellen. Die schnelle Lösung: Die Notebook-Hersteller kaufen bei AMD oder Nvidia ein und setzen eine potentere GPU daneben. Das Problem dabei: Diese Zusatz-GPU verbraucht immerzu Strom, da bislang zuverlässige, automatisierte Technologien fehlten, die bei Bedarf den einen oder den anderen Grafikchip deaktivieren. Hier setzt Nvidias "Optimus" an.

Quelle: Nvidia Optimus Flow Nvidia Optimus: Theorie
Optimus verspricht das perfekte Zusammenspiel zwischen IGP und GPU: Auf dem Desktop arbeitet stets die Intel-Grafikeinheit. Startet der Nutzer jedoch ein Spiel, ein HD-Video oder eine Webseite mit Flash-Elementen, so springt die Geforce-M an, um die benötigte Rechenleistung bereitzustellen. Das geschieht völlig ohne das Zutun des Nutzers. Doch funktioniert das wirklich?

Nvidia Optimus: Praxis
Optimus ist bislang nur in wenigen Notebooks vertreten. Wir testen die Technologie anhand des neuen N61JV, eines 800-Euro-Geräts von Asus. Neben der Intel-GPU werkelt eine Geforce GT 325M, die via Optimus angesteuert wird. Diese GPU verfügt über 1.024 MiByte DDR3-Videospeicher, DX10.1-Funktionen, 48 Shader-ALUs (990 MHz) sowie 450 MHz GPU-Takt - ergo die vielfache Leistung der IGP. Als Grafiktreiber kommt der bei Redaktionsschluss aktuelle Geforce 189.42 WHQL für Optimus-Notebooks zum Einsatz.

Nvidia Optimus in Aktion
Die für Optimus interessanten Einstellungen befinden sich im Nvidia-Treiberkontrollzentrum. Unter "3D-Einstellungen verwalten" haben Sie nicht nur die Möglichkeit, FSAA, AF und Vsync einzustellen, sondern bestimmen auch, welcher Grafikchip bevorzugt aktiv werden soll. "Nvidia Hochleistungsprozessor" beschreibt die Geforce-M, "In­tegrierte Grafiken" die IGP. Hier vorgenommene Änderungen treten in Kraft, sobald Sie Applikationen starten, die Rechenfunktionen abseits der GDI-/2D-Beschleunigung erfordern, etwa Spiele.

In der Praxis funktioniert das ­problemlos: Ein Klick auf die Crysis.exe holt die Geforce GT 325M aus ihrem Schlaf, das Spiel läuft mit spielbaren Bildraten bei mittleren Details (siehe Benchmarks links). Nach der Rückkehr auf den Windows-Desktop übernimmt erneut die Intel-GPU das Kommando. Davon bekommen Sie als Nutzer nichts mit: Es tritt weder Bildflackern auf, noch stockt der Rechner für Bruchteile einer Sekunde. Bisherige Ansätze zur Paarung einer schnellen mit einer langsamen GPU zeigten derartige Symptome oder erforderten gar einen Systemneustart. Einzig der State Viewer, ein Nvidia-Tool für Testzwecke, offenbart den gerade aktiven Grafikchip. Auf der Heft-DVD finden Sie ein Video, das dieses Tool im Praxiseinsatz zeigt. Nvidia bietet das Programm nicht zum Download an.

Wenn Nvidia Optimus klemmt
Im Test passierte einmal, was nicht passieren sollte: Trotz im Treiber aktivierter Geforce startete Anno 1404 mit dem GMA HD. In einem solchen Fall gibt Ihnen Nvidia mehrere Lösungen an die Hand: Entweder Sie versuchen es noch einmal oder Sie helfen der Software auf die Sprünge. Ein Rechtsklick auf die Ausführungsdatei oder deren Verknüpfung offenbart die Option "Mit Grafikprozessor ausführen". Hier wählen Sie entweder die Geforce oder die IGP. Diese Methode funktionierte im Test ohne Tadel.

Quelle: Nvidia Optimus Profile Nvidia Optimus: Profilfunktion
Der Grafiktreiber bietet darüber hinaus eine Profilfunktion. Das ist auch der Grund, warum Nvidia sowohl normale Notebook- als auch Optimus-Treiber (mit geringerer Versionsnummer) zum Download anbietet. Die im Optimus-Paket enthaltenen Profile haben dieselbe Funktion wie jene für SLI: Sie machen den Treiber mit diversen Anwendungen bekannt, anhand derer er die passenden Einstellungen lädt. Neue Applikationen werden entweder mit Treiber-Updates oder manuell von Ihnen hinzugefügt

Nvidia Optimus: Leistungsbetrachtung
Unsere Benchmarks ermittelten einen deutlichen Leistungsvorteil (ausführliche Diagramme finden Sie im Heft 05/2010) der dedizierten Geforce-GPU, obwohl es sich bei der 325M GT lediglich um ein Einsteigermodell handelt. Interessant im Hinblick auf Optimus ist natürlich die Akkulaufzeit. Im Leerlauf genügt der 48-Wattstunden-Akku für fast fünf Stunden Laufzeit. Das ist ein guter Wert, der durch das Abschalten der Geforce-GPU erreicht wird. Im 3D-Modus haben Sie die Wahl: Entweder Sie spielen ruckelig für 1:45 Stunden (IGP) oder Sie lassen via Optimus die GPU ans Werk. Die Akkulaufzeit sinkt dadurch auf rund eine Stunde. Das Verhältnis aus Fps-Zuwachs und dem Stromverbrauch des gesamten Notebooks ist gut: Wenn die GT 325M aktiv ist, steigt der Gesamtverbrauch um maximal 40, die Spieleleistung hingegen um bis zu 320 Prozent.

Nvidia Optimus: Fazit
Nvidias Technologie hält, was sie verspricht. Besonders interessante Ergebnisse erwarten wir bei richtigen High-End-Notebooks: Erst mit einer Geforce GTX 260M und darüber verbraucht die GPU deutlich mehr als die IGP, wodurch Optimus im Leerlauf seinen Vorteil ausspielen kann.

Die Wertung unseres 800 Euro teuren Testgerätes N61JV-JX007V von Asus finden sie in der Ausgabe 05/2010. Auf der Heft-DVD haben wir mit einem Video das Umschalten zwischen den Grafikkernen dokumentiert.

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Nvidias Optimus-Technologie verspricht die Nutzung des richtigen Grafikchips zur rechten Zeit. Lange Akkulaufzeit und hohe Spieleleistung in einem Notebook? PC Games Hardware macht den Test.

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