Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Физический процессор ( ППА ) является специализированным микропроцессором предназначен для обработки расчетов физики , особенно в физическом движке от видеоигр . Это пример аппаратного ускорения .

Примеры расчетов с участием ППЫ могут включать динамику твердого тела , динамику мягких тел , обнаружение столкновений , динамику жидкости , волосы и одежду моделирование , анализ метод конечных элементов , и разломы объектов.

Идея состоит в том, что специализированные процессоры выгружают трудоемкие задачи с центрального процессора компьютера, подобно тому, как графический процессор выполняет графические операции вместо основного процессора. Этот термин был придуман компанией Ageia для описания своего чипа PhysX . Некоторые другие технологии в спектре CPU-GPU имеют некоторые общие черты, хотя продукт Ageia был единственным полностью разработанным, продаваемым, поддерживаемым и размещенным в системе исключительно как PPU.

История [ править ]

Ранний академический исследовательский проект PPU [1] [2] под названием SPARTA (Моделирование физики в архитектуре реального времени) был выполнен в Университете штата Пенсильвания [3] и Университете Джорджии. Это был простой PPU на базе FPGA, который был ограничен двумя измерениями. Этот проект был расширен до значительно более продвинутой системы на основе ASIC, названной HELLAS.

В феврале 2006 года был выпущен первый специализированный PPU PhysX от Ageia (позже объединенный с nVidia ). Устройство наиболее эффективно для ускорения систем частиц , с небольшим улучшением производительности, измеренным для физики твердого тела. [4] ППУ Ageia подробно описано в их заявке на патент США № 20050075849. [5] Nvidia / Ageia больше не производит PPU и аппаратное ускорение для обработки физики, хотя теперь оно поддерживается некоторыми из их графических процессоров.

  • Академические исследовательские проекты ППУ

  • Пример анимации SPARTA

  • SPARTA Печатная плата

  • Эллада умирает фото

AGEIA PhysX [ править ]

Первый процессор в рекламе , как ППА была названа PhysX чипа, введенный с помощью собственных производственных мощностей полупроводниковой компании под названием AGEIA . Игры, которые хотят использовать PhysX PPU, должны использовать AGEIA PhysX SDK (ранее известный как NovodeX SDK).

Он состоит из ядра RISC общего назначения, управляющего массивом настраиваемых процессоров VLIW с плавающей запятой SIMD, работающих в локальных банках памяти, с коммутационной фабрикой для управления передачей между ними. Нет иерархии кеша, как в CPU или GPU.

PhysX был доступен от трех компаний по аналогии с производством видеокарт . ASUS , BFG Technologies , [6] и ELSA Technologies были основными производителями. ПК с уже установленными картами можно было приобрести у производителей систем, таких как Alienware , Dell и Falcon Northwest . [7]

В феврале 2008 года, после того как Nvidia купила Ageia Technologies и в конечном итоге отключила возможность обработки PhysX на AGEIA PPU и графических процессорах NVIDIA в системах с активными графическими процессорами ATi / AMD, казалось, что PhysX на 100% перешла к Nvidia. Но в марте 2008 года Nvidia объявила, что сделает PhysX открытым стандартом для всех [8], поэтому основные производители графических процессоров будут иметь поддержку PhysX в видеокартах следующего поколения. Nvidia объявила, что PhysX также будет доступен для некоторых из выпущенных ими видеокарт, просто загрузив несколько новых драйверов.

См. Физический движок для обсуждения академических исследовательских проектов PPU.

Технические характеристики оборудования PhysX P1 (PPU) [ править ]

ASUS и BFG Technologies приобрели лицензии на производство альтернативных версий AGEIA PPU, PhysX P1 с 128 МБ GDDR3:

  • Многоядерное устройство на базе архитектуры MIPS со встроенным аппаратным обеспечением для ускорения физики и подсистемой памяти с «тоннами ядер» [9] [10]
    • 125 миллионов транзисторов [11]
    • 182 мм 2 размер матрицы
    • Процесс изготовления: 130 нм
    • Пиковая потребляемая мощность: 30 Вт
  • Память: 128 МБ ОЗУ GDDR3 со 128-битным интерфейсом
  • 32-битный PCI 3.0 (ASUS также сделала карту версии PCI Express )
  • Сфера испытания столкновения: 530 миллионов в секунду (максимум возможности)
  • Испытания на выпуклые столкновения: 530 000 в секунду (максимальная производительность)
  • Пиковая пропускная способность инструкций: 20 миллиардов в секунду

Havok FX [ править ]

Havok SDK является основным конкурентом PhysX SDK, используется в более чем 150 играх, в том числе основных названий , как Half-Life 2 , Halo 3 и Dead Rising . [12]

Чтобы конкурировать с PhysX PPU, версия, известная как Havok FX, должна была использовать преимущества технологии нескольких GPU от ATI ( AMD CrossFire ) и NVIDIA ( SLI ) с использованием существующих карт для ускорения определенных физических вычислений. [13]

Havok делит симуляцию физики на физику эффектов и физику игрового процесса , при этом физика эффектов выгружается (если возможно) на графический процессор в виде инструкций Shader Model 3.0, а физика игрового процесса обрабатывается процессором как обычно. Важное различие между ними состоит в том, что физика эффектов не влияет на игровой процесс (например, пыль или мелкие обломки от взрыва); подавляющее большинство физических операций по-прежнему выполняется в программном обеспечении. Этот подход существенно отличается от PhysX SDK, который перемещает все вычисления на карту PhysX, если она есть.

После приобретения Havok компанией Intel , Havok FX, похоже, был отложен или отменен. [14]

PPU против графических процессоров [ править ]

Стремление к GPGPU сделало графические процессоры более подходящими для работы с PPU; DX10 добавил целочисленные типы данных, унифицированную архитектуру шейдеров и этап геометрического шейдера, который позволяет реализовать более широкий спектр алгоритмов; Современные графические процессоры поддерживают вычислительные шейдеры, которые работают в индексированном пространстве и не требуют никаких графических ресурсов, а только буферы данных общего назначения. NVidia CUDA предоставляет немного больше способов межпоточного взаимодействия и рабочего пространства в стиле блокнота, связанного с потоками.

Тем не менее, графические процессоры построены на основе большего числа более длительных задержек, более медленных потоков и предназначены для путей к данным текстуры и буфера кадра, а также низкой производительности ветвления; это отличает их от PPU и Cell, поскольку они менее оптимизированы для выполнения задач моделирования игрового мира.

Компилятор Codeplay Сито поддерживает PPU, что указывает на то , что чип Ageia PhysX будет лучшим выбором для задач типа GPGPU. Однако похоже, что Ageia вряд ли будет преследовать этот рынок.

Intel Xeon Phi [ править ]

Как и Cell, Xeon Phi находится между процессором и графическим процессором, в диапазоне между обработкой общего назначения и специализированной высокопроизводительной внутренней обработкой. При этом используются кеши, а не блокноты , но все же удается достичь высокой пропускной способности.

AMD объявила о своем долгосрочном намерении разрешить APU AMD использовать Radeon в качестве векторного сопроцессора, разделяя такие ресурсы, как иерархия кеша . Эта будущая конфигурация начала воплощаться в виде архитектуры гетерогенной системы .

PS2 - VU0 [ править ]

Хотя очень отличается от PhysX, можно утверждать на PlayStation 2 «сек VU0это ранняя, ограниченная реализация PPU. И наоборот, можно описать PPU для программиста PS2 как усовершенствованную замену VU0. Его набор функций и размещение в системе ориентированы на ускорение задач обновления игры, включая физику и ИИ; он может разгрузить такие вычисления, работая с собственным потоком инструкций, в то время как ЦП работает над чем-то другим. Однако, будучи DSP, он гораздо больше зависит от ЦП для выполнения полезной работы в игровом движке и не может реализовать полный физический API, поэтому его нельзя классифицировать как PPU. Также VU0 может обеспечивать дополнительную мощность обработки вершин, хотя это скорее свойство путей в системе, а не самого устройства.

Это использование похоже на Havok FX или физику графического процессора в том, что мощность вспомогательного модуля с плавающей запятой общего назначения используется для дополнения ЦП в графических или физических ролях.

См. Также [ править ]

  • PhysX
  • Adapteva
  • КЛЕТКА
  • Цифровой сигнальный процессор
  • Универсальные вычисления на графических процессорах (GPGPU) - для приложений существующих графических процессоров к тем же физическим задачам, для которых предназначены PPU.
  • Microsoft Robotics Studio
  • OpenCL
  • Слой абстракции физики
  • Оперативная память блокнота - относится к архитектуре распределенной памяти PPU Ageia PhysX
  • Блок обработки зрения

Ссылки [ править ]

  1. ^ С. Ярди, Б. Бишоп, Т. Келлихер, « ЭЛЛАДА: Специализированная архитектура для интерактивного моделирования деформируемых объектов », Юго-восточная конференция ACM, Мельбурн, Флорида, 10–12 марта 2006 г., стр. 56–61.
  2. ^ Б. Бишоп, Т. Келлихер, « Специализированное оборудование для моделирования деформируемых объектов », IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 13 (11): 1074–1079, Nov. 2003.
  3. ^ "Домашняя страница СПАРТА" . Cse.psu.edu. Архивировано из оригинала на 2010-07-30 . Проверено 16 августа 2010 .
  4. ^ «Эксклюзив: ASUS представляет оборудование AGEIA PhysX» . AnandTech . Проверено 16 августа 2010 .
  5. ^ "Заявка на патент США: 0050086040" . Appft1.uspto.gov . Проверено 16 августа 2010 .
  6. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2006-04-26 . Проверено 8 июня 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  7. ^ "Реклама BFG Tech для PhysX" . Максимум ПК . Будущее США . Май 2006. с. 6. ISSN 1522-4279 . Проверено 16 сентября 2009 . 
  8. ^ Nvidia предлагает поддержку PhysX для AMD / ATI. Архивировано 13 марта 2008 г. на Wayback Machine.
  9. ^ "PhysX FAQ" . Корпорация NVIDIA.
  10. ^ Николас Блахфорд (2006). «Давайте перейдем к физике: внутри физического процессора PhysX» .
  11. ^ Законные обзоры - Карта ASUS AGEIA PhysX P1
  12. ^ «Игры с использованием Havok» . Архивировано из оригинала на 2012-04-18 . Проверено 19 февраля 2007 .
  13. ^ Информация Havok FX продукт архивации 2007-03-02 в Wayback Machine
  14. ^ Шилов, Антон (2007-11-19). «Физика графических процессоров на данный момент мертва, - заявил глава отдела по связям с разработчиками AMD» . Xbit Laboratories. Архивировано из оригинала на 2011-12-01 . Проверено 26 ноября 2007 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный сайт AGEIA (больше не доступен)
  • Веб-сайт процессора AGEIA Physx (больше не доступен)
  • Проекты, использующие PhysX SDK (больше не доступны)
  • Обзор карты BFG AGEIA PhysX
  • Страница новостей и информации о Planet PhysX (больше не доступна)
  • Аппаратное обеспечение ПК: интервью AGEIA PhysX (больше не доступно)
  • Перспектива ПК: предварительная версия блока обработки физики AGEIA PhysX (больше не доступно)
  • SDK физического движка Havok FX (библиотека промежуточного программного обеспечения) (больше не доступен)
  • Набор инструментов NVIDIA CUDA и SDK
  • Набор инструментов PhysX и SDK