大家关心的物理处理器 有关文章

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以下为转载  作者: 广西 八戒
                PPU物理处理器技术分析  
                    
                        为游戏而生的PPU

      在游戏，特别是3D游戏中，图像的真实性往往需要使用高规格的硬件设备才能实现。在3D技术发展早期，图形芯片只能完成常规的渲染操作，而关键的建模和光照运算必须通过软件模拟的方式由CPU来完成，这种情况到1998年8月GeForce 256面世后终于得到了极大的改善，NVDIA在推出这款具有划时代意义的图形芯片的同时，还带来了全新的GPU（图形处理器）概念。GeForce 256具有硬件T&L（几何转换和光源处理）引擎，可独自完成建模和光照运算，大大降低了CPU的负担，显卡的3D效能也获得了突飞猛进的提升！

      尽管GPU的出现让CPU减轻了负担，但除了工艺水平的改进、频率的提升、管线的堆叠之外，产品自身并没有实质性的变革，CPU仍要负责图形相关的物理运算工作，游戏渲染方式依然沉闷。在这种形势下，物理运算处理器应运而生，AGEIA推出的这颗PPU的名称为PhysX。

      顾名思义，物理运算处理器是专门进行模拟物理计算的处理器，它是一个全新的硬件类别，是用于沟通虚拟电子世界和普遍存在的物理真实。比如在游戏中，当你正驾驶***在不断获得一次次胜利，争取更大战果的时候，却被前面的一片灌木丛挡住了去路，而在真实世界中会有这样的问题吗？PPU就是要改变这一现状。

      如今每款游戏大作的后面都离不开最新显卡技术的跟进、支持。GPU主要是分担部分CPU的处理工作，能有效减轻CPU的负担，并可提供更好的视觉效果及品质。但有趣的是，随着图形内容的迅速增多，CPU在一些协调管理方面的准备工作及其他任务也迅速增加，特别是物理交互环境深度和质量的增长，将会带来人工智能（IA）、游戏逻辑以及渲染的增多，GPU此时就显得有些力不从心了。这是因为GPU在处理各种图形计算的同时还要负责去运算这些物理变化，而GPU的运算性能在遇到物理处理瓶颈时就会影响到其他图形处理效果，从而直接导致画面帧速的下降。

      而在大型的3D游戏中，为了使游戏的画面更加真实，开发小组就会在游戏中设计许多接近现实的物理计算，比如：自由落体、物体运动、空气流动、力的反弹以及各种物体间的碰撞等等。但在传统的计算机中，游戏的物理运算基本上是通过物理引擎加上CPU处理后的物理参数，然后再反馈到游戏中，这种方式往往在遇到大规模的物理运算时就会出现运算瓶颈，这也就造成了游戏中一旦出现大量物理运算时画面帧速就会明显下降。

      相信用3DMark 03测试过显卡性能的玩家都记得，在3DMark 03测试画面中有这么一个场景：在树木茂密的大自然中，阳光普照，有河流和各种植物，十分漂亮。在这个场景中，画面由河流转入到岸上场景以后，大家会发现帧速下降得非常厉害，性能较好的显卡大概可保持在每秒20～30帧，而低端显卡的表现就有些惨不忍睹了……这时就需要一个专门的PPU来接管这些物理计算任务。iD Software Jhon Carmack曾说过：“我们仍然在做一些基础琐碎的事……未来的游戏将模拟天气，模拟流体，模拟空气中的粉尘……”，从中可以看出物理模拟的现实发展可行性和紧迫性。

      理解三者关系的最好方法是明白它们是如何和游戏引擎交互的：CPU只考虑如何让游戏对玩家作出反应，就好像一个大管家一样， 工作侧重点是放在渲染质量方面，主要追求单纯的视觉效果，而不是将运作效能放在第一位。PPU则着重渲染效果的“真实性”，设计成考虑对象的运动以及和虚拟世界之间的互动。但是PPU有和GPU完全不同的内部构架，PhysX拥有软、固质体动力、泛用碰撞侦测、有限元素分析、流体动力、毛发模拟及布料模拟等技术特效，可以处理相当复杂的物理运算，而传统的CPU和GPU在执行这些任务时往往无法获得足够好的效能。

      PPU的这些处理技术和GPU是完全不同的两个运算概念，因为物理运算需要十分强大的整数及浮点运算能力，而将以上这些分离出来交由PPU负责是PPU架构的最大优势，这意味着未来3D运算也将从现有的CPU、GPU配合的方式变为CPU、PPU和GPU三者共同协作。而PPU的概念也是基于这一点，它将原本使用软件技术并通过CPU运算处理的物理反应计算再提取出来，给专门负责物理运算的芯片来处理。

      比如在模拟一个大石头滚下山坡的场景时，现有的双核处理器只能处理800～1000块石头互相碰撞、反弹、急冲的景象，无法展现出更广阔的场景。而PhysX处理器专门针对这类运算设计，处理能力远远超过CPU。在模拟上述场景时，PhysX至少能同时模拟4200块石头同时滚下，而在运动的过程中，每块石头都以不同的物理条件自由下落，石头会因为高度、速度、重力及撞击而改变运动规则，它创造的完全是一个“真实”的客观世界。既然需要拥有如此强大的物理运算能力，那么拥有强大性能的双核CPU是否会更少依赖PPU的工作呢？而AGEIA则认为PPU的作用是无法替代的。AGEIA公司还表示说这远非PhysX的性能极限，在改进驱动程序之后，PhysX可将模拟的石头数量提高到惊人的32000块。可以说，PPU使游戏不再是由一个个的贴图组成，任何物体都是可移动的，它们都遵守着游戏中的物理参数，组成一个“真实”的游戏世界。



                PPU的硬件规格

      PhysX PPU的晶体管总数达到1.25亿个，功耗25W左右，采用130纳米制造工艺，而其核心面积也达到182 mm2。PPU卡采用PCI-E或者PCI接口，搭配128MB GDDR3，将接管游戏当中所有的物理计算，PPU每秒可以生成32000～50000个粒子或者刚性物体，现在的处理器＋物理引擎每秒可以生成几百个粒子或者刚性物体。

      由于AGEIA本身没有晶圆工厂，因此PhysXPPU芯片将可能交由台积电（TSMC）来负责生产，今后AGEIA也将会寻求板卡制造厂商来生产搭载PhysX PPU芯片的PCI Express ×1或×4接口（或普通的PCI接口）板卡。玩家只要将这一具有物理运算处理功能的板卡安装至计算机上的兼容接口上，通过特定的API（应用程序接口）或SDK（例如NovodeX物理引擎），玩家便可在游戏中享受硬件级加速物理反应运算的好处。目前AGEIA已经与华硕达成协议，由后者生产基于PhysX的板卡产品，相关产品可于年内上市，价格估计在249～299美元之间。如果玩家们想要感受PhysX带来的极速快感，将要付出高昂的费用。


                PPU能为我们带来什么


      PPU物理处理器算是游戏界一个全新的概念，这也是一个必然的趋势。虽然PhysX的性能强劲，但是否能得到广大游戏开发商的支持，也是广大玩家们最为关心的。PhysX的表现大家有目共睹，但是在实际游戏中的表现又会如何呢？AGEIA在发布PhysX物理处理器的同时也发布了Novodex SDK软件开发包，这款SDK也是全球第一个多线程软件开发包，可以充分发挥多核心处理器的优势。

      目前已经有包含SEGA、Ubisoft、EPIC等三家公司率先表态支持这一新技术，其中EPIC公司甚至表示将把该技术整合到他们开发中的次世代Unreal 3.0引擎上。Unreal 3.0引擎也是Xbox360主机的指定3D引擎工具，由此可以看出微软对PhysX的前景是十分看好的。同时在E3大展上，索尼也宣布它的次世代主机PS3也会和Xbox360一样提供对PhysX的支持，看来物理处理器将成为下一代3D游戏平台的主流配置。

      可以说在短期内PPU所带来的最大变化将是游戏特效，因为以目前的GPU硬件技术，游戏开发者已经很难整合环境和其他元素。打个比方来说，一阵冷风吹过一片寂静的树林，树木将随风摇摆，树叶发出沙沙响声，百叶窗发出被风吹打的巨响，修道士手拿火把穿过古墓，他的长袍很真实地随风摆动，女主角所骑的马的尾巴也自然摆动。当前面的城堡突然爆炸时，飞溅出来的碎石冲倒街上的围墙，这些特效将会让游戏真实感跃上一个台阶，同时基于物理模拟的视觉将会彻底改变此前单调乏味、事先制作的动画效果。

      此后，物理计算将会在真正游戏过程中发挥作用，可以预见，一个场景里的人物可以从几个到几十个甚至上百个之间变化，各自有自己独立的物理和逻辑特征，可玩性、真实性将是此前任何一款游戏都无法比拟的。

               写在最后
可以说，PPU物理处理器是自GPU出现以来最大一次3D硬件技术的变革，我们相信PhysX将会使PC游戏获得巨大创新，同时也将会重燃游戏开发者的激情和创意，他们将创造出生动的游戏玩法和真实游戏环境。

      对于PPU的推广来说，目前最大的困难就是其价格，AGEIA方面表示PhysX的价格大约会在100～400美元之间，显然这个价格不是绝大数玩家所能承受的，它已经和一块顶级显卡的价格相当了。我们相信，极少有玩家会因少数几款游戏而花重金去购买PhysX，这正是PPU发展道路上一个比较棘手的问题。同时，游戏厂商是否会及时跟进也仍是个谜，毕竟缺少游戏支持，PPU的实际意义就不大了，而且ATi、NVIDIA也不会坐视不管自己的领土被别人蚕食，相信它们会拿出相应的解决方案。.

该用户已被禁言

ppu还是有点超前，面对已经快要榨干现有gpu的游戏画面，增加更多具有物理特性的可交互的物体会增加gpu的负担，pc版的graw就是如此，增加ppu开启物理效果后帧数不升反降，爆炸碎片太多了。
下一代显卡面世前，ppu还是无法真正发挥他的实力

贪婪水鬼

在这里声明一下，任何硬件理论技术分析文章都是废话，我只相信自己眼睛看到的

hunterdol

PPU是个短命的主啊，即使能计算出来百万个小颗粒，GPU来不及渲染有什么用。。。

壬生狼冲田

对硬件没兴趣
`````````

abe1911

CPU貌似越来越闲了 可以把风扇拿掉放瓶绿茶在上面休闲一下（玩笑话……有点冷）

不过这东西很有意思 成本降下来 软件支持多一些 还是很有戏的…………

calvinchi

沒想到A9竟然會變成PC技術論壇了

该用户已被禁言

下面是引用calvinchi于2006-05-15 17:53发表的:
沒想到A9竟然會變成PC技術論壇了

是游戏机越来越像pc了还是pc越来越像游戏机了呢？
  

costalam

PPU將是兵家必爭發展項目.............

killzone000

下面是引用calvinchi于2006-05-15 17:53发表的:
沒想到A9竟然會變成PC技術論壇了

神级人物比比皆是 开眼了