물리 처리 장치

Physics processing unit

물리 처리 장치(PPU)는 특히 비디오 게임의 물리 엔진에서 물리 계산을 처리하기 위해 설계된 전용 마이크로프로세서입니다.이것은 하드웨어 액셀러레이션의 예입니다.

PPU와 관련된 계산의 예로는 강체 역학, 연체 역학, 충돌 감지, 유체 역학, 헤어 및 의류 시뮬레이션, 유한 요소 분석 및 물체의 파단 등이 포함될 수 있다.

GPU가 메인 CPU를 대신해 그래픽 처리를 실시하는 것과 같이, 컴퓨터의 CPU로부터 시간이 걸리는 태스크를 오프로드하는 것을 목적으로 하고 있습니다.이 용어는 Ageia가 PhysX 칩을 설명하기 위해 만든 것입니다.CPU-GPU 스펙트럼의 몇몇 다른 기술들은 이와 유사한 특징을 가지고 있지만, Ageia의 제품은 PPU만의 시스템 내에서 유일하게 완전한 설계, 마케팅, 지원 및 배치되었다.

역사

Penn[3] State와 University of Georgia에서 SPARTA(Simulation of Physical on A Real-Time Architecture)라는 초기 학술 PPU 연구[1][2] 프로젝트가 수행되었습니다.이것은 2차원으로 제한된 단순한 FPGA 기반 PPU였습니다.이 프로젝트는 상당히 더 발전된 ASIC 기반 시스템인 HELAS로 확장되었습니다.

2006년 2월에는 Ageia(나중에 nVidia에 합병)에서 최초의 전용 PPU PhysX가 출시되었습니다.이 장치는 입자 시스템을 가속하는 데 가장 효과적이며, 강체 [4]물리학에 대한 성능 개선은 미미합니다.Ageia PPU는 미국 특허출원번호20050075849에 [5]상세하게 기재되어 있습니다.Nvidia/Ageia는 물리 처리용 PPU 및 하드웨어 액셀러레이션을 더 이상 생성하지 않습니다.다만, 현재는, 그래픽 처리 유닛의 일부로부터 서포트되고 있습니다.

AGEIA PhysX

PPU라고 광고된 최초의 프로세서는 AGEIA라고 불리는 팹리스 반도체 회사에 의해 소개된 PhysX 칩으로 명명되었다.PhysX PPU를 이용하려면 AGEIA의 PhysX SDK(이전의 NovodeX SDK)를 사용해야 합니다.

로컬 뱅크 메모리에서 동작하는 커스텀 SIMD 부동소수점 VLIW 프로세서의 어레이를 제어하는 범용 RISC 코어와 이들 간의 전송을 관리하는 스위치 패브릭으로 구성됩니다.CPU나 GPU와 같은 캐시 계층 구조는 없습니다.

PhysX는 비디오 카드의 제조 방법과 유사한 3개의 회사에서 구할 수 있었습니다.ASUS, BFG Technologies [6]및 ELSA Technologies가 주요 제조업체였습니다.카드가 이미 설치된 PC는 Alienware, Dell, Falcon [7]Northwest 등의 시스템 빌더에서 구입할 수 있었습니다.

2008년 2월에 Nvidia가 Ageia Technologies를 인수하여 액티브 ATi/AMD GPU를 탑재한 시스템의 AGEIA PPU 및 NVIDIA GPU에서 PhysX를 처리할 수 없게 된 후 PhysX는 100% Nvidia에 귀속된 것으로 보입니다.그러나 2008년 3월, Nvidia는 PhysX를 [8]모두를 위한 오픈 스탠다드로 할 것이라고 발표했습니다.따라서 주요 그래픽 프로세서 제조업체는 차세대 그래픽 카드로 PhysX를 지원할 예정입니다.Nvidia는 일부 새로운 드라이버를 다운로드하는 것만으로 일부 출시된 그래픽 카드에서도 PhysX를 사용할 수 있다고 발표했습니다.

학술 연구 PPU 프로젝트에 대한 자세한 내용은 물리 엔진을 참조하십시오.

PhysX P1(PPU) 하드웨어 사양

ASUS 및 BFG Technologies는 AGEIA의 PPU 대체 버전인 128MB GDDR3를 탑재한 PhysX P1을 제조하기 위한 라이선스를 구입했습니다.

  • MIPS 아키텍처를 기반으로 한 멀티코어 디바이스로 물리 액셀러레이션 하드웨어와 메모리 서브시스템이 통합되어 있으며 "ton of core"[9][10]가 포함되어 있습니다.
  • 메모리: 128 MB GDDR3 RAM (128비트 인터페이스 탑재)
  • 32비트 PCI 3.0 (ASUS는 PCI Express 버전 카드도 만들었습니다)
  • 구면 충돌 테스트: 초당 5억 3천만 개(최대 용량)
  • 볼록 충돌 시험: 초당 530,000(최대 성능)
  • 최대 명령 대역폭: 200억/초

하복 FX

Havok SDK는 Half-Life 2, Halo 3, Dead [12]Rising과 같은 주요 타이틀을 포함하여 150개 이상의 게임에 사용되는 PhysX SDK의 주요 경쟁 제품이다.

PhysX PPU와 경쟁하기 위해 Havok FX로 알려진 에디션은 기존 카드를 사용하여 ATI(AMD Cross Fire) 및 NVIDIA(SLI)의 멀티 GPU 기술을 활용하여 특정 물리 [13]계산을 가속화하는 것이었습니다.

Havok은 물리 시뮬레이션을 효과와 게임 플레이 물리학으로 나눕니다.효과 물리학은 Shader Model 3.0 명령으로 GPU에 오프로드(가능한 경우)되고 게임 플레이 물리학은 CPU에서 정상적으로 처리됩니다.양자의 중요한 차이점은 효과 물리학이 게임 플레이에 영향을 주지 않는다는 것입니다(예를 들어 폭발로 인한 먼지나 작은 잔해). 물리 연산의 대부분은 여전히 소프트웨어로 수행됩니다.이 방법은 PhysX SDK와 크게 다릅니다.PhysX 카드가 있는 경우 모든 계산이 PhysX 카드로 이동합니다.

Havok이 인텔에 인수된 이후 Havok FX는 보류되거나 [14]취소된 것으로 보인다.

PPU 대 GPU

GPGPU를 향한 추진으로 GPU는 PPU 작업에 보다 적합하게 되었습니다.DX10은 정수 데이터 타입, 유니파이드 셰이더 아키텍처 및 광범위한 알고리즘을 구현할 수 있는 지오메트리 셰이더 스테이지를 추가했습니다.현대 GPU는 컴퓨팅 셰이더를 지원하므로 인덱스된 공간에서 실행되며 그래픽 리소스를 필요로 하지 않습니다.데이터 버퍼를 지정합니다.NVidia CUDA는 스레드 간 통신 및 스레드와 관련된 스크래치 패드 스타일의 작업 공간을 조금 더 제공합니다.

그러나 GPU는 더 긴 레이텐시, 느린 스레드, 텍스처 및 프레임 버퍼 데이터 경로, 낮은 분기 성능 등을 기반으로 구축되어 있습니다.이는 PPU 및 Cell이 게임 세계 시뮬레이션 태스크에 덜 최적화되어 있다는 것을 보여줍니다.

Codeplay Sieve 컴파일러는 PPU를 지원하며, 이는 Ageia physX 칩이 GPGPU 유형의 태스크에 적합함을 나타냅니다.그러나 Ageia는 이 시장을 추구할 것 같지 않다.

PS2 – VU0

PhysX와는 매우 다르지만 PlayStation 2의 VU0는 PPU의 초기 제한된 구현이라고 주장할 수 있습니다. 반대로 PS2 프로그래머에게 PPU를 VU0의 진화된 대체물로 설명할 수 있습니다.이 기능 세트와 시스템 내에서의 배치는 물리나 AI를 포함한 게임 업데이트 태스크의 고속화를 목적으로 하고 있습니다.CPU가 다른 것으로 동작하고 있는 동안, 이러한 계산을 독자적인 명령 스트림으로부터 오프로드 할 수 있습니다.그러나 DSP이기 때문에 게임 엔진에서 유용한 작업을 하기 위해서는 CPU에 훨씬 더 의존하며 완전한 물리 API를 구현할 수 없기 때문에 PPU로 분류할 수 없습니다.또한 VU0은 장치 자체라기보다는 시스템 내 경로의 특성이지만 추가적인 정점 처리 능력을 제공할 수 있습니다.

보조 장치의 범용 부동소수점 전력이 그래픽 역할 또는 물리 역할 중 하나에서 CPU를 보완하기 위해 사용된다는 점에서 이 사용법은 Havok FX 또는 GPU 물리학과 유사합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ S. 야디, B.Bishop, T. Kelliher, "HELAS: 인터랙티브 변형 가능한 객체 모델링을 위한 특수 아키텍처", ACM 사우스웨스트 컨퍼런스, 멜버른, FL, 2006년 3월 10일~12일, 페이지 56~61.
  2. ^ B. B. Bishop, T. Kelliher, "변형 가능한 객체 모델링을 위한 특수 하드웨어", IEEE Transactions on Circuits and Systems on Video Technology, 13(11):1074–1079, 2003년 11월
  3. ^ "SPARTA Homepage". Cse.psu.edu. Archived from the original on 2010-07-30. Retrieved 2010-08-16.
  4. ^ "Exclusive: ASUS Debuts AGEIA PhysX Hardware". AnandTech. Retrieved 2010-08-16.
  5. ^ "United States Patent Application: 0050086040". Appft1.uspto.gov. Retrieved 2010-08-16.
  6. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2006-04-26. Retrieved 2011-06-08.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  7. ^ "BFG Tech ad for the PhysX". Maximum PC. Future US. May 2006. p. 6. ISSN 1522-4279. Retrieved 2009-09-16.
  8. ^ Nvidia는 AMD/ATI Archived 2008-03-13에 대해 Wayback Machine에서 PhysX 지원 제공
  9. ^ "PhysX FAQ". NVIDIA Corporation.
  10. ^ Nicholas Blachford (2006). "Lets Get Physical: Inside The PhysX Physics Processor".
  11. ^ 정규 리뷰 - ASUS AGEIA PhysX P1 카드
  12. ^ "Games using Havok". Archived from the original on 2012-04-15. Retrieved 2007-02-19.
  13. ^ Havok FX 제품 정보 2007-03-02 Wayback Machine에 보관
  14. ^ Shilov, Anton (2007-11-19). "GPU Physics Dead for Now, Says AMD's Developer Relations Chief". Xbit Laboratories. Archived from the original on 2011-12-01. Retrieved 2007-11-26.

외부 링크