הטכנולוגיה שמאחורי הגרפיקה

עיבוד פיזיקלי וארכיטקטורה חדשה

תמיכה בעיבוד פיזיקלי

בשנה האחרונה היינו עדים להרבה מאוד הייפ ברשת האינטרנט לגבי המעבדים הפיזיקליים שעוררו מהומה רבה בקרב הגיימרים, שכן הם איפשרו להציג ביצועים פיזיקליים ריאליסטיים, תוך שמירה על רמת ביצועים גבוהה, על ידי נטילת עומס העיבוד מהמעבד הראשי. מעבד שכזה הוצע לראשונה על ידי חברת Ageia, ועבר אצלנו ביקורת מקיפה .
כעת, לאחר שילוב מעבד גיאומטרי בתוך ליבת כרטיס המסך, נראה כי המעבדים הפיזיקליים ייכחדו הרבה לפני שציפינו. כרטיסי סדרה 8 של NVIDIA תומכים באופן מלא בחישובים פיזיקליים בזמן אמת, מפנים עומס רב מהמעבד הראשי ובכך מקנים לו אפשרות להתמקד בדברים חשובים יותר, כגון ניהול המשחק בצורה סדירה וחישוב האינטליגנציה המלאכותית של הדמויות במשחק.
לאחר שהגענו למסקנה כי DX10 מקנה חופש רב למעבד הראשי בכך שהוא מאפשר לכרטיס המסך ליטול על עצמו חלק ניכר מהתפקידים של המעבד, נוכל להיווכח בנכונות הדבר באמצעות הגרף שסיפקה לנו NVIDIA:

אנו רואים כי הממשק החדש בהחלט חוסך למעבד העברה של הרבה מאוד מידע בכל מחזור. מדובר בשיפור חיוני, שכן עד כה המעבד הראשי התאמץ מאוד בעת עיבוד סצינות גרפיות כבדות, מה שפגע מאוד בביצועים.

ארכיטקטורת ליבת ה-G80 והחידושים הנלווים

חשוב להבין כי ארכיטקטורת הכרטיסים אותם אנו מסקרים שונה לחלוטין מהסדרות הקודמות, אך המעבדים הבסיסיים אותם הכרנו עדיין נותרו כפי שהיו.
לאחר שהבנו את השפעת הממשק החדש על ארכיטקטורת הכרטיסים החדשים מסדרה זו, נבין כי היא מבוססת על טכנולוגית ה-Unified Shaders, שעליה פירטנו בדפים הקודמים.
כדי להמחיש על מה מדובר, נביט בתמונה הבאה המייצגת את המבנה הפנימי של ליבת ה-G80:

לכל מי שהתעניין אי פעם במבנה מעבדים, אפילו הפשוטים ביותר, המבנה יהיה מוכר יחסית שכן הוא מכיל את השלבים הכלליים שקיימים כמעט בכל מעבד, בין אם הוא גראפי ובין אם הוא כל מעבד אחר. תחילת ה-Pipeline (הפעם מדובר ב-Pipeline בחומרה ולא בתוכנה) היא מלמעלה; המעבד מקבל את ההוראות מהדרייבר והופך אותן לשפה אותה יכולות היחידות השונות להבין באמצעות ה-Input Assembler. כמו כן, הוא גם מוסיף ערכים לתפעול יעיל יותר של הפקודות. היחידה הבאה הינה ה-Buffer ויחידת הבקרה הקובעת לאיזה מיחידות העיבוד לשלוח את הפקודה. כאמור כל פקודה, בין אם היא Vertex, Pixel או אפילו Geometry יכולה להתבצע בכל יחידת עיבוד, כך שהביצוע נעשה על בסיס מקום פנוי ביחידות.
בתרשים שלעיל אנו רואים 8 יחידות עיבוד ובתוך כל אחת 16 יחידות Stream Processor. יחידות אלו הן המבצעות את הפקודות, כאשר בסך הכל ישנן 128 יחידות SP, כלומר 128 שיידרים וסה"כ 64 יחידות Texture Filter.
 
הפס הירוק העובר ממוצא יחידות העיבוד וחזרה ליחידת הבקרה הראשית הוא אותו Stream Output עליו דיברנו קודם, המאפשר החזרה של שיידרים לעיבוד נוסף ללא בקשה מיוחדת של המעבד הראשי.