מעבדים ייעודיים – מי באמת צריך את זה?
הנפצת השנה: מעבדי עזר למעבד הראשי
מאת: מור שובל
לב ליבו של כל מחשב הוא המעבד הראשי שלו (CPU), והשנה ניסו חברות רבות לשכנע אותנו שהמעבד שלנו לא מספיק טוב וכדאי לנו לעזור לו. לא מספיק טוב, לא בגלל שהוא איננו חזק או מהיר דיו, אלא לא מספיק טוב כי הוא לא ייעודי. וכך, בין לילה, נולדה מילת קסם חדשה – "מעבד ייעודי".
הרעיון מאחורי המעבדים הייעודיים הוא מוכר, די פשוט, וניתן למכור אותו גם לילד בן 8 – ככלל, מעבד אשר תוכנן לעשות משימה אחת בלבד, לרוב יעשה אותה טוב יותר ממעבד כללי באותם סדרי גודל, שאמור לדעת לבצע הכל.
למעשה, בכל מחשב נמצאים כבר היום כמה וכמה מעבדים ייעודיים במקומות שונים, והמעבד הראשי לא מבצע את כל העבודה גם בהווה. כרטיס האצת הגרפיקה למשל, או בשמו המוכר יותר – כרטיס המסך, הוא כרטיס שתוכנן במיוחד לצרכי עיבוד גרפיקה. בהספק נמוך יותר, עם תדר שעון קטן בהרבה ומעט זיכרון (אך זיכרון ייעודי שתוכנן במיוחד לצרכים אלו), יכול כרטיס מסך, גם הפשוט ביותר, לספק ביצועים גרפים טובים בהרבה מאלו של המעבד הראשי – פשוט כי הוא תוכנן מאפס במיוחד למטרה זו.
המאיץ הראשון, שלמעשה פתח את החגיגה השנה, היה כרטיס האצת הפיזיקה. לאט לאט נכנסים למשחקי המחשב יותר ויותר אלמנטים של עיבוד פיזיקלי, כמו נפילות של חפצים, תנועת גופים ברוח, פיצוצים ריאליסטים, אפקטים של עשן ועוד. בהנחה שבעתיד נראה עוד משחקים כמו Half Life 2 או Company Of Heroes, בהחלט ניתן לצפות שהמגמה הזו תמשיך, וכבר היום ניתן לומר שתוספת האלמנטים הפיזיקליים היא לפעמים יותר מסתם "Eye Candy" ותורמת לא מעט למשחקיות ולאורך החיים של המשחקים.
אך כמובן שלא רק משחקים דורשים חישובים פיזיקליים רבים, והתעניינות בנושא מגלים גם גופי מחקר, אוניברסיטאות ושאר גופים אשר עורכים סימולציות רבות. כל האפקטים, החישובים והתוספות הללו דורשים לא מעט כוח עיבוד, שברוב המקרים נלקח מהמעבד הראשי – אלא אם יש לכם כרטיס עיבוד פיזיקה (ולא פחות חשוב, התוכנה פותחה ותוכננה עבור כרטיס שכזה).
כיום קיימות שתי חברות המתמחות בפיתוח מנועים פיזיקליים, המאפשרים ליוצרי משחקים ותוכנות לשלב אלמנטים של פיזיקה במשחקים בקלות – Havok ו-AGEIA. שני המנועים שונים במהותם, מבצעים את חישובי הפיזיקה בצורה שונה, מאפשרים תוספות שונות לחלוטין לתוכניות ודוגלים בשיטות שיווק ועלות שונות עבור מפתחים אשר רוצים להשתמש בהם.
המעבד הפיזיקלי (PPU, עבור Physics Processing Unit) הראשון שהוצג בשוק, היה מעבד ה-PhysX של חברת AGEIA, וניתן כבר היום לקנות כרטיסי האצה המבוססים עליו (את הביקורת שלנו על כרטיס ה-PhysX של ASUS תוכלו לקרוא במדור הביקורות שלנו). מהצד השני כבר עומדות המתחרות של AGEIA, יצרניות המעבדים הגראפיים NVIDIA ו-AMD-ATI, אשר הכריזו על פתרונות משלהן שיאפשרו לשלב האצת פיזיקה על גבי כרטיסי מסך, כך שמשאבים לא מנוצלים יופנו למקומות דרושים.
הפתרון של AGEIA נראה היום מפותח יותר, אולם הוא יקר, ומעט משחקים תומכים בו. אנו צופים שכאשר הטכנולוגיה תתפתח, תיכנס כסטנדרט למשחקים,ותמיכה במנועים הפיזיקליים תתווסף ל-API כלליים (כמו ה-DirectX של מיקרוסופט), תוספת הפיזיקה תהפוך להיות טכנולוגיה גם לשוק הביניים. עוד אפשרות שלנו נראית סבירה מאוד, היא שמאיץ הפיזיקה יתמזג באמת אל תוך רכיב אחר במחשב, כרטיס המסך או המעבד, בדומה למה שקרה למאיץ התלת מימד ששולב בכרטיס המסך, מספר שנים לאחר שהומצא על ידי 3DFX בסדרת ה-Voodoo.
מעבד ה-PhysX של AGEIA
מעבד הפיזיקה הוא אולי הדוגמא הבולטת ביותר למאיצי עזר השנה, אולם הוא לא היחידי.
חברה ישראלית בשם AISeek הכריזה השנה שהיא עובדת על פיתוח כרטיס המאיץ חישובי בינה מלאכותית ומוריד עומס חישובי מהמעבד הראשי. בעזרת מעבד ה-Intia שלה, מנסה החברה לפרוק משימות מן המעבד. על פי AISeek, מעבד ה-Intia אמור לבצע פעולות קטנות הקשורות בבינה מלאכותית פי 100-200 מהר וטוב יותר ממעבד כללי רגיל.
שוב, היעד הוא בעיקר משחקי מחשב אך גם סימולציות מחקר שונות הדורשות הרבה פרטים "חושבים". מהחברה נמסר לנו שהיא עובדת גם על גרסה חזקה וייעודית לשרתים, אשר תוכל לסייע לשרתי משחק המטפלים באלפי שחקנים במקביל. המאיצים עוד לא נמצאים בשוק, ויש לפנינו עוד כשנה של פיתוח לפני שנראה כרטיסים כאלו בחנויות.
מעבד ייעודי זעיר וחלש הקיים ברוב רובם של המחשבים כיום, הוא כרטיס הרשת. ואולם, בחברת Bigfoot Networks האמריקאית החליטו שיש מקום גם לחומרה ייעודית נוספת על כרטיס הרשת, והם שיחררו השנה את כרטיס ה-KillerNIC M1 – כרטיס רשת מיוחד ליישומים של משחקי מחשב, הכולל מעבד 400MHz ו-64MB של זיכרון PC-2100 DDR.
הכרטיס, שעולה בחו"ל מעל ל-1,000 שקלים, אמור להסיר את עול הטיפול בתקשורת מהמעבד הראשי, ולאפשר פינגים (זמני תגובה) נמוכים, ביצועים גבוהים, ודיוק של 1:1 במשחקי רשת.
אך האירוניה בכרטיס זה היא שעל פי מבחני ביצועים שערכו לו אתרי חומרה מעבר לים, הוא יעיל במיוחד במערכות מחשב ישנות וכמעט שלא בא לידי ביטוי במערכות חזקות יותר – אם כי לפי תג המחיר דווקא בעלי המערכות החזקות שכבר יש להם הכל, הם קהל היעד העיקרי שלו.
ה-KillerNIC M1 של Bigfoot Networks
ומה לגבי חומרת סאונד ייעודית? לכולנו יש במחשב כרטיסי קול שונים ובשוק קיימים גם כרטיסי הרחבה המיועדים במיוחד לחוויית אודיו משופרת (כמו סדרת ה-X-Fi של Creative שסיקרנו בעבר או הכרטיסים החדשים של Razer). אולם נראה שדווקא בתחום זה רוב רובו של השוק מסתדר עם הפתרון הבסיסי הקיים על גבי כל לוח אם היום, פתרונות אשר התחילו בשנים האחרונות להציג איכות וביצועים לא רעים בכלל.
ככלל, כרטיסי הקול סובלים מבעיה שקיימת ללא מעט כרטיסי חומרה ייעודית – הם דורשים השקעה אשר לרוב הייתה מספקת תוספת ביצועים גדולה יותר אם הייתה הולכת לחומרה הבסיסית של המחשב – זיכרון גדול יותר, מעבד מהיר יותר או מסך איכותי יותר. אין זה אומר שמי שצריך ודורש את החומרה הייעודית לא יפיק ממנה תועלת, אלא רק שלרוב המשתמשים כדאי יותר להשקיע את כספם בדברים אחרים – וזה לא משמח את החברות.
ולאן השוק הולך? כרגיל, הנבואה ניתנה לשוטים ורק הזמן יגיד מי צודק היום. חברות המעבדים צועקות בקול גדול כבר זמן רב שכיום, בעידן ה-Multi Core, אין צורך בכל כך הרבה חומרה ייעודית, וניתן לסמוך על המעבד שיבצע את עבודות העיבוד, במקביל ובמהירות. לטענת החברות, בעזרת תכנות נכון ומנועים מוצלחים, ניתן להקצות ליבות של המעבד לביצוע העיבוד הפיזיקאלי או חישובי הבינה המלאכותית. למעשה, לאחר רכישת ATI, הודיעה AMD שהיא עובדת על דור חדש של מעבדים שישלב בתוך המעבד המרכזי גם את חישובי הגרפיקה והתצוגה, וכך יחליף את המעבד הייעודי המבוסס ביותר בשוק – כרטיס המסך.
