کمی درباره سیستم‌های فیزیک
پردازش‌های فیزیکی به دو بخش عمده Real Time و پردازش‌های با دقت بالا تقسیم می‌شوند. پردازش‌های با دقت بالا بیشتر در فیلم‌ها و انیمیشن‌های کامپیوتری و محاسبات علمی کاربرد دارند. در این پردازش‌ها نخست محاسبات انجام و روی موضوع موردنظر اعمال می‌شوند و پس از آن، نتایج به دست آمده (برای مثال، شبیه‌سازی یک انفجار در یک فیلم) نمایش‌داده‌خواهدشد. در حالت Real Time که در بازی‌های کامپیوتری کاربرد دارد، باید نتیجه محاسبات فیزیکی در همان لحظه به کاربر نمایش‌داده‌شوند. به همین دليل و برای حفظ سرعت فریم بازی، در این حالت از محاسبات فیزیکی ساده‌تری استفاده می‌شود که البته دقت پایین‌تری نيز دارد.
سیستم‌های فیزیکی از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند. سیستم ذرات یکی از آن‌ها است که بیشتر در انفجارها و نمایش درست پخش شدن ذرات در محیط کاربرد دارد. موارد دیگری همچون دود و آب در حال حرکت نیز توسط این بخش شبیه‌سازی می‌شوند.
سیستم Ragdoll نیز انسان را همچون یک عروسک خیمه شب‌بازی در نظر می‌گیرد که از یک استخوان‌بندی ساده و چندین محل اتصال تشکیل‌شده‌است. زمانی که کاراکتری در بازی کشته شده و به روی زمین پرتاب می‌شود، این سیستم وارد عمل شده و این حرکت را شبیه‌سازی می‌کند (که البته گاهی اوقات حرکات عجیبی از آن سر می‌زند!).
همچنین این سیستم‌ها از قابلیت تشخیص موانع نیز بهره مي‌برند. البته برای کاهش بار پردازشی، به جای هر یک از اشیای موجود در صحنه، یک الگوی ساده‌تر استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، به جای یک کوزه، در محاسبات یک استوانه ساده در نظر گرفته می‌شود.

 


فیزیک یا PhysX
به‌طور معمول، انجام پردازش‌های مرتبط با فیزیک توسط پردازنده‌مرکزی صورت می‌گیرد. اما Ageia با معرفی پردازنده مخصوص پردازش فیزیک (PPU) محصولی ارائه کرد که می‌توانست پردازش‌های فیزیکی را که با استفاده از موتور پردازش فیزیک این شرکت ساخته‌شده‌بود، بر عهده گرفته و این بار را از دوش پردازنده‌مرکزي بردارد . (در تصوير نمونه‌اي از کارت فيزيک را که توسط شرکت Asus ارائه شده است را مي‌بينيد)

http://s4.picofile.com/file/7800803117/11.jpg

این ویژگی با خرید Ageia توسط NVIDIA به کارت‌های گرافیک این شرکت منتقل شد. ویژگی این قابلیت، پردازش سریع‌تر فیزیک در پردازنده‌گرافیکی در مقایسه با پردازنده‌مرکزی است که دارندگان کارت‌های‌گرافیک NVIDIA از آن بهره‌مند هستند.


PhysX می‌تواند کارهای زیر را در پردازنده‌گرافیکی انجام دهد:
- شبیه‌سازی حرکات لباس و نحوه پاره شدن آن‌ها مطابق با واقعیت
- انفجارهای طبیعی‌تر و گرد و خاک و ذرات ناشی از آن
- افکت طبیعی‌تر اسلحه‌ها
- نمایش دود و غبار اطراف اجسام در حال حرکت
- حرکت طبیعی‌تر کاراکترها
نکته‌ای که در اینجا وجود دارد این است که PhysX تنها بار پردازشی فیزیک را از روی دوش پردازنده برمی‌دارد و تأثیری در کیفیت تصویر یا افزایش سرعت فریم بازی ندارد و اغلب اوقات باعث کاهش سرعت فریم نیز می‌شود. آزاد شدن منابع پردازشی پردازنده می‌تواند عاملی برای افزایش سرعت فریم باشد. همچنین میزان کاهش سرعت فریم هنگامي که پردازش فیزیک با کارت‌گرافیک صورت می‌گیرد کمتر از زمانی خواهد بود که پردازش بر عهده پردازنده‌مرکزی است. به همین دليل هنگامي که کارت‌های گرافیک NVIDIA را در نرم‌افزار 3DMark Vantage تست می‌کنید، امتیاز پردازنده بسیار بیشتر از هنگامي است که این نرم‌افزار را روی یک کارت‌گرافیک مشابه AMD اجرا می‌کنید. در این حالت، نرم‌افزار تصور می‌کند، پردازنده پردازش فیزیک را انجام داده و از آنجا که کارت‌گرافیکی NVIDIA سریع‌تر از پردازنده‌مرکزی این‌کار را انجام داده‌است، امتیاز بیشتری برای پردازنده و در نهایت امتیاز نهایی بالاتری ثبت می‌شود.
قابلیت دیگری که NVIDIA برای دارندگان کارت‌های گرافیک خود فراهم کرده، امکان قرار دادن یک کارت‌گرافیک به صورت انحصاري برای پردازش فیزیک است. برای مثال، اگر یک کارت‌گرافیک GTX 460 دارید و نمی‌دانید با کارت‌گرافیک قدیمی 9600GT خود چکار کنید، می‌توانید 9600GT را در کنار GTX 460 قرار داده و از آن به‌عنوان پردازشگر فیزیک استفاده کنید. این دقیقاً همان کاری است که در این مقاله قصد انجام آن را داریم و در ادامه خواهیم دید، اگر یک کارت‌گرافیک GTS 450 را به‌عنوان کارت فیزیک در کنار GTX 480 و GTX 465 قرار دهیم، چه میزان در کارایی نهایی ما تأثیر خواهد داشت.

GTS 450 در نقش بچه مرشد
نمونه GTS 450 که در اختیار داشتیم، مدل ENGTS450 DirectCU TOP/DI/1GD5 ساخت شرکت Asus بود که فرکانس پردازنده‌گرافیکی آن از 783 مگاهرتز در نمونه اصلی، به 925 مگاهرتز افزایش پیدا کرده و فرکانس مؤثر حافظه آن نیز 4000 مگاهرتز است .

http://s4.picofile.com/file/7800806341/2.jpg

خنک‌کننده کارت از سری DirectCU است که از دو لوله انتقال حرارت هشت میلی‌متری که به‌طور مستقیم با پردازنده در ارتباط است، تشکیل‌شده‌است. این خنک‌کننده کم‌صدا بوده و پردازنده‌گرافیکی را به خوبی خنک می‌کند (دمای پردازنده‌گرافیکی حداکثر به 65 درجه سانتی‌گراد می‌رسید)، اما دیگر قطعات به خصوص مدار رگولاتور چهار فاز، گرمای زیادی ایجاد می‌کنند و این گرما به خوبی دفع نمی‌شود. روی MOSFETها یک خنک‌کننده کوچک قرار دارد و پشت آن نیز یک صفحه آلومینیومی قرار گرفته که با قطعات پشت کارت‌گرافیک اتصال خوبی ندارد.
توان مصرفی این کارت‌گرافیک حدود 106 وات بوده و برای راه‌اندازی آن به یک منبع‌تغذیه 400 واتی نیاز است. خروجی تصویر در نمونه استاندارد، شامل دو خروجی DVI و یک HDMI است، اما Asus تصمیم گرفته، تنها یک خروجی DVI برای این کارت‌گرافيک در نظر بگيرد و به جای خروجی دوم DVI، یک خروجی D-Sub قرار دهد. در ضمن، استاندارد 1.4a پورت HDMI امکان پخش تصاویر سه‌بعدی از طریق این پورت را فراهم می‌کند که این موضوع در کنار قیمت مناسب این کارت‌گرافيک، می‌تواند برای علاقمندان به سیستم‌های سینمای خانگی جالب توجه باشد.
با این حال، کارایی این کارت‌گرافیک برای کسانی که نمی‌خواهند بابت کارت‌گرافیک هزينه زيادي پرداخت کنند، گزینه بسیار مناسبی است.( نتایج تست‌های Lost Planet 2 و Stalker متوسط فریم‌های به دست آمده در شرایط مختلف هر تست است).

http://s4.picofile.com/file/7800805806/1.jpg

قرار دادن یک کارت‌گرافیک به‌عنوان پردازشگر فیزیک، کار مشکلی نیست. کافیست کارت‌گرافیک موردنظر را در کنار کارت‌گرافیک اصلی روی رابط PCI-Express X16 دوم روی مادربورد نصب کرده و هر دو کارت را به کمک یک پل SLI به یکدیگر متصل کنید. پس از نصب درایور کارت‌گرافیک، به کنترل‌پانل کارت‌گرافیک رفته و از قسمت مربوط به تنظیمات SLI، کارت‌گرافیک دلخواه خود را به‌عنوان کارت فیزیک انتخاب کنید (در اینجا ما GTS 450 را به‌عنوان کارت فیزیک انتخاب کردیم).
کارت‌های گرافیک اصلی ما Zotac GTX 480 و Jetway GTX 465 بودند. همچنین برای دیدن تأثیر PhysX هر کارت‌گرافیک در کارایی، تست‌ها را در حالت غیرفعال بودن PhysX نیز اجرا کردیم.

 


مشخصات فنی سیستم تست

http://s4.picofile.com/file/7800808709/javdale_2.jpg

یکی از مشکلات اصلی ما در این مقاله، پیدا کردن تست‌هایی بود که از PhysX پشتیبانی کرده و در ضمن امکان محک سيستم به صورت استاندارد براي ما وجود داشته‌باشد. در نهایت، تصمیم گرفتیم پنج تست را که در کارت‌های گرافیک NVIDIA کارایی بهتری از خود نشان می‌دهند، انتخاب کنیم. یکی از موارد جالب توجه در 3D Mark Vantage، عدم تغییر چشمگیر کارایی هنگام استفاده از کارت مجزای PhysX است و این در حالی است که با غیرفعال کردن PhysX خود کارت‌گرافیک، در امتیاز نهایی کاهش قابل توجهی ديده مي‌شود. اما استفاده از کارت PhysX در دو تست Mafia 2 و Cryostasis باعث تغيير چشمگير در امتياز نهايي مي‌شود. نتايج تست‌هاي انجام‌شده را مي‌توانيد در تصاوير  مشاهده کنيد).

 http://s4.picofile.com/file/7800806662/3.jpg

http://s4.picofile.com/file/7800807197/4.jpg

http://s4.picofile.com/file/7800807525/5.jpg

http://s4.picofile.com/file/7800807846/6.jpg

http://s4.picofile.com/file/7800808381/7.jpg

نتیجه‌گيري
تنها کاری که PhysX برای شما انجام می‌دهد، انجام پردازش‌های مرتبط با فیزیک در پردازنده‌گرافیکی است، آن هم فقط هنگامي که بازی شما از این قابلیت به خوبی پشتیبانی کرده‌باشد. این‌که در آغاز بازی، لوگوی NVIDIA نمایش‌داده‌شود، بیان‌کننده پشتیبانی بازی از این قابلیت نیست (Resident Evil 5 و Lost Planet 2 و Crysis از این جمله‌اند) و باید مانند Mafia 2 ،Batman Arkham Asylum ،Cryostasis و Mirror`s Edge به موتور پردازش فیزیک PhysX مجهز باشند. پس داشتن کارت‌گرافیکی با قابلیت پردازش فیزیک تنها هنگامي مفید خواهد بود که بازی موردنظر از آن پشتیبانی کرده و در ضمن شما نیز جزء کسانی باشید که می‌خواهید افکت‌های بازی بیشترین نزدیکی به واقعیت را داشته‌باشند.