Edición de «Physics processing unit»

[[Archivo:SPARTA animation.jpg|miniaturadeimagen|Animación de captura de pantalla del sistema de modelado físico del hardware SPARTA.]]Una '''unidad de procesamiento de física''' (PPU) es un [[microprocesador]] dedicado, diseñado para gestionar los cálculos de [[física]], especialmente en el  [[physics engine]] de los [[videojuegos]]. Es un ejemplo de [[aceleración por hardware]].

Algunos ejemplos de cálculos que involucran una PPU incluyen [[dinámica de cuerpos rígidos]], [[dinámica de cuerpos blandos]], [[detección de colisiones]], [[dinámica de fluidos]], s[[SImulación de ropa|imulación de cabello y ropa]], [[análisis de elementos finitos]] y [[fracturación de objetos]].

La idea es que procesadores especializados descarguen tareas que consumen mucho tiempo de la CPU de una computadora, de forma similar a cómo una [[GPU]] realiza operaciones gráficas en lugar de la CPU principal. El término fue acuñado por [[AGEIA|Ageia]] para describir su chip [[PhysX]]. Varias otras tecnologías en el espectro CPU-GPU comparten algunas características con este, aunque el producto de Ageia fue el único completo diseñado, comercializado, soportado e integrado en un sistema exclusivamente como una PPU.

== Historia ==
Un proyecto académico inicial de investigación sobre PPU,<ref>B. Bishop, T. Kelliher, "[http://www.cs.scranton.edu/%7Ebishop/TCSVT.ps Specialized Hardware for Deformable Object Modeling]," IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 13(11):1074–1079, Nov. 2003.</ref><ref>S. Yardi, B. Bishop, T. Kelliher, "[http://www.cs.scranton.edu/%7Ebishop/2006acmse.pdf HELLAS: A Specialised Architecture for Interactive Deformable Object Modeling]", ACM Southeast Conference, Melbourne, FL, March 10–12, 2006, pp. 56–61.</ref> denominado SPARTA (Simulación de Física en una Arquitectura en Tiempo Real), se llevó a cabo en Penn State<ref>{{cite web|url=http://www.cse.psu.edu/~mdl/sparta/|title=SPARTA Homepage|access-date=2010-08-16|publisher=Cse.psu.edu|archive-url=https://web.archive.org/web/20100730051043/http://www.cse.psu.edu/~mdl/sparta/|archive-date=2010-07-30}}</ref> y la Universidad de Georgia. Se trataba de una PPU simple basada en [[Matriz de puerta programable en campo|FPGA]] y limitada a dos dimensiones. Este proyecto se amplió a un sistema considerablemente más avanzado basado en [[Circuito integrado de aplicación específica|ASIC]], denominado HELLAS.

En febrero de 2006, [[AGEIA|Ageia]] (posteriormente fusionada con [[NVIDIA|Nvidia]]) lanzó la primera PPU dedicada, [[PhysX]]. Esta unidad es especialmente eficaz en la aceleración de [[Sistema de partículas (software)|sistemas de partículas]], con solo una pequeña mejora de rendimiento medida para la física de cuerpos rígidos.<ref>{{cite web|url=http://www.anandtech.com/show/2001/4|title=Exclusive: ASUS Debuts AGEIA PhysX Hardware|access-date=2010-08-16|publisher=AnandTech|archive-url=https://web.archive.org/web/20100908034558/http://www.anandtech.com/show/2001/4|archive-date=2010-09-08}}</ref>La PPU de Ageia está documentada en profundidad en su solicitud de patente estadounidense n.° 20050075849.<ref>{{cite web|url=http://appft1.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PG01&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.html&r=1&f=G&l=50&s1=%2220050075849%22.PGNR.&OS=DN/20050075849&RS=DN/20050075849|title=United States Patent Application: 0050086040|access-date=2010-08-16|publisher=Appft1.uspto.gov|archive-url=https://web.archive.org/web/20200210071733/http://appft1.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PG01&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.html&r=1&f=G&l=50&s1=%2220050075849%22.PGNR.&OS=DN/20050075849&RS=DN/20050075849|archive-date=2020-02-10}}</ref> Nvidia/Ageia ya no produce PPU ni aceleración de hardware para el procesamiento de física, aunque ahora es compatible con algunas de sus unidades de procesamiento gráfico.

== AGEIA PhysX ==
El primer procesador anunciado como PPU se denominó chip [[PhysX]], presentado por [[AGEIA]], una  [[fabless semiconductor company]] . Los juegos que deseen aprovechar el PPU PhysX deben usar el [[PhysX]] [[Software development kit|SDK]] de AGEIA (anteriormente conocido como SDK NovodeX).

Consiste en un núcleo RISC de propósito general que controla una matriz de procesadores [[VLIW]] de punto flotante [[SIMD]] personalizados que funcionan en memorias locales almacenadas, con una red de conmutación para gestionar las transferencias entre ellos. No existe una [[Cache hierarchy|cache-hierarchy]]  como en una CPU o GPU.

El PhysX estaba disponible a través de tres empresas, de forma similar a como se fabrican las [[Tarjeta gráfica|tarjetas]] [[Tarjeta gráfica|gráficas]]. [[ASUS]], [[BFG Technologies]]<ref>{{cite web|url=http://www.bfgtech.com/news_8.31.05.html|title=:::News Release:::|access-date=2011-06-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20060426124859/http://www.bfgtech.com/news_8.31.05.html|archive-date=2006-04-26}}</ref> y [[ELSA Technologies]] fueron los principales fabricantes. Los PC con las tarjetas ya instaladas estaban disponibles a través de fabricantes de sistemas como [[Alienware]], [[Dell]] y [[Falcon Northwest]].<ref>{{cite magazine|url=https://books.google.com/books?id=mAIAAAAAMBAJ&pg=PA6|title=BFG Tech ad for the PhysX|date=May 2006|publisher=[[Future US]]|access-date=2009-09-16|page=6|issn=1522-4279|magazine=[[Maximum PC]]}}</ref>

En febrero de 2008, tras la adquisición de Ageia Technologies por parte de [[NVIDIA|Nvidia]] y la eliminación del procesamiento de PhysX en la PPU de AGEIA y las GPU NVIDIA en sistemas con GPU ATi/AMD activas, parecía que PhysX pasaría a manos de Nvidia. Sin embargo, en marzo de 2008, Nvidia anunció que convertiría PhysX en un estándar abierto para todos,[3] de modo que los principales fabricantes de procesadores gráficos tendrían compatibilidad con PhysX en las tarjetas gráficas de próxima generación. Nvidia anunció que PhysX también estaría disponible para algunas de sus tarjetas gráficas lanzadas, simplemente descargando nuevos controladores.

=== Especificaciones del hardware de PhysX P1 (PPU) ===

* Dispositivo multinúcleo basado en la [[MIPS (procesador)|arquitectura MIPS]] con hardware de aceleración física integrado y subsistema de memoria con una gran cantidad de núcleos<ref>{{cite web|url=http://www.nvidia.com/object/physx_faq.html|title=PhysX FAQ|date=2018-11-28|publisher=NVIDIA Corporation}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.blachford.info/computer/articles/PhysX2.html|title=Lets Get Physical: Inside The PhysX Physics Processor|author=Nicholas Blachford|date=2006}}</ref>
** 125 millones de [[Transistor|transistores]]<ref name="Legit Reviews">http://www.legitreviews.com/article/346/2/ Legit Reviews - ASUS's AGEIA PhysX P1 Card</ref>
** Tamaño de matriz: 182 mm²
** Proceso de fabricación: [[130 nanometer|130&nbsp;nm]]
** Consumo máximo de energía: 30 [[Vatio|W]]
* Memoria: 128 MB de [[GDDR3|RAM GDDR3]] con interfaz de 128 bits
* [[PCI Express|PCI]] 3.0 de 32 bits (ASUS también fabricó una tarjeta [[PCI Express]])
* Pruebas de colisión [[Sphere]] : 530 millones por segundo (capacidad máxima)
* Pruebas de colisión [[wikt:convex|Convex]]: 530 000 por segundo (capacidad máxima)
* Ancho de banda máximo de instrucciones: 20 000 millones por segundo

== Havok FX ==
El SDK de [[Havok (cómic)|Havok]] es un competidor importante del SDK de PhysX, utilizado en más de 150 juegos, incluyendo títulos importantes como [[Half-Life 2]], [[Halo 3]] y [[Dead Rising]].<ref>{{Cite web|url=http://www.havok.com/content/blogcategory/29/73/|title=Games using Havok|access-date=2007-02-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20120415152405/http://havok.com/customer-projects/games|archive-date=2012-04-15}}</ref>

Para competir con el PPU de PhysX, una edición conocida como [[Havok (software)|Havok FX]] debía aprovechar la tecnología multi-GPU de [[ATI]] ([[AMD CrossFire]]) y [[NVIDIA]] ([[SLI]]) utilizando tarjetas existentes para acelerar ciertos cálculos de física.<ref>[http://www.havok.com/content/view/187/77/ Havok FX product information] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070302132522/http://www.havok.com/content/view/187/77/|date=2007-03-02}}</ref>

Havok divide la simulación de física en física de efectos y física de juego. La física de efectos se descarga (si es posible) a la GPU como instrucciones de [[Shader Model 3.0]] y la física de juego se procesa en la CPU de forma normal. La distinción importante entre ambos radica en que la física de efectos no afecta a la jugabilidad (por ejemplo, el polvo o los pequeños escombros de una explosión); la gran mayoría de las operaciones de física se siguen realizando por software. Este enfoque difiere significativamente del SDK de PhysX, que traslada todos los cálculos a la tarjeta PhysX si está presente.

Desde la adquisición de Havok por parte de [[Intel]], Havok FX parece haber sido archivado o cancelado.<ref name="Shilov2007">{{cite web|url=http://www.xbitlabs.com/news/multimedia/display/20071119065621_GPU_Physics_Dead_for_Now_Says_AMD_s_Developer_Relations_Chief.html|title=GPU Physics Dead for Now, Says AMD's Developer Relations Chief|access-date=2007-11-26|last=Shilov|first=Anton|date=2007-11-19|publisher=Xbit Laboratories|archive-url=https://web.archive.org/web/20111201040726/http://www.xbitlabs.com/news/multimedia/display/20071119065621_GPU_Physics_Dead_for_Now_Says_AMD_s_Developer_Relations_Chief.html|archive-date=2011-12-01}}</ref>

== Referencias ==
{{Reflist|30em}}

== Enlaces externos ==
* [http://www.ageia.com/ AGEIA Official Website] 
* [http://www.hothardware.com/articles/BFG_Ageia_PhysX_Physics_Card/ BFG AGEIA PhysX Card Review]
* [http://developer.nvidia.com/object/cuda.html NVIDIA CUDA Toolkit and SDK]
* [https://developer.nvidia.com/gameworks-physx-overview PhysX Toolkit and SDK]

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