[自行整理]淺談3D新技術，物理運算單元 PPU（Physics Processing Unit）

紅塵孤鳥

繪圖卡也叫做顯示卡，從2D得時期開始，大夥都習慣說『VGA』，也就是Video Graphics Array，從字面上來看就是『影音圖形陣列』的意思，此時的VGA對整個電腦系統來說，它不過是做顯示用途，運算功能不強，大部分的運算還是要靠CPU來做。

大約是在西元1999年底的時候吧，nVIDIA推出了真正具有獨立且強大運算功能的影音及圖形運算單元，這就是赫赫有名的繪圖處理器GPU（Graphics Processing Unit），這使得CPU的負但被大大的減輕，真正3D顯像的時代開始來臨，當然這也使得nVIDIA被Intel視為潛在的強敵，原因很簡單，GPU都做出來了，CPU更是輕而易舉，而面對這樣的發展，其競爭對手ATi和3DLabs當然不能示弱，也推出了所謂的視覺處理器VPU（Visual Processing Unit）來因應。

這一陣子又出現了一個當紅炸子雞，它叫做物理運算處理器PPU（Physics Processing Unit），說到物理運算這東，主要還是透過軟體的方式來做，所以這部份還是得靠CPU老大哥來關照啦！所以說，過去這些物理運算的任務都是由CPU來完成的，而所謂『物理運算』主要包含了
• 軟、固質體動力（Soft or Rigid Body Dynamics）
• 汎用碰撞偵測（Universal Collision Detection）
• 有限元素分析（Finite Element Analysis）
• 流體動力（Fluid Dynamics）
• 毛髮模擬（Hair Simulation）
• 布料模擬（Cloth Simulation）
等複雜的物理反應作硬體加速運算。可不要以為物理運算也是由GPU或VPU包辦哦！

再看看現在的3D相關軟體可為越來越真實及精緻化，這正是因為被加入了越來越多的物理元素，例如在3D遊戲裏角色是否能穿越牆面，子彈是否擊中目標、風吹動草叢等畫面都是需要進行大量物理計算的。在遊戲世界中，電腦要即時的演算物體碰撞、下落、反轉等物理邏輯的畫面，而物理卡模式的爆炸圖像要比普通模式的絢麗的多。物體被打成不同碎片，槍口噴射出火焰，地面滿是煙霧，這種效果在過去是CPU和顯卡無法承受的，物理卡的確能給玩家帶來超凡的顯示效果。當前傑出的3D遊戲在物理卡的協助下，將會更加完美。

因此我們知道，CPU並不是專門為物理運算設計的，同時處理各種繁重的運算會使遊戲畫面速度下降，同時也限制了遊戲中出現大量的物理特效，說到這裡，那你可能會說『那有什麼關係！現在有雙核心CPU啊！』，沒錯！但你可能不知道PPU和GPU理資料的速度依然是雙核CPU處理物理資料的4-10倍，因為它們更適合專門的物理運算，而且，在未來的DX10發佈後，它們還會更加強大。

當然啦！玩家是否真的有這樣的需求呢？以現在來說，當然是未必然，因為目前多數3D遊戲軟體的相關物理運算還不置於造成系統過大的負擔，但後面微軟的Vista會加入不少的3D元素，Direct X 10也即將發表，配合硬體設備的進步，軟體有更大的發揮空間，將物理運算由CPU中獨立而出示必成為趨勢，除了目前正是發表的AGEIA之外， nVIDIA也將導入其專屬的SLI運算模式中，那ATi當然也是勢在必行啦！