Stolní herní konzole 7. generace z HW pohledu

Co je RTX AI

Web Světhardware.cz přináší velký přehled o NVIDIA RTX AI ve vašem počítači a popisuje spolehlivou a bezpečnou cestu, jak si na svém počítači vytvořit lokální umělou inteligenci.

Již řadu let se nejen na Internetu vedou dalekosáhlé debaty zaměřené na různá srovnání, úvahy a recenze ohledně počítačů a stolních herních konzolí. Diskutuje se o podílu obou rozdílných platforem v herním průmyslu, o počtu jejich recenzí v tištěných nebo internetových médiích, zastánci jedné strany kritizují druhou a naopak, zdůrazňuje se, co umějí a neumějí atd. Když bychom se omezili na poslední sedmou generaci uvažovaných zařízení, setkáte se nejčastěji se starším modelem

Xbox 360

od

Microsoftu

a novějším

PlayStation 3

(dále PS3) od

Sony

. Třetí s výkonem nesrovnatelně menším je

Wii

od společnosti

Nintendo

.

Zarytí zastánci herních konzolí bývají ve svých názorech neústupní a jediné na čem se shodnou je to, že zastávají negativní postoj vůči klasickým (herním) počítačům. A platí to samozřejmě i naopak. Například při pohledu na výsledky nedávné ankety "Jak pořizujete software pro osobní potřebu?" na Světu hardware, má softwarové pirátství na oblíbenosti PC nepochybně velký význam. Ovšem něco podobného funguje i v případě konzolí. Stačí si u svého Xboxu 360 respektive DVD-ROM mechaniky přehrát upravený FW a můžete začít vesele porušovat zákony. V řadě případů jste také mohli narazit na nesmyslné, lživé a zavádějící informace, protože těch skutečných a pravdivých (technických) bylo v minulosti dost málo. Herní průmysl neustále roste a produkuje astronomicky vysoké zisky. Mezi nejvýznamnějšími výrobci panuje obrovská rivalita a počítá se doslova každý prodaný kus (herní titul či hardware). Dnes je v tomto ohledu situace trochu lepší, ale stále je možné se setkat s tím, že se srovnává nesrovnatelné.

Ač jsou všechny tři konzole postaveny na

odlišné

architektuře, stále je někdo nesmyslně srovnává a závěrem bývají doporučení, že je lepší Xbox 360 nebo PlayStation 3. Třešničkou na dortu jsou mnohdy "zajímavé" hodnoty o operacích v plovoucí řádové čárce, propustnosti pamětí a systémové sběrnice atp., jež samy o sobě nemají přílišnou vypovídací hodnotu. Takto to brát nelze a jak jsme zmiňovali v

úvodním článku

k tématu "

Kdo si hraje, nezlobí

", nejvíce záleží na chuti každého uživatele. V tomto článku vám proto nabídneme detailnější technický rozbor týkající se hardwarového vybavení vybraných stolních herních konzolí (pozn.: Wii se dočká stručnějšího přehledu ke konci článku). Důraz je kladen na procesorové a grafické řešení a také paměťový subsystém. Která konzole nakonec získá vaše sympatie, je už na vás samotných.

Procesorová řešení u PS3 a Xbox 360

PS3 je tvořen procesoremCell Broadband Engine

, za nímž stojí společnosti IBM, Toshiba a Sony. Pracuje na frekvenci 3,2 GHz a tvoří ho jedno 64bitové jádro PPE (Power Processor Element), jež disponuje pamětí 64 kB L1 a 512 kB L2 cache. Dále je to typicky osm SPE (Synergistic Processor Element) jednotek, přičemž aktivních je pouze sedm. Jedná se o tzv. APU (Attached Processor Units). Ty jsou typu RISC s vlastní instrukční sadou a lokální pamětí o velikosti 256 kB (7x 256 kB). Cell BE dokáže pracovat i při vyšší teplotě jádra (< 85 °C), má 234 milionů tranzistorů a je vyráběn 90nm SOI (Silicon on Insulator) výrobním procesem.

- Cell Broadband Engine (klikněte pro zvětšení) -

První šestice SPE je přiřazena náročnějším výpočetním úlohám, sedmá SPE má na starosti bezpečnost běžícího operačního systému. Sony dále uvádí, že osmý neaktivní Synergistic Processor Element tvoří funkci zálohy a je rezervován pro případ nefunkčnosti jiného (je redundantní). PS3 s procesorem Cell Broadband Engine dosahuje 204 GFLOPS při jednoduché přesnosti výpočtu s plovoucí desetinnou čárkou a 15 GFLOPS při dvojité přesnosti. Celkový počet operací v plovoucí řádové čárce za sekundu je tedy 219 G

FLOPS

(lze se setkat i s hodnotou 218 GFLOPS). Jednotlivé vektorové procesory mohou pracovat nezávisle, ale také společně a data lze mezi ně libovolně distribuovat. S jádrem jsou spojeny rychlou vnitřní sběrnicí EIB (Element Interconnect Bus). Celou situaci dokumentuje přiložený obrázek pod textem (pozn.: prototyp Cellu má architekturu 8/1/1/1 -> SPE/PPE/L2/FlexIO).

- Cell Broadband Engine v PS3 (klikněte pro zvětšení) -

Ještě bychom se krátce pozastavili u výrobního procesu Cellu a s tím související relativní spotřeby. Na japonském webu watch.impress.co.jp se objevily informace, že by nový

PlayStation 4

měl být postaven opět na čipu Cell, avšak notně vylepšeném. Je s tím spojen

45nm

výrobní proces. Jistě si každý z vás vzpomíná na dlouhé vlasy paní správcové, historky hlučného Pepina a další nezapomenutelné drobnosti v nestárnoucí české lyrické komedii Postřižiny v režii Jiřího Menzela. Stejně jako byla Maryša posedlá módou zkracování, tak i výrobci hardwaru touží v našem případě po jeho zmenšování, což stojí nemalé finanční prostředky. Vše dokumentuje přiložený screen, jenž znázorňuje výrobní procesy čipu Emotion Engine z PS2 s Cell Broadband Engine v PS3.

- Srovnání výrobních procesů u PS2 (EE) a PS3 (Cell BE) -

Jak jsme vás informovali v naší

zprávě

, společnosti IBM, Sony a Toshiba se v dubnu letošního roku vyjádřili, že procesory IBM Cell budou již brzy vyráběny

45nm

SOI procesem. Výsledkem by měla být

nižší spotřeba

,

zmenšení plochy jádra

,

dosažení vyšších taktů při menším napájecím napětí.

Pro srovnání uvádíme obrázek, kde jsou pro každou SOI technologii Cellu BE všechny důležité rozměry přehledně vyobrazeny.

- Podrobné srovnání jednotlivých SOI technologií Cell Broadband Engine (klikněte pro zvětšení) -

Jak víme z úvodního článku nebo z

přehledu

aktuální nabídky stolních herních konzolí, PS3 bylo vyrobeno v rozdílných konfiguracích. Navíc je vše rozděleno na regiony. Verze s HDD 60 GB (CECHCxx) disponovala Celly s 90nm výrobním procesem a spotřebou při maximálním vytížení až 180 Wattů. 40GB varianta s modelovým značením CECHGxx, CECHHxx obsahovala "65nm Celly". Při maximálním vytížení se udává spotřeba až 135 Wattů. Stejně tak CPU v zařízeních s 80GB (CECHKxx, CECHMxx) a 160GB (CECHPxx) pevným diskem byly vyrobeny 65nm výrobním procesem, ovšem spotřeba nepřesahovala hodnotu 110 Wattů.

- Graf znázorňující simulaci spotřeby Cellu v závislosti na jeho frekvenci s ohledem na výrobní proces (klikněte pro zvětšení) -

Nyní se podíváme na

CPU

(XCPU)

v Xbox 360

. Jeho srdcem je procesor

IBM Power

, jehož architektura je tvořena

třemi

samostatnými

jádry Power4

. Frekvence každého z nich je 3,2 GHz. Vychází ze struktury PowerPC, kde se každé jádro umí chovat jako dual-core. V konečném účtování dokáže zpracovat 6 samostatných vláken programu najednou (obsahuje 2 thready nebo-li 2 vlákna programu na jádro). Jednoduše řečeno se jedná o trojici symetrických dvoujádrových procesorů na bázi IBM PowerPC. XCPU obsahuje 165 milionů tranzistorů, z čehož vyrovnávací paměť L2 cache zabírá 48 milionů. Ta je sdílena všemi jádry, která obsahují vždy po jedné VMX-128 vektorové jednotce. Pro výrobní proces centrální procesorové jednotky je rozhodující kódové označení základní desky uvažované konzole.

90nm

SOI technologii disponují revize

Xenon

a

Zephyr

.

Falcon

,

Opus

,

Jasper

a pravděpodobně i

Valhalla

zahrnují

65nm

SOI proces.

- Rozvržení jednotlivých částí procesoru Xbox 360 (XCPU)-

XCPU klade důraz na výkon při operacích s plovoucí desetinou čárkou za pomoci několika

FPU

(Floating Point Unit) a SIMD (Single Instruction Multiple Data) vektorových jednotek v každém jádře podporující SMT (Simultaneous multithreading) pro zvýšení paralelního výkonu. Mimo jiné ho tvoří primární části

Integer Unit

,

Load/Store Unit

,

Branch Unit

,

VMX Floating Point Unit

,

VMX Permute Unit

,

VMX Simple Unit

a

Scalar Floating Point Unit

. Komunikace s grafickým jádrem je zabezpečena pomocí hlavní FSB sběrnice rychlostí 10,8 GB/s pro každý směr. Výše popsané teoretické záležitosti jsou dobře viditelné na blokovém schématu níže. Výrobce uvádí výkon 115 GFLOPS (počet operací v plovoucí řádové čárce za sekundu).

- Schematické znázornění XCPU (klikněte pro zvětšení) -