【西川善司】PLAYSTATION4图形讲座（前篇）

该用户已被禁言

原文：西川善司
翻译：Trace
校对注解：千里马肝


2月21日正式发表（当地时间）


  在美国纽约举办了Play Station 4（PS4）的发布会。虽然还有很多不确定的部分，但从当天发布会上公开的和笔者采访取得的信息当中，都是围绕产品规格进行解释，那么就试着从图形的角度上来预测一下PS4时代的游戏会变成怎样的吧！


PS4的图形性能大约是PS3的8倍！


在纽约市内的剧场举行的[PlayStation Meeting 2013]的照片。与E3等展览中举行的发布会相比，虽然会场规模稍微小了一点，但会场内的气氛相当热烈。

  首先，整理了一下当天发表的PS4产品规格的相关资料。PS4的处理器采用了AMD的APU。APU是[Accelerated Processing Unit]的缩写，是以最重视消耗电力和性能的平衡来进行设计的，CPU和GPU集成到1个芯片里的整合型处理器。

【千里马肝注：记得几年前在ATI的时候，那时候R600刚上市，公司就开始讨论GPGPU，一直到现在的APU。不论是Multi Core还是Many Core，其目的就是计算量更大，并行能力更强，集成度更高，数据传输更快。而演变的所带来的，在一开始应该是北桥的消失，最后的结果应该是原本由于CPU的不足而独立出去的GPU，未来可能会分久必合，而归于一统。】

  然而，提供给PS4的APU并不是AMD现有的产品，而是AMD预定在2013年内发布的面向笔记本电脑，使用28纳米制造工艺[Kabini]时代技术为基础的，特别定制的APU。

[PS4的核心处理器]

PS4上采用的是和Kabini同时代的APU，但是和面向PC的产品规格不同。


PS4的CPU是Kabini同时代APU中采用的Jaguar（美洲虎）架构。

  PS4采用的CPU，Kabini核心APU中预定搭载的是Jaguar时代的64位CPU，搭载了8个核心。在这次发布中，运行频率虽然没有确定，但我感觉应该在2Ghz左右。因为Jaguar核心有针对电力性能的效率部分的设计，所以估计没有很高的运行频率。

  GPU同样采用了AMD的新世代GPU核心架构[Graphics Core Next]（以下简称GCN）。在这次的发表中，PS4的GPU，GCN的计算单元（Compute Unit，以下简称CU）由18个构成。GCN Compute Unit，每一个都是把16个32位浮点小数向量处理器（流处理器Stream Processor，以下简称SP）作为1个单元，总共包括4组(SIMD)单元的构造，所以PS4的APU整体内，是打造了16个X 4组 X 18 CU = 1152个的SP。

  SP的个数是1152个的话，可以说是在同时代GCN核心的AMD GPU产品中，介于RADEON HD 7000系列的RADEON HD 7850（SP = 1024）和RADEON HD 7870（SP = 1280）之间的规格。也就是AMD RADEON最高级的RADEON HD 7900的水准。如果考虑到作为至尊的RADEON HD 7970搭载了2048个SP，PS4的图形性能可以达到它的一半以上的样子。

[AMD RADEON]

上图是AMD RADEON HD 7870的架构图。PS4中所采用的，可以想像成刚好从这张图里取掉两个[GCN Compute Unit]的配置就可以了。


AMD RADEON HD 7000系列中最高级的RADEON HD 7970。相对PS4的GPU SP = 1152个，RADEON HD 7970的SP = 2048个。作为面向高端PC的GPU，有着大约是PS4两倍的性能。

  这次发布的信息中，有[PS4的GPU性能是1.84TFLOPS]。因为是GCN核心的信息，所以如果在[SP = 1152个]，[用GCN架构，SP在1个时钟内进行1次乘积累加计算((Multiply and ACcumulation)（2ops）]这样的假定下进行推算，那么可以推导出（1.84TFLOPS÷2）÷1152=大约800MHz这样的运行频率。如果考虑到RADEON HD 7850的核心频率是860MHz，那么这是比较真实的数值。

  同样在这次发布的信息中，PS4的内存容量公开是8GB。这些是CPU和GPU共有的形式来使用，所谓的UMA（Unified Memory Architecture统一内存架构），这个构造对游戏机来说是并不少见的。另外，在PS3(UMA)中，CPU使用的主内存为256MB，GPU使用的图形内存256MB来分配的。

  PS4的内存类型为GDDR5。虽然内存总线带宽没有公开，但一般认为是256位，用这个值来假定，从公开信息的内存带宽是176GB/s反向推算内存运行时钟频率就是176GB/s÷（256bit÷8）=5.5GHz，这就导出了接近近来的GDDR5内存规格时钟值（data rate）。

[PS4的架构]

上图是在PS4发表会上解说架构的照片。因为可以说是搭载了X86系列CPU的游戏机，所以会有很多人会回忆起初代的XBOX吗？

  关于有很多读者在意的[相对PS3有怎样的图形性能]部分也有提到。

  首先，要是翻回2005年当时的本连载里的PS3规格解说中的报道，在SCE正式规格说明上有[PS3的图形性能有1.8TFLOPS]。而这次发表的PS4的图形性能值是1.84TFLOPS，难道几乎没有怎么进化吗？

  但是，PS3所谓的1.8TFLOPS，因为要和XBOX360进行机能值上的比拼，市场营销鼓吹的[机能大幅度提升的值]，在当时就对其可信性有很大的疑问。可以用[PS4的GPU = 1.84TFLOPS]作为计算标准，试着再次计算PS3的GPU的性能值。

  PS3的GPU，RSX的基本架构是 NVIDIA的GPU，GeForce 7800 GTX。它的顶点着色器有8个，像素着色器有24个，在顶点着色器上有1个4way SIMD，像素着色器上搭载了2个4way SIMD。各个SIMD计算器能够在每1个时钟内做一次计算乘积累加（2ops），所以RSX的动作时钟可以达到500MHz，如果这样来计算FLOPS值就是：
顶点着色器：（4way SIMD X 2ops）X 8个 X 500MHz = 32 GFLOPS
像素着色器：（4way SIMD X 2ops X 2个）X 24个 X 500MHz = 192 GFLOPS
可以说总共有224GFLOPS。因为PS4的GPU有1.84TFLOPS，那么：
1.84TFLOPS÷0.224TFLOPS = 大约8.2倍

  这样可以推算出PS4的图形性能大约是PS3的大约8倍多。
  顺便说一下，PS3的显存性能值是22.4GB/s，所以176GB/s ÷ 22.4 = 大约7.9倍
  这样就很清楚了，与图形性能一样被提高了8倍左右。虽然说[PS4的图形性能是PS3的8倍]，但目前PS3采用的方案不好么(应该是指后面提到的被废弃CELL技术)?


在PS4上舍弃CELL处理器的理由


在PS3发布时期公开的CELL处理器的印象照片。

  话说，大概很多的读者都对于[为什么PS4不再是以CELL处理器为基础的架构了呢？] 有疑问，这是因为CELL处理器的未来被关闭了。

  笔者在PS3登场后从各方面采访获得的信息中，得到了[CELL处理器的架构可以扩展联动，即使在PS4以后也能以CELL处理器为基轴来促进进化]的路线图。

  在当时CELL处理器是非常创新的，作成了把擅长不同领域架构的处理器集成在1个芯片上的[异构混合型多核处理器]的倾向。

  进一步提高了在面对庞大数据时，使用通用处理器的[数据并行处理]的概念的认知度。要说起[在意想不到的地方产生意想不到的事]，那么CELL处理器的兴起， 后篇描述的GPGPU解决方案也搭上了顺风车。

  CELL处理器的灵感，虽然动摇了处理器的世界，但是CELL处理器本身并没能完成这些扩展。

  在PS3发售两年后，也就是2008年，索尼把长崎的CELL处理器生产工厂卖给了东芝。在那之后，东芝开发搭载CELL处理器的电视并没有热销。到2010年，索尼又希望买回并开始交涉，最终达成了[虽然不需要，但还是要紧密合作]的意向。

  CELL处理器虽然是索尼，东芝，IBM三家公司联合开发的产品，但架构的大体上是IBM设计的，虽然采用在超级计算机[RoadRunner]里的表现很好，但之后IBM也对架构的进化变的消极了。总之，2010年，推进次世代型CELL处理器的开发被冻结了。

基于CELL处理器的GPU设计方案

留在专利文件中，基于CELL处理器的GPU设计方案。PS3开发时，直到发售前，东芝都一直在开发这种形式的面向PS3的独立GPU。

  在PS3中搭载的CELL处理器，主CPU的PPE（PowerPC核心）有1个，超高速128位SIMD形RISC处理器SPE（Synergistic Processor Element）有8个（其中的一个不运转），虽然PS3版是这样的构成，但开发中的次时代型CELL处理器，据说PPE有两个，SPE有32个。

  顺便说一句，当初PS4，据说是对基于英特尔的CPU×GPU的混合处理器[Larrabee]进行了开发讨论，但在2010年，英特尔冻结了Larrabee项目，所以这个方案也不能实现了。

[英特尔的Larrabee]
  
英特尔的[Larrabee]，当初是以[让图形渲染管线回归到软件渲染上]作为命题来推进开发的，但是开发受到了挫折，而实际上开发其实已经中止了。在向相关人员的采访中，PS4可采用的处理器中被认为最有力的就是这个Larrabee。

  PS4的开发在[各种意义]上都是艰苦的道路。还有，不得不舍弃掉CELL处理器的PS4，还舍去了和PS3在硬件等级上的兼容性。但是，作为索尼，预告会用云游戏(Cloud Gaming)的形式提供PS1，PS2，PS3的游戏。[过去的软件资产会用云游戏的形式提供]就成了PS4世代的[兼容性]战略。

sonywdc

前排占位。

这种文章看不懂

steven1983

看这种东西比较吃力，还是需要实物直观体验

该用户已被禁言

这什么文
为啥我字都认识，就是看不懂

foxforesee

：( 这个PPT做得不够好看啊！！！突然不看好了。。。

木叶小千寻

配置基本也就这样了 PS4的GPU就是一块GTX660

u87hahaha

看看~~                        

poiuytr_000

管他是ps3的几倍。现在人想知道是x1的几倍

jh583452652

好多字 慢慢看

讴歌123

Trace就是楼主你吗？如果楼主你是原文翻译的话这篇文章我可以给你加分