Aktuality  |  Články  |  Recenze
Doporučení  |  Diskuze
Grafické karty a hry  |  Procesory
Storage a RAM
Monitory  |  Ostatní
Akumulátory, EV
Robotika, AI
Průzkum vesmíru
Digimanie  |  TV Freak  |  Svět mobilně

Stolní herní konzole 7. generace z HW pohledu

19.11.2008, Michal Koláček, článek
Stolní herní konzole 7. generace z HW pohledu
Dnes se budeme věnovat již 7. generaci herních konzolí, a to především z pohledu hardwaru. Není to sice jediný faktor úspěchu či oblíbenosti next-gen konzolí, základem jsou bezesporu samotné herní tituly, nicméně strojový výkon na tom má také svůj podíl.
U Xbox 360 se setkáváme s grafickou kartou ATI Xenos s kódovým označením R500 (ATi C1). Její čip, jenž je vyrobený 90nm SOI technologií a obsahuje 232 milionů tranzistorů, má na svědomí společnost TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Taktovací frekvence čipu je 500 MHz a využívá se zde architektura USA (Unified Shader Architecture). Tedy nerozlišuje vertex a pixel pipelines. ATI tak vyšla vstříc specifikacím WGF (Windows Graphics Foundation) nebo DirectX Next.


- ATi Xenos alias R500 alias ATi C1 -

Druhou hlavní částí, kromě samotného grafického jádra, je zapouzdřená velmi rychlá a relativně drahá paměť eDRAM (Embedded RAM) s integrovanými ROPs. Výroba je realizována 90nm procesem na výrobních linkách NECu a má velikost 10 MB. S okolní částí čipu (renderovací jednotka) komunikuje neuvěřitelnou rychlostí až 250 GB/s (jiné zdroje udávají hodnotu 256 GB/s) a je zodpovědná za pixel processing, jako například Anti-Alliasing, Alpha/Z processing, zapisuje do frame bufferu barvy, Z/stencil hodnoty atp. Obsahuje 48 jednotných shaderů rozdělených do tří skupin po šestnácti. Zvládají až 48 miliard shader operací za sekundu. Ohledně výkonu polygonů zvládá až 500 milionů vrcholů trojúhelníků za sekundu.


- Blokové schéma GPU Xbox 360 (klikněte pro zvětšení) -

Při pohledu na blokové schéma grafické části můžeme napsat, že vzájemná komunikace XCPU a GPU probíhá díky BIU (Bus Interface Unit) jednotce. Ta je připojena přímo na hlavní systémovou sběrnici FSB a jak už bylo zmíněno výše, rychlost je v obou směrech 10,8 GB/s. Dále propojuje dva 64bit paměťové řadiče GDDR3. Důvodem je snížení latence v čase, kdy XCPU vyžaduje více paměti. Tato dvojice je napojena na hlavní paměť. Dohromady spravují 512 MB paměti (256 MB pro každý řadič) a dokáží to rychlostí až 22,4 GB/s pro čtení i zápis. Samotná jádro je propojeno s tzv. paměťovým hubem (Memory Hub) napojeným přímo na paměťový subsystém. Díky tomu mu je umožněno komunikovat jednak s hlavní pamětí nebo s jižním můstkem (South Bridge). Ten v sobě zahrnuje vstupní a výstupní obvody.

U PS3 se o grafickou kartu postarala NVIDIA a dala jí jméno RSX (Reality Synthesizer). Čip je postaven na modifikovaném jádru G70 (dříve "známého" jako NV47), jeho pracovní frekvence je 550 MHz a obsahuje 300 milionů tranzistorů. Ohledně značení byly dříve docela velké zmatky. Po uvedení NV40 (GeForce 6800 Ultra) měl přijít na řadu projekt NV47, jenž byl za nejasných okolností pozastaven a posléze i zrušen. Důvody se odhadovaly na malý nárůst výkonu oproti předchozím kartám. Namísto něj NVIDIA ohlásila jádro NV50, které mělo stejnou budoucnost jako NV47. Na trhu se pak objevila GeForce 7800 GTX a označení G70. Tím bychom také chtěli poukázat na to, že ekvivalent pro RSX je právě zmíněné karta. Reality Synthesizer, jenž je vyobrazený na screenu níže, byl od počátku vyráběn 90nm SOI procesem. V naší nedávné aktualitě jsme dle zdroje bit-tech.net uvedli, že se počítá s přechodem výroby na 65nm technologii. Té se v Evropě dle wikipedia.org dočkají modely s označením CECHKxx, CECHMxx (80GB varianta) a CECHPxx (160 GB).


- Grafický čip Reality Synthesizer PS3 (klikněte pro zvětšení) -

Informací týkajících se přímo RSX není mnoho, ale čerpat se dá z vnitřní architektury G70 nebo nám dobře známé wikipedie. Cell obsahuje dvojici sběrnic XIO a FlexIO. První uvedená nás bude zajímat až v části věnované paměťovému subsystému PS3. Druhá zajišťuje komunikaci s I/O zařízeními a zejména pak s grafickým čipem. Ten v sobě zahrnuje paměť GDDR3 s kapacitou 256 MB (čtyři 512Mb čipy 1,4 ns od Samsungu přímo na povrchu GPU). Její pracovní frekvence je 700 MHz (1 400 MHz efektivně). Paměťová propustnost VRAM činí 22,4 GB/s, mezi FlexIO a Cell BE to je 20 GB/s pro čtení a 15 GB/s zápis. Při pohledu na odhadované blokové schéma RSX můžete mimo jiné vidět 8 jednotek na zpracování geometrie (Vertex Shader), 24 renderovacích cest (Pixel Shader) a 16 ROP jednotek pro rastrové operace. Celkový výkon je pro GPU dle Sony 1,8 TFLOPS.


- Odhadované blokové schéma čipu RSX PS3 (klikněte pro zvětšení) -

Vertex pipeline G70 se starají o geometrii scény. Přes sběrnici přijímají dané souřadnice vrcholů, z nichž vytvoří daný model (síťový model). Ovšem hlavním úkolem vertex shaderu je provádět s geometrií různé transformace, posuvy atp. Je zde podpora Vertex Shader 3.0, Geometry Instancing nebo Brach Unit. Vstupní data mohou být upravována buď ve skalární (pracuje s jednou hodnotou), nebo ve vektorové jednotce, která pracuje až se čtyřmi souřadnicemi. To znamená, že vertex shader vyhovuje architektuře MIMD a může nezávisle provádět různé instrukce v obou jednotkách (ve vektorové samozřejmě na více datech). Kromě skalární a vektorové jednotky má vertex shader přístup i do L2 texture cache, což je velmi praktická věc pro Displacement Mapping.


- Provedení Vertex Shader jádra G70 (klikněte pro zvětšení) -

Důležitější Pixel Shader (nelze je nahradit výpočty procesoru) se starají o operace s pixely a nanášení textur. Celá pipeline je postavena na SIMD architektuře a může tak na více datech provádět jedinou instrukci. Skládá se z texturovací jednotky a dvou shaderů. Texturovací jednotka zvládá všechny typy filtrování a liší se jen v rychlosti. Bilineární filtrování provádí v plné rychlosti, zatímco trilineární a anizotropní trvá více cyklů. Přítomny jsou i dvě vektorové shader jednotky řazeny za sebou. Mohou pracovat společně nebo počítat odděleně. Vše je dokumentováno na přiložených screenech a pokud vás tato architektura zajímá více do hloubky, doporučuji článek Technologie: NVidia GeForce 7800 GTX.


- Provedení Pixel Shader jádra G70 (klikněte pro zvětšení) -