惊叹！Xbox360和PS3的性能竟然不如三年前的PC！

最近，我读到一篇《没有PC就没有游戏机*********》的文章，其中明确指出，Xbox360和PS3使用的CPU极为落后，甚至不如奔四处理器，而他们使用的显示核心是NVIDIA7系列入门级显卡的核心，她们的性能甚至不如速龙64-3800和主流NVIDIA7系列显卡的组合。





具体如下：
家用机的1080p谎言

1、微软360的图形核心
   设计制作 ati
   芯片代号 Xenos
   晶体管集成量 2.32亿


    Xbox360的图形核心由ati设计制造，内部包括两个芯片共集成3.37亿个晶体管，但真正由ati负责设计制造的只是其中的主芯片-拥有2.32亿个晶体管的Xenos，规模相当于 X800，那么另外一个芯片是怎么回事呢？
    还得继续回顾历史，当初ati在设计Xenos芯片时迫于微软的压力采用了尚未成熟的“同意渲染构架”，虽然提高了执行效率，却无法满足，ALPHA混合，Z轴缓冲等反锯齿技术的需要，双方不得不需求其他解决方案。最终选择了NEC提供的EDRAM（内嵌式动态随机存取存储芯片，容量仅10mb），并将两个芯片统称为-C1图形处理器。EDRAM芯片由于容量太小，仅能存储AA采样数据，对图形子系统的性能毫无帮助。这个解决方案的副产品就是著名的“3红”，问题-为了控制成本，微软将这两枚芯片焊接在一块4层pcb上，受XENOS的影响会在高温下变形，导致脱焊。

    与pc中的显示核心相比，XENOS实在太小了，2.32亿个晶体管里只能塞下48个统一着色单元（usu）和16个纹理单元（tmu），许多消费者以为XENOS是基于当时新一代的R500（X1900XT）核心设计，但实际上它只相当于R420核心的24管线改版，受散热系统限制，只能以500mhz工作，效率很低。按照微软官方公布的资料，C1图形处理器的理论运算能力为每秒480亿次像素着色，而目前主流9800gtx+级别显卡为每秒2365亿次，5倍左右的性能差距严重限制了全平台游戏的画面表现。
        至于现存带宽则差距更大，微软宣称的256GB/S只是edram芯片内逻辑电路到暂存电路的带宽，而edram到XENOS的数据带宽只有32gb/s。由于XENOS得数据总线只有128bit，虽然采用了频率为1400mhz的ddr3显存，但实际带宽只有22.4gb/s，这才是XBOX360最大的理论显存带宽。而在实际应用中，这22.4gb/s的带宽还要与处理器共享，显存也是与主内存共享，导致性能严重受限。
    Xbox360没有gpu独立显存，只能与处理器一起抢512mb的内存容量，所以处理器也必然占据每秒22.4gb里的一半，如此低的gpu至显存带宽会极大限制游戏分辨率和特效渲染精度，所以360无法实现真1080p。
   2、sony ps3
   设计制作 nv
   芯片代号 rsx
   晶体管集成量 3.02亿
    Sce将ps3的gpu命名为rsx（真实合成处理器），由nv设计，索尼制造。这款基于G70核心的GPU内部集成了3.02亿个晶体管，索尼官方公布的资料表示其运行频率为550mhz，然后正式销售的ps3中却悄然将为500nhz，拥有24条像素着色管线，8条顶点主色管线和24个纹理单元。从规格上看要高于Xenos，这也是sce职责游戏开发商没有发挥ps3性能的理由之一。

    但事实却非如此，尽管RSX的核心渲染能力尚可，但“配套设施”很差，不仅总线位宽被砍到128bit，显存也是频率为1400mhz的ddr3，因此其带宽与Xenos相同，也为22.4gb/s。虽然有256m独立显存，也不比Xenos强到哪去。再来看看sce宣传的浮点运算能力，rsx号称有1800gflops的浮点预算能力，但和9800gtx+的7096g相去甚远，ps3在性能上比肩主流pc纯属痴人说梦。

家用游戏机的伪1080p画面
    
    1、ps3的插值计算的1080p

    Ps3的1080p游戏画面其实是通过像素插值计算放大后的1280*720图像，在这个简单的“拉伸”过程中，rsx只要填充所采样像素的色彩均值子像素就行了，完全不需进行像素着色运算，这样的1080p即便古老的nv40芯片都能实现。

    2、XBOX360的假1080p

    工程师们发现C1里的那个简陋的edram芯片在分辨率高于1280*720时形同虚设，只要每帧画面高于100万像素就用不了反锯齿，干脆用它来进行像素插值，放大720p画面。虽然这样会在模型边缘形成明显的锯齿，但却能获得比ps3更好的帧数的“1080p”，于是360就这样具有了1080p的渲染能力。但是其画面还不如720P的画面！



    全平台开发者的苦难
    在2005~2006年，游戏开发者们还是在用pentium4 3.6和g 7900或x1900xtx当开发机或高强度负载debug机，然后大幅缩减图形规模在x360，ps3的debug机上测试会不会跑半截挂掉。开发者们眼中的这两台游戏机实际性能现在看来已是老爷车的pc都有很远的距离，其中反映尤其强烈就是对两台游戏机的处理器极其不满，gpu的问题倒好解决，缩减游戏机画面分辨率和特效精度就行了，基本上三流pc玩家也能胜任这个工作。但是处理器计算能力出问题就严重了，引擎底层代码都得重建，令大量debug程序员怨声载道。
    事实上在xbox360游戏里能保证720p就已经是谢天谢地了，根据epic调查很多别的制作者为了达到不至令人呕吐的帧率，连700p都保证不了。当然到最后epic也晚节不保，xbox360版gow最终渲染规模钉在了1244*700像素，就这样才只能勉强维持27fps，不到他们在x2 6400+和g 8800gtx的pc上渲染速度的1/4。
    GTA4的两个游戏机版本每帧画面只有1138*640，gpu像素填充优化的场景描绘距离仅为20%，并且两台游戏机只有24~26fps。在pc版出场后，大量游戏机的“菜鸟粉丝”纷纷致电rockstar开发组，幸灾乐祸的指着gtx280+e8200渲染的1920*1200像素量、全特效、场景描绘距离拉至100%的gta4大叫：“才29fps啊！最顶级的显卡也比不上游戏机。”
    而rockstar的一线卡发着在接受采访时的回应也非常简单“那就降低可视距离喽，要不就降低分辨率，而且pc版的纹理效果也全面提升，其实关键就是分辨率，实际上开到1680*1050的pc版数据量就已经是游戏机版gta4的很多倍了，具体多少忘了”显然这位开发者碍于游戏机制造商的脸皮没说的太详细。

    后面更激情，太多了不写，，最后总结是xbox360只有初代2倍的性能，最理想状态下Xenos的浮点预算只有pentium4 1/3，ps3比ps2提高6倍，只是应为ps2实在太差了。
    世界上亘古不变的唯一真理就是一分钱一分货，象cell Xenos这么小的核心，性能最理想也就是athion 64 pentium4相近。彻底分析了这代游戏机相比前任平均4倍的性能提升幅度后，蒂姆 斯维尼、约翰 卡马克这些顶级游戏程序专家，并不认为依旧在低制造成本限制下的所谓ps4 x720能和现在core i7与gforcegtx的电脑性能相提并论。介于大家有如此热情，我就把后面那些更激情的补完吧~~~~~~~~~





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1.PS3上的假“9核心”Cell处理器
        与IBM应用于服务器的Cell处理器不同，PS3上的Cell只有2亿3千万晶体管、主频为3.2GHz。和IBM最少2.5亿晶体管、主频高达4.6GHz的芯片品质没法相比。而在大型服务器上Power PC架构的Cell处理器使用率非常低，卖不出去没别的原因——Cell处理器的实际复杂运算能力太低。
        PS3版本的Cell处理器逻辑电路由一个小型Power PC架构通用运算核心（PPE）、八个微型单精度运算核心（SPE）组成，其中一个SPE在实际产品中被屏蔽掉，所以确切说PS3的处理器应该是“伪9核心”。此外由于为了省钱，系统没有一颗硬件音效芯片，因此还要占据一个SPE专门处理音效。
        由于全能型通用运算核心（PPE）太小，即使对应了两个工作线程最大限度发挥逻辑电路效率，其计算能力也非常有限，由于只配有0.5MB高速2级缓存。另外7个协处理器（SPE）运算指令范围非常窄，连NVIDIA的GPU上的流处理单元（SPU）的指令范围都不如，这就是PS3所谓的有“次世代”游戏物理效果和PC上配备GeForceGTX显卡的硬件PhysX物理夏鸥个哦根本没法相提并论的根源。确实是够“次”的，否则《镜之边缘》PC版里超复杂的逼真物体破碎、撕裂、碰撞效果，PS3版怎么不用Cell处理器的鸡助SPE去运算……这些基本上只能胜任视频文件解码的SPE分别带有0.25MB低速缓存，所以对处理器架构设计有了解的人现在就会看出Cell处理器在晶体管规划上的严重问题了——它不是一颗适合游戏处理器通用型程序运算的芯片！
        Cell处理器将70%以上的晶体管都划分给了SPE及其低速缓存，这么一大堆SPE都不具备独立的程序运算能力，只能辅助RSX进行浮点运算，确切地说是浮点着色运算——全是些简单的非超长程序着色指令级像素填充而已。这在实际游戏中对复杂着色特效帮助能力非常可怜，要不然PS3版的GTA4也不会仅能在1138x640分辨率下勉强达到24fps。反观真正意义上可以称为处理器的，具有程序全能性计算能力的PPE核心晶体管太少了，而且使用的是还是效率低下的顺序指令执行架构。而一但那6个（屏蔽一个，音效处理占一个）SPE全速帮RSX填充像素，PS3仅256MB容量XDR内存的25.6GB/s带将被斩掉18GB/s以上，真正的PPE逻辑运算可用数据带宽连7GB都不到，加上教条的指令顺序执行效率，内存数据交通随时有可能瘫痪。

2.Xbox360上的3核心Xenon处理器
        IBM为微软下属独立部门Mountain View开发团队（即Xbox 360开发团队）设计的Xenon处理器（和ATI设计的Xenons显示核心是两码事）晶体管规模1亿6500万、运算频率3.2GHz。65nm工艺制造，看起来比PS3的处理器规模小很多，但实际上Xenon没有Cell那些形同虚设的简单像素运算用SPE，而PPE逻辑运算电路规模更大。Xenon和Cell一样，都使用Power PC架构的处理器，与PC上的Core2或Athlon、Phonem相比效率差得太远。
        Xenon的逻辑电路由3个小型通用运算核心（PPE）组成，每个核心有两个工作线程，总共6线程。和Cell上那个PPE相比，Xenon的3个PPE平均下来规模更小。在实际游戏中一般只应用单线程至3线程，也是由于和PS3一样没有硬件音效处理芯片，Xenon必须还要占据一个线程对5.1声道进行软处理。游戏编程人员无视6线程最重要的原因，就是由于Xbox360为了省钱使用的统一内存显存体系。
        因为一旦处理器的6个工作线程全部开启，能够真正有多少游戏有效计算性能暂且不论，光从内存里读取和输送数据就要占用每秒20GB的带宽。而Xbox 360仅有1400MHz运作频率的DDR3速度可以提供的最大带宽只有每秒22.4GB，所以开启处理器6线程的同时就可以直接把正在运算长着色指令的Xenos关掉了，反正GPU的画面特效运算完只剩每秒2GB多点的显存带宽也传不到那512MB内存/显存里输送到屏幕上，直接关了还可以省点电。
        此外Xbox 360数据交通无比拥挤的统一内存上，任何一条Xenon的顺序指令架构执行工作线程都有可能让数据流动停止，如此严重的数据延迟，会使Xbox 360的游戏AI直接倒退到DX7时代，所以使用两条或三条工作线程是最明智的做法。与Cell同理由于PPE运算能力很低、指令执行方式很教条，Xenon总共只有1MB高速二级缓存，与Cell的PPE保持着相近的逻辑电路/缓存比。


PC、PS3、Xbox 360的处理器架构总结与未来硬件展望
        综上所述，结合处理器逻辑运算能力、GPU着色渲染性能以及内存和显存的容量和带宽——所有决定游戏性能3因素的巨大差距，就是致使PC版《生化危机5》比游戏机版画面精度、执行速度快和强好几个硬件时代的根本原因。
        游戏机死忠们想必看到此处会跳出来讲，2005年、2006年的东西不能和2008年的PC放一块比。那好不和也是2005年、2006年的AthlonX2、Core2比，就和2005年、2006年最低端的单核心Pentium4、Athlon 64放一块，伪多核心的Cell、Xenon超得过前两者么？在游戏程序员眼中根本没戏。刨除处理器芯片设计、制造成本和晶体管规模的巨大差距，游戏机处理器致命的架构缺陷也是决定因素。无论是哪一个小型逻辑运算核心还是3个，两者之间孰强孰弱，都是属于游戏机芯片这种“不值钱”的最低级硬件之间的无休止争论（在处理器架构工程师眼中Xenon更好点），和真正个人电脑上这种英特尔大型逻辑运算核心的处理器级别相差5-10个档次。
        游戏机Cell、Xenon这种低档次处理器的PPE，最“弱智”的地方就在于根源上的顺序指令执行架构，而PC上的高级处理器逻辑运算全部采用智能指令执行架构，游戏机的这种架构会造成多大的性能损失呢？就以《生化危机5》中的实际游戏为例：一个非洲兄弟拿火焰弩瞄准主角发射前，处理器要预先按照不同指令计算出命中概率和命中表面检测等数值，那位弟兄才会击发，但在PS3、Xbox 360版《生化危机5》中一旦命中检测无法完成，Cell、Xenon依旧会不断试图在指令深度上完成计算，而排在流水线后面的其他程序指令只能等待前面的弟兄完成“击发”，空耗着成百个运算周期白费电。这种“弱智”处理器架构会造成数据运算传输网络赛车（帧渲染顿停），甚至“交通瘫痪”（死机），而最走运的情况就是我们经常可以看到《生化危机5》中拿着火焰弩的大侠，不停地瞄……瞄着……永远瞄下去此类事情。
        但PC上的处理器不仅具备强劲的高精度运算能力，像命中检测错误这种低级行为极少出现，而且退一万步讲，即使没完成指令也不会造成数据交通停止。因为PC的高成本处理器宽阔的晶体管规划使逻辑运算电路有大量并行指令流水线，采用乱序执行架构。前面的程序指令没完成，别的指令先算着，等下个时钟周期再调用更强的指令集将没完的拿下。所以PC上这种“值钱的”大型PPE永远会保持畅通无阻的运算网络。
        EPIC的蒂姆 斯维克、id的约翰 卡马克等顶尖游戏图形砖家，认为Mountain View在初代Xbox中尚能虚心听取游戏编程人员的意见，采用英特尔的X86处理器。但到了Xbox 360项目上就变得完全听不进大家的意见，一心想着最大限度压缩芯片制造成本省钱，执意选择购买IBM的小型PPE架构授权。程序专家们对这些“次”时代游戏机的处理器实际性能非常不满，未来是需要多核心处理器，但绝不是用架构倒退来换取的伪多核心，这样做毫无意义。
        而Crytek的Cevat Yerli那时甚至都不会正眼瞧这些东西一下，显然他们正在制作的PC版Crysis图形技术等级即使8台PS3、Xbox 360加在一起也渲染不了，而当前Crytek重新编写的跨游戏机CE3引擎经过大幅度简化，图形渲染精度只有CE2的1/8了，可以看到前几个月Xbox 360、PS3的CE3演示程序里不足25fps的渲染速度、硕大的锯齿图形失真和512x512的惨不忍睹的纹理精度，全景动态体积光照也消失了，像倒退回了DX9.0a时代，不过幸运的是Cevat Yerli保证PC版不会受到牵连。
       除了日本、欧洲偏远地区的几家墙头草式游戏公司不太重视对硬件性能，世界范围内游戏开发者普遍对Xbox 360、PS3甚至远远不如2005年、2006年同时期的Pentium4、Athlon64搭配7900GT、X1900pro的主流PC性能感到很不满意，这大大加剧了程序编写难度，想让实际图形性能很低的这两台游戏机表现出看的过去的画质和帧率异常劳神，就像《生化危机5》的MT Framework一样不得不再次像挖PS2似的大规模动用低级汇编语言花去整整4年研发时间，又因为PPE、Shader Core最终负载程度过高，带来游戏机芯片温度异常、电气性能不稳定、游戏过程易死机等诸多硬件问题。
         开发者们越来越倾向以制作PC游戏完整版为核心，再缩水至Xbox 360、PS3的Debug机测试保证运行的策略，就像CAPCOM制作《鬼泣4》《生化危机5》这样，基本上绝大多数跨平台发行商都选择了这条明智路线。问及这些开发者认为下一代X720、PS4能否达到同期“性能级”PC的硬件水准时，基本上开发者都抱有期待，但觉得实际操作可能性很低。
        根据数次广告宣传高摔得狠、“眼高手低”的经验，成熟开发者早已刊头游戏机制造成本的限制不可能提供比同时期PC更好的性能。在透彻了解了芯片硬件架构后，程序员们发现实际上Xenon游戏性能仅有第一代Xbox的PentiumIII 733MHz的两倍，未来4-5年的Xbox 360都采用这个处理器只能用失望来形容，在实际游戏中不可能发生的最理想状态下Xenon的浮点增效器也只有Pentium4的1/3速度。PS3的整体性能则比PS2实际提升了6倍，比Xbox 360的幅度大很多，但这全因PS2实在是太差了。
        世界上恒古不变的唯一真理就是一分钱一分货，像Cell、Xenon这么小的核心，性能最理想也就和Athlon 64、Pentium4相近。彻底分析了这代游戏机相比前任平均4倍的性能提升幅度后，蒂姆斯维克、约翰卡马克这些顶级游戏程序专家，并不认为依旧在低制造成本限制下的所谓X720、PS4能和现在Core i7与GeForceGTX的电脑性能相提并论。