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TeamXbox 奉献 Xbox 360 技术天书

精选回复

[color=#ff0000]原文:[/color][url="http://features.teamxbox.com/xbox/1145/The-Xbox-360-Dissected/p1"][color=#003366]http://features.teamxbox.com/xbox/1145/The-Xbox-360-Dissected/p1[/color][/url]
[color=#ff0000]作者:Cesar Berardini[/color]

[QUOTE]
你已经看过MTV特别节目,你早就知道Xbox 360,你想要知道「真正」
的Xbox 360规格,你要数字,你要知道到底这些数字可以带来什么。
从硬件的角度来看,Xbox 360可以说从Xbox演化而来,但是,如果你
把这台主机看成是一个「平台」,Xbox 360真的算是「革命性的跃进」。

就在Xbox 360的公开发表后,我们提供详细的硬件规格解明书。

买杯咖啡,放轻松,这个故事有点长。


『Xbox』

在谈到下一世代游戏主机Xbox 360前,我们应该先看看Xbox 360「之前」发生什么,才能知道Xbox 360的出现为什么可以被称为「革命性的跃进」。

我们心爱的小黑黑盒子,Xbox,是几个绝顶聪明天才的心血结晶。这群天才有个梦想,那就是微软的DirectX技术可以驱动家用游戏主机,这的确是个梦想,因为DirectX技术是个「计算机规格」的技术,虽然微软在计算机的领域中称王,软件之王却从来没有踏足日本巨人凿战多年的电视游乐器市场。


但是,人因梦想而伟大,中外皆然,这群天才的梦想驱动着他们,在微软内部游说同样有这个想法的人,而最后连Bill Gates都被说服,那天起,微软开始动起来,不只是开发更多软件,微软要开发硬件,要进入家用主机市场。有些人抱持怀疑态度,有些人觉得微软在搞笑,但是,事实证明,微软是认真的,微软最后推出这个世代最先进的硬件,并且,在第一次跨进新领域的这个阶段,微软拿下了市场第二名。当你把「微软在新力发售PS2后推出自家第一台主机Xbox」这句话细细念上几遍,然后想想现在全世界多少卖场、店面里面有Xbox主机跟Xbox游戏摆在PS2与GC旁边,相信你心中多少会有些许..悸动。


不过,微软并不自满于第二名的地位,而他们继续更取冠军宝座的秘密武器也终于现身,「秘密」两个字现在可以拿掉了。

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『骇进新主机』




这里有个重点该记住,Xbox是「DirectX Box」, Xbox 360则是「XNA Box」,可以说是从Xbox来的、实实在在的进化。

微软没有忘记他们的经营哲学。毕竟,微软是世界上最大的软件公司,如果你仔细想想,Xbox的一切成果并不是先进硬件的帮助,而是「游戏」与「Live」两大「软件」帮助Xbox站上该世代第二名的地位。虽然,我们说这是关于Xbox 360硬件规格的故事,各位在关掉窗口之前应该要明白,Xbox 360的威力不只是来自硬件,而是硬件、软件、在线服务的完美结合,以及这三者间弹性运用的可能性。


Xbox的特色是采用标准个人计算机用零件,Intel处理器、nVidia绘图芯片等等。那时候,微软没时间规划出「专用」规格主机,所以他们转换思考方向,从现成的供货商取得零件来组成Xbox。从这次经验,软件巨人学到了不少,其中一课就是「想要跟得上个人计算机又不要花太多钱,最好不要向供应商买零件来组装主机」,因此,你应该授权技术而不是向制造商买技术。跟nVidia之间因为芯片组价钱兴起的法律诉讼应该是微软这次规划硬件的重要学习经验。


这次,微软可以自己花时间规划想要的一切,而且,可以与各个零件供应厂商谈「合作」,而不是拿钱四处采买。

微软不只是希望这一代的Xbox成为游戏主机,而是「娱乐平台」,Xbox 360不只是一台很棒的主机,它也代表很棒的软件与服务。

微软知道创造暴力主机很简单,但是控制暴力主机就不同了。这就是为什么这一次有两百个工程师负责Xbox 360的开发,这是十倍于Xbox的数字。 这么多人有搞头吗?各位,硬件、软件与在线服务之间的平衡绝对不是小事一桩,如果推敲新主机规格的逻辑出错,可能会让CPU、GPU出现错误搭配的可能,选错CPU规格白搭,选错GPU等级也是没用。


这次,微软自己授权核心的科技,拿这些科技来打造主机。这可以让微软自己选择每一个零件的制造商,比方说,现在GPU可能是台积电生产,但是,未来可以转成IBM生产或是其它公司。

现在,我们就来看看Xbox 360到底有什么法宝。

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『CPU』

一台游戏主机跟个人计算机不同,游戏主机就是要玩游戏,计算机永远有两件以上的事情要作,执行文字处理软件、执行网络浏览器,一堆事情却没有一件作得好,这是计算机的风险。随着游戏与科技进步,设计主机开始与组装计算机有不同的需求,毕竟游戏主机很重视「视觉画面」,过去的架构渐渐跟不上每代都跃进的家用主机。


微软在决定Xbox 360的主要处理器时有两个选择:
1:单一芯片高时脉运转
2:结合现有科技创造新方法

微软大可以沿用旧想法,找Intel合作,拿很快就要达成4GHz里程碑的Pentium IV来用。但是,这个做法只能获得一个优点-一个时脉很高的CPU,其它什么都不是(各位也许知道Athlon可以在较低的时脉跑出比同时脉Pentium好的表现)。还有还有,高时脉有它的问题,更耗电,更热。


另一个选项则是目前个人计算机慢慢采用的概念-多个CPU分工合作。就在你读文章的现在,Intel、AMD正宣布他们的家用/服务器用双核心架构CPU,也就是Intel PentiumD与Xenon、AMD Opteron X2、Athlon 64X2,目前来看是后者表现较佳。微软也可以用Athlon 64X2来当下一代Xbox的心脏,也就是采用双核心架构CPU。


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『2>1,3>2』

在GDC上,J AllArd确定Xbox继承者将会由「多核心处理器架构」驱动,现在,官方正式确定一年前泄漏的架构,Xbox 360处理器是个多重核心架构的处理器(也就是在一个芯片上放进一整个系统)。

Xbox 360的处理器由三个PowerPC核心组成,每个核心都以3.2Ghz的速度运行。在暴力与效率间,微软选择效率。只要想看看,该请一个IQ150的人来解决一个问题,还是让三个IQ120的人一起来?微软觉得三个人比较好。

说实话,我们想象不到三个3.2Ghz时脉PowerPC核心到底可以达到多高的境界,即使我们拿一个2.4Ghz时脉PowerPC来跟一个3.4Ghz时脉Pentium 4处理器放在一起比较...根据微软的说法,这样先进的组合,以游戏数学运算效能的角度来看可以达到每秒九十亿次内积运算,同样的,我们完全无法想象这代表游戏会变成什么样子。


今天,我们确认Xbox 360的处理器是实时多绪处理器,这表示它可以同时处理许多指令。更正确的说法是,每个核心每次可以同时处理两个绪,也就是说Xbox 360CPU在一个时脉循环中可以处理六个绪,对于一个软件来说,这等于是有六个传统CPU让你用。这也就是说,Xbox 360可以拿三个核心处理不同程序,不论三个核心是分工合作或是各自应付不同程序,再来,Xbox 360也可以处理一个已经是多绪架构的程序,也就是软件本身就已经为这样的硬件做好工作分配的工作。


也许各位不懂「绪」或是「在一个芯片上放进一整个系统」(thread与amulti-core design on a single die)是什么东西(译者:没错),我们可以写书来教导各位绪、处理器原理与多任务处理技术,不过,各位只要知道这点就好:绪就是独立的指令,是一个单位,实时多绪技术也就是让一个处理器同时处理很多个指令的技术。


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『The Vector Unit』

每个Xbox 360处理器都有一个「单一指令多重数据器」(Single Instruction Multiple Data Unit,电机系真伟大)作为处理器指令集的延伸。这个特殊的东西是IBM针对Intel MMX/SEE/SEE2/SEE3与AMD 3D NOW!的回应。


这个辅助数据器包含可以加速大量浮点运算软件的特殊指令,只要软件有针对这些指令集最佳化,就能利用这个辅助功能。这个数据器存在的目的就是加速任何需要实时影像处理能力软件的效率。

这个数据器的表现几乎跟intel的SEE3一样好,但是它有一个别人没有的优势-软件工程师不需要额外撰写程序来使用它,只要用AltiVec C Programming Model之类的工具,开发游戏的软件工程师可以用C或是C++的技巧来使用这个数据器。(资工系也很强)


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『GPU』

强烈建议,原文有图有真相,各位一定要看喔~~
[url="http://www.teamxbox.com"]www.teamxbox.com[/url]

「我叫做约翰,康斯坦丁.约翰,给我记住,你这个小白」(还有一半的内容,让我放松一下)该记住的是「统一着色架构」,不只接下来文章中会用到,接下来几年要谈计算机游戏,这个东东会经常被提到。

比起现行游戏主机来说,Xbox 360真正胜出的一点是它的绘图系统,这将会是实时影像处理的最先端技术。Ati,Xbox 360绘图芯片供货商,已经提供第一个采用「统一着色架构」管线的硬件。

这个硬件与即将在06年微软次世代操作系统-代号「长角牛,longhorn」中搭配的统一着色程序语言合体后,将让Xbox 360占在绘图领域的最尖端地位。

如果你正在碎碎念「统一着色架构」这六个字,我们可以先简单介绍一下它,这样,待会儿你看懂文章后才会作出Orz这个动作,因为这表示你真的知道这东西是划时代的强。


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『着色的历史』

「着色,shaders」就是决定最后屏幕上3D环境里面物体表面材质的程式,着色程序最常拿来作出物体表面的颜色、反射程度以及透明程度,也可以拿来决定物体的位置。着色程序最早出现在Pixar(超人特攻队!)的RenderMan软件中,那时候是被拿来作动画而非实时产生任何画面。Xbox生父之一Seamus Blackley曾经拿侏罗纪公园暴龙来解释着色软件的神奇,电影中恐怖的暴龙其实只用了七万四千个多边形,但是,有了shaders的加持,74000个多边形就足以产生「真实」。


GeForce 3等级(也就是Xbox等级)的硬件配备首先引进可编辑的shaders程序,在那之前,一切成像方程式只存在在硬件里面,美术、软体工程师很难有弹性。有了shaders,绘图硬件终于可以透过程序被控制,这是完全不同的时代。

在实时成像的领域里面有两大着色技巧;Pixel跟Vertex。这些运算,不论是以何者为基础,都是由绘图芯片中的管线来处理。可程序化的pixel让设计师能以pixel为单位改变光影、颜色以及表面的效果,让成品的颜色、材质与形状出现不同的表现,以pixel为单位,已经是一个影像的最小单位了。而vertex着色则藉由改变物体的vertex数据来产生不同的变化,vertex就是3D环境中物体的顶点,通常由(x-y-z)坐标来表示。


pixel着色让游戏中的物体、表面不再「假假的」,而更有生命力。vertex着色则让游戏动起来更真实,让物体的骨架结构更顺畅的活动,让物体表面的形状更真实。

目前为止,绘图芯片有特制的pixel与vertex处理器,而软件工程师用高/低级语言来创造、执行绘图芯片上的着色程序。

而来自Ati的次世代绘图芯片以及下一代DirectX技术让统一着色架构成真,个人计算机必须等到搭载同样技术的新微软操作系统在06年发售才能用到这个新东东,而我们只要等到年底就可以在Xbox 360上看到。

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『统一着色架构、Unified Shader Architecture』

如同前面所说的,Xbox 360绘图芯片是第一个以统一着色架构管线提供该功能的硬件,要知道,这个Ati芯片可是来自高明技术的革命性成果。

也许,你会怀疑,之前pixel跟vertex着色是怎样,分家喔?不然怎么「统一」两个字怎么这么惊人?口恩,事实上,这两个技术的需求不太一样,所以,硬件跟软件都要分别对应两个方式的着色。所以,当Ati能够找到一个硬件架构同时提供两种着色程序使用,这的确是一大成就。目前,nVIDIA的说法是:我们不喜欢统一着色架构,这不是解决两个着色方式各有不同需求的有效办法。


不论如何,Ati找到一个点子让两个着色方法在共享的部分有效率的共享,在不同的地方又能被一个硬件架构给满足。我们看看美国商标检验局以及Xbox 360的规格表,就可以知道这新技术怎么搞。

简单来说,下列的图就是统一着色架构的说明。

这个绘图系统有三个主要单元

┌──────────┐
↓          │
1───→2────→3

1储存站:储存绘图指令,可以储存pixel或是vertex指令,
2分配单元:与储存站相连的单元,负责叫出指令发送到.
3指令处理引擎:从分配单元接受指令,执行然后将指令送回储存站。已经被执行的指令会有个「小旗子」一同送出去,告诉系统这是已经被执行的指令。

好的,刚刚这些看起来不是那么难,那我们就继续下去。

假使,我们有两个储存站,一个pixel储存站,一个vertex储存站。

接着,我们在分配单元以及指令处理引擎之外加上「算数逻辑单位,ALU,arithmetic logic unit」。分配单元从任一储存站中抓出一个指令,将它分配给算数逻辑单位以及指令处理引擎(也称为材质处理单元)

┌────────────←─────┐
│   ┌────────←─────┤
│ ┌→└pixel─┐    ┌ALU───┘
│ │     ↓    ↑
│ │     ├分配单元┤
│ │     ↑    ↓
└─┼→┌Vertex┘    └─指令处理引擎─┐
  │ └─────────←───────┤
  └───────────←───────┘




这样一来,我们总算简要而不过分省略的看到了整个架构,正是这个想法让统一着色架构成真。各位可以看到两个储存站(vertex与pixel)与分配单元相连接,任何一个储存站的指令都可以透过分配单元发给对应的算数逻辑单位或是指令处理引擎。之后,这些指令可以被送回原来的储存站。(还是看网站画得好啊,再post一次[url="http://www.teamxbox.com"]www.teamxbox.com[/url])


各位,这个发明的威力在于只有天知道、Ati工程师知道怎么运作的分配单元「Arbiter」能够把两种不同的着色指令处理的服服贴贴,这个分配单元会根据工作量来决定如何运用储存站内的指令。

根据Xbox 360规格表来看,统一着色架构有48路平行浮点着色器管线,也就是每秒480亿次着色指令运算的能力。我们猜测Xbox 360绘图芯片有48个算数逻辑单位,好几个分配单元,还有其它辅助单元来构成统一着色架构。

但是,让Xbox 360在画面表现上能够领先个人计算机「够久」,甚至比Xbox领先2001年那时个人计算机情况还更上层楼,让整个架构令人惊讶,让其它次世代主机要非常费力才能一较高下的重要关键还是「绘图芯片」。

要知道,Xbox在2001-11-15发售,以GeForce 3等级GPU加上PentiumIII 733MHz等级CPU作为核心动力来源,在那个时候,个人计算机市场已经有GeForce 4以及1.2GHz Pentium 4,这一次,一切都不是这么简单。


在量身订做的GPU加持之下,所有Xbox 360目前使用的技术都要等到2006年末才有可能在市场上出现,整整一年,Xbox 360的技术可以领先达到一年之久。我们在业界的朋友说,ATI使用类似统一着色架构技术的电脑用绘图芯片R520,或是「Fudo」芯片,已经将发售时程延后到2005年秋天,同时,ATI也会继续与nVIDIA在双绘图卡的市场上较量。


不过,目前装在Xbox 360里面的这些东东还是要等到2006才有可能变成个人计算机市场上买的到的产品,这个「东东」叫做R600,是上面提到还没发售的R520的接班人(译者:接班人的接班人啊),它将可以完全发挥微软新操作系统DirectX,而且直到R600才有可能配备现在已经放在Xbox 360里面的重要零件:内嵌式动态内存。


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『10 MB内嵌式动态内存』

视讯内存频宽是今日绘图芯片的重要指针,为了获得更大的频宽,厂商要不增加内存时脉,要不采用更大的流量。ATI与nVIDIA的最新产品,GeForce 6800与X800系列都用上256接口来达到每秒30GB的尖峰流量,数据压缩技术也可以多挤出一些频宽来。那么,有可能一举突破现在这些技术带来的瓶颈吗?ATI想到一个方法。


ATI发现一种方法可以一举超越每秒30GB的限制而且一跃到达每秒256GB流量,内嵌式动态内存不是什么新技术,之前有BitBoys公司失败的经验,而任天堂GAmeCube、PS2都有引进该技术。不过,10MB如此大容量的内嵌式动态内存还是第一次被采用。


Xbox 360的绘图次系统包含10mb的内嵌式动态内存,拿来当作画面快取(Frame Buffer),使用内嵌式动态内存就像CPU使用快取一样,Xbox 360将可以启动全屏幕反锯齿以几乎完美的画面更新速率,在
720p以及1080i的分辨率执行游戏。

内嵌式动态内存芯片是NEC90nm技术的产物,采用该公司最先进的制程技术,NEC之前曾经提供GC的内嵌式动态内存,不过,那是不同世代的内嵌式动态内存。

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『数据』

我们大概看过Xbox 360的核心零件,现在我们来看看其它数字。Xbox 360采用GDDR3内存,比较省电而且运行时的温度较低,以700MHz的速度运行,搭配频宽达每秒22.4GB的内存接口。这个记忆体同样可通VPU以及CPU使用,也就是共享内存架构。


Xbox 360的多边形处理能力达每秒五亿个多边形,也就是每秒12亿的顶点运算,GeForce6800UltrA每秒可以处理6亿个顶点运算。想要更多数字吗?Xbox 360有每秒160亿像素的顶点填充率,每秒480亿次着色器运算。

最后,系统整体浮点数运算效能达到每秒一兆次浮点运算的水准。

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「COOL一点啊」

打开Xbox 360时的一个惊喜是散热装置,为了散热,微软设计了能动态调整散热液流动以及风扇转速的液冷装置,一切按照系统温度以及耗电量操作。

这个巧妙的方法让微软可以设计更小的主机,因为液冷装置取代了大多数计算机中常见的散热片,加上风扇后,这样的组合可以有效的降低CPU的温度,比目前Xbox的CPU运转温度还低。对于已经在较高时脉运转的Xbox 360CPU来说,这真的是不小的成就。


对于这样的结果,微软还不满意,Xbox 360还会视情况自动关掉不需要启动的运算核心,比方说看DVD或是听音乐,系统就会关掉两个CPU,更加省电。

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『储存装置』

Xbox 360有可拆卸/可升级的硬盘,一开始供应的是20GB容量,未来还有更大容量的硬盘可供选择。

DVD则是12倍速双层DVD光驱,可以读取所有市面上的产品,也就是DVD-Video, DVD-ROM, DVD-R/RW, DVD+R/RW, CD-DA, CD-ROM, CD-R, CD-RW, WMA CD, MP3 CD, JPEG Photo CD等等。虽然规格表没有注名,我们猜测Xbox 360应该可以播放WMV HD。


喔,Xbox 360有两个记忆卡插槽,基本容量记忆卡是64MB。

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『外围装置』

Xbox 360有些许小特点,其中之一是可以更换的面板,玩家可以使用选购不同的面板,完全不会影响主机操作,又方便拆卸。

数字镜头也非常强悍,可以输出VGA640x480等级的画面,每秒更新30张。摄影分辨率达到130万画素。镜头还有麦克风,装着它,整个房间都可以对着网络上的朋友讲话。镜头还直接支持Xbox Live网络上的视讯聊天功能,玩家可以把自己的大头照放进玩家档案里面。


Xbox 360可以用最多四个无线手把,手把有三个USB2.0孔,两个在前面,一个在背面可以接充电式电池。无线手把操作范围到达30眨9米,两个AA电池可以使用40个小时,电力不足时手把会让玩家知道,这时候可以接上充电线插上主机边玩边充电,喔,耳机也可以接上手把。按下手把中央的「X」,你可以直接启动Xbox 360,完全不需要离开沙发、地板、床……


当然,Xbox 360有内建网络卡,就像Xbox一样。而Xbox 360的选购配备无线网络卡将支持802.11b, 802.11g, and 802.11a.等规格,使用主机内接电源,无须另外插电,可与家用计算机以802.11a通讯协议进行档案传输。


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『音效』

既然Xbox 360要拉开HD世代的序幕,所有游戏都被要求提供环绕立体音响的享受,这可是真正的享受。主机本身有多声道环绕音效输出,256个以上的音效声道每个都达16位的运算水准,主机内部则可以处理320个独立的频道,并且以32位的水准进行运算。


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『结语』

目前为止,系统规格都与之前的期望相差不远,不过还有些问题等待回答,像是播放DVD时主机会不会像市面上DVD播放机一样把画面升级到720p或是1080i。

我们也还不清楚是否会有HDMI、DVI输出端子或是让Xbox 360能接上计算机屏幕使用的周边,我们原本期待看到满是接孔的背版,但是目前看来一切都还跟Xbox一样。

然而,有两个地方是其它次世代主机可以超越Xbox 360的地方,或是比Xbox 360来的有看头。

一个是Xbox 360没有次世代DVD光驱。我们知道年底Xbox 360出货的时候,没有人敢确定HD DVD光驱也可以顺利出货,加上格式仍然有待各家厂商达成共识,唯一确定的是SONY表明将采用蓝光DVD,PS3 就是要用这个规格。

另一点,Xbox 360没有硬件物理处理加速器。如果SONY跟任天堂在主机规划上放进这个东东,微软就只能拿出软件方面的办法来应付,而软件仿真永远追不上硬件。幸好,研发地球上第一个硬件物理处理加速器的厂商AGEIA也有推出NovodeX Physics SDK来充分利用Xbox 360的多核心架构,假设游戏程序用掉一个核心而空出两个核心可供利用,我们可以期待软件仿真到底可以到达什么境界,是否没有硬件物理加速器真的会让Xbox 360在这个地方吃亏。


好吧,假设你是个疯狂、硬派、性能至上的主机狂,而今年年底你想要扩建自己的势力,不用怀疑,Xbox 360等着您,因为,那个时候,是没有人看的到Xbox 360的后车灯的。

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文中应该出现许多专有名词的错误,只能说,世界真是大,学不完。

正所谓:
内行看门道,外行看热闹,只要多知道,不用打嘴炮呀,打嘴炮。

(啊!也许该说,嘴炮威力可以因为知识增加而增加吧)[/QUOTE]
知道为什么XBOX仅仅用了一颗P3 733和Gfouce2就比PS2的性能强吗?
因为电脑要管理的事情太多了,仅仅让他做一件事情还是做的好的3颗powerPC的主芯片值得期待
个人认为性能比PS3的要强

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