[好文共賞] Xbox 360 解體真書
本文出處: 巴哈姆特 Xbox 360 看板
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謝謝您的厚愛,非常令人開心。簡單的附上來源、作者名稱就行啦。我會去偷看的。
作 者:Jedi (Faith)
標 題:[情報]TeamXbox之xbox360解體真書
時 間:Sat May 14 21:51:04 2005
xbox360解體真書
原文
The Xbox 360 Dissected
www.teamxbox.com
CESAR BERARDINI
參考文獻
www.gamer.com.tw
SAM
你已經看過Mtv特別節目,你早就知道xbox360,你想要知道「真正」的xbox360規格,你要數字,你要知道到底這些數字可以帶來什麼。
從硬體的角度來看,xbox360可以說從Xbox演化而來,但是,如果你把這台主機看成是一個「平臺」,xbox360真的算是「革命性的躍進」。
就在xbox360的公開發表後,我們提供詳細的硬體規格解明書。
買杯咖啡,放輕鬆,這個故事有點長。
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『Xbox』
在談到下一世代遊戲主機xbox360前,我們應該先看看xbox360「之前」發生什麼,才能知道xbox360的出現為什麼可以被稱為「革命性的躍進」。
我們心愛的小黑黑盒子,Xbox,是幾個絕頂聰明天才的心血結晶。這群天才有個夢想,那就是微軟的DirectX技術可以驅動家用遊戲主機,這的確是個夢想,因為DirectX技術是個「電腦規格」的技術,雖然微軟在電腦的領域中稱王,軟體之王卻從來沒有踏足日本巨人鑿戰多年的電視遊樂器市場。
但是,人因夢想而偉大,中外皆然,這群天才的夢想驅動著他們,在微軟內部遊說同樣有這個想法的人,而最後連Bill Gates都被說服,那天起,微軟開始動起來,不只是開發更多軟體,微軟要開發硬體,要進入家用主機市場。有些人抱持懷疑態度,有些人覺得微軟在搞笑,但是,事實證明,微軟是認真的,微軟最後推出這個世代最先進的硬體,並且,在第一次跨進新領域的這個階段,微軟拿下了市場第二名。當你把「微軟在新力發售PS2後推出自家第一台主機Xbox」這句話細細唸上幾遍,然後想想現在全世界多少賣場、店面裡面有XBOX主機跟XBOX遊戲擺在PS2與GC旁邊,相信你心中多少會有些許..悸動。
不過,微軟並不自滿於第二名的地位,而他們繼續更取冠軍寶座的秘密武器也終於現身,「秘密」兩個字現在可以拿掉了。
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『駭進新主機』
這裡有個重點該記住,Xbox是「DirectX box」,xbox360則是「XNA box」,可以說是從Xbox來的、實實在在的進化。
微軟沒有忘記他們的經營哲學。畢竟,微軟是世界上最大的軟體公司,如果你仔細想想,Xbox的一切成果並不是先進硬體的幫助,而是「遊戲」與「Live」兩大「軟體」幫助Xbox站上該世代第二名的地位。雖然,我們說這是關於xbox360硬體規格的故事,各位在關掉視窗之前應該要明白,xbox360的威力不只是來自硬體,而是硬體、軟體、線上服務的完美結合,以及這三者間彈性運用的可能性。
Xbox的特色是採用標準個人電腦用零件,Intel處理器、nVIDIA繪圖晶片等等。那時候,微軟沒時間規劃出「專用」規格主機,所以他們轉換思考方向,從現成的供應商取得零件來組成Xbox。從這次經驗,軟體巨人學到了不少,其中一課就是「想要跟得上個人電腦又不要花太多錢,最好不要向供應商買零件來組裝主機」,因此,你應該授權技術而不是向製造商買技術。跟nVIDIA之間因為晶片組價錢興起的法律訴訟應該是微軟這次規劃硬體的重要學習經驗。
這次,微軟可以自己花時間規劃想要的一切,而且,可以與各個零件供應廠商談「合作」,而不是拿錢四處採買。
微軟不只是希望這一代的xbox成為遊戲主機,而是「娛樂平臺」,xbox360不只是一台很棒的主機,它也代表很棒的軟體與服務。
微軟知道創造暴力主機很簡單,但是控制暴力主機就不同了。這就是為什麼這一次有兩百個工程師負責xbox360的開發,這是十倍於Xbox的數字。
這麼多人有搞頭嗎?各位,硬體、軟體與線上服務之間的平衡絕對不是小CASE伊件,如果推敲新主機規格的邏輯出錯,可能會讓CPU與GPU出現錯誤搭配的可能,選錯CPU規格白搭,選錯GPU等級也是沒用。
這次,微軟自己授權核心的科技,拿這些科技來打造主機。這可以讓微軟自己選擇每一個零件的製造商,比方說,現在GPU可能是台積電生產,但是,未來可以轉成IBM生產或是其他公司。
現在,我們就來看看xbox360到底有什麼法寶。
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『CPU』
一台遊戲主機跟個人電腦不同,遊戲主機就是要玩遊戲,電腦永遠有兩件以上的事情要作,執行文書處理軟體、執行網路瀏覽器,一堆事情卻沒有一件作得好,這是電腦的風險。
隨著遊戲與科技進步,設計主機開始與組裝電腦有不同的需求,畢竟遊戲主機很重視「視覺畫面」,過去的架構漸漸跟不上每代都躍進的家用主機。
微軟在決定xbox360的主要處理器時有兩個選擇
1:單一晶片高時脈運轉
2:結合現有科技創造新方法
微軟大可以沿用舊想法,找intel合作,拿很快就要達成4Ghz里程碑的Pentium IV來用。但是,這個做法只能獲得一個優點-一個時脈很高的CPU,其他什麼都不是(各位也許知道Athlon可以在較低的時脈跑出比同時脈Pentium好的表現)。還有還有,高時脈有它的問題,更耗電,更熱。
另一個選項則是目前個人電腦慢慢採用的概念-多個CPU分工合作。就在你讀文章的現在,Intel與AMD正宣布他們的家用/伺服器用雙核心架構CPU,也就是Intel Pentium D與Xenon,AMD Opteron X2與Athlon 64 X2,目前來看是後者表現較佳。微軟也可以用Athlon 64 X2來當下一代Xbox的心臟,也就是採用雙核心架構CPU。
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『2>1,3>2。』
在GDC上,J Allard確定Xbox繼承者將會由「多核心處理器架構」驅動,現在,官方正式確定一年前洩漏的架構,xbox360處理器是個多重核心架構的處理器(也就是"在一個晶片上放進一整個系統")。
xbox360的處理器由三個PowerPC核心組成,每個核心都以3.2Ghz的速度運行。在暴力與效率間,微軟選擇效率。只要想看看,該請一個IQ150的人來解決一個問題,還是讓三個IQ120的人一起來?微軟覺得三個人比較好。
說實話,我們想像不到三個3.2Ghz時脈PowerPc核心到底可以達到多高的境界,即使我們拿一個2.4Ghz時脈PowerPc來跟一個3.4Ghz時脈Pentium IV處理器放在一起比較...根據微軟的說法,這樣先進的組合,以遊戲數學運算效能的角度來看可以達到每秒九十億次內積運算,同樣的,我們完全無法想像這代表遊戲會變成什麼樣子。
今天,我們確認xbox360的處理器是即時多緒處理器,這表示它可以同時處理許多指令。更正確的說法是,每個核心每次可以同時處理兩個緒,也就是說xbox360CPU在一個時脈循環中可以處理六個緒,對於一個軟體來說,這等於是有六個傳統CPU讓你用。這也就是說,xbox360可以拿三個核心處理不同程式,不論三個核心是分工合作或是各自應付不同程式,再來,xbox360也可以處理一個已經是多緒架構的程式,也就是軟體本身就已經為這樣的硬體做好工作分配的工作。
也許各位不懂「緒」或是「在一個晶片上放進一整個系統」(thread與amulti-core design on a single die)是什麼東西(譯者:沒錯Orz),我們可以寫書來教導各位緒、處理器原理與多工處理技術,不過,各位只要知道這點就好:緒就是獨立的指令,是一個單位,即時多緒技術也就是讓一個處理器同時處理很多個指令的技術。
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『The Vector Unit』
每個xbox360處理器都有一個「單一指令多重資料器」(Single Instruction Multiple Data Unit,Orz電機系真偉大)作為處理器指令集的延伸。這個特殊的東西是IBM針對Intel MMX/SEE/SEE2/SEE3與AMD 3D NOW!的回應
這個輔助資料器包含可以加速大量浮點運算軟體的特殊指令,只要軟體有針對這些指令集最佳化,就能利用這個輔助功能。這個資料器存在的目的就是加速任何需要即時影像處理能力軟體的效率。
這個資料器的表現幾乎跟intel的SEE3一樣好,但是它有一個別人沒有的優勢-軟體工程師不需要額外撰寫程式來使用它,只要用AltiVec CProgramming Model之類的工具,開發遊戲的軟體工程師可以用C或是C++的技巧來使用這個資料器。(Orz資工系也很強)
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『GPU』
強烈建議,原文有圖有真相,各位一定要看喔~~
www.teamxbox.com
「我叫做約翰,康斯坦丁.約翰,給我記住,你這個小白」(還有一半的內容,讓我放鬆一下Orz)該記住的是「統一著色架構」,不只接下來文章中會用到,接下來幾年要談電腦遊戲,這個東東會經常被提到。
比起現行遊戲主機來說,xbox360真正勝出的一點是它的繪圖系統,這將會是即時影像處理的最先端技術。Ati,xbox360繪圖晶片供應商,已經提供第一個採用「統一著色架構」管線的硬體。
這個硬體與即將在06年微軟次世代作業系統-代號「長角,longhorn」中搭配的統一著色程式語言合體後,將讓xbox360佔在繪圖領域的最尖端地位。
如果你正在碎碎唸「統一著色架構」這六個字,我們可以先簡單介紹一下它,這樣,待會兒你看懂文章後才會作出Orz這個動作,因為這表示你真的知道這東西是劃時代的強。
『著色的歷史』
「著色,shaders」就是決定最後螢幕上3D環境裡面物體表面材質的程式,著色程式最常拿來作出物體表面的顏色、反射程度以及透明程度,也可以拿來決定物體的位置。著色程式最早出現在Pixar(超人特攻隊!)的RenderMan軟體中,那時候是被拿來作動畫而非即時產生任何畫面。Xbox生父之一Seamus Blackley曾經拿侏儸紀公園暴龍來解釋著色軟體的神奇,電影中恐怖的暴龍其實只用了七萬四千個多邊形,但是,有了shaders的加持,74000個多邊形就足以產生「真實」。
GeForce3等級(也就是Xbox等級)的硬體配備首先引進可編輯的shaders程式,在那之前,一切成像方程式只存在在硬體裡面,美術、軟體工程師很難有彈性。有了shaders,繪圖硬體終於可以透過程式被控制,這是完全不同的時代。
在即時成像的領域裡面有兩大著色技巧;PIXEL跟VERTEX。這些運算,不論是以何者為基礎,都是由繪圖晶片中的管線來處理。可程式化的pixel讓設計師能以pixel為單位改變光影、顏色以及表面的效果,讓成品的顏色、材質與形狀出現不同的表現,以pixel為單位,已經是一個影像的最小單位了。而vertex著色則藉由改變物體的vertex資料來產生不同的變化,vertex就是3D環境中物體的頂點,通常由(x-y-z-)座標來表示。
pixel著色讓遊戲中的物體、表面不再「假假的」,而更有生命力。vertex著色則讓遊戲動起來更真實,讓物體的骨架結構更順暢的活動,讓物體表面的形狀更真實。
目前為止,繪圖晶片有特製的pixel與vertex處理器,而軟體工程師用高/低階語言來創造、執行繪圖晶片上的著色程式。
而來自Ati的次世代繪圖晶片以及下一代DirectX技術讓統一著色架構成真,個人電腦必須等到搭載同樣技術的新微軟作業系統在06年發售才能用到這個新東東,而我們只要等到年底就可以在xbox360上看到。
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『統一著色架構、Unified Shader Architecture』
如同前面所說的,xbox360繪圖晶片是第一個以統一著色架構管線提供該功能的硬體,要知道,這個Ati晶片可是來自高明技術的革命性成果。
也許,你會懷疑,之前pixel跟vertex著色是怎樣,分家喔?不然怎麼「統一」兩個字怎麼這麼驚人?口恩,事實上,這兩個技術的需求不太一樣,所以,硬體跟軟體都要分別對應兩個方式的著色。所以,當Ati能夠找到一個硬體架構同時提供兩種著色程式使用,這的確是一大成就。目前,nVIDIA的說法是:我們不喜歡統一著色架構,這不是解決兩個著色方式各有不同需求的有效辦法。
不論如何,Ati找到一個點子讓兩個著色方法在共用的部分有效率的共用,在不同的地方又能被一個硬體架構給滿足。我們看看美國商標檢驗局以及xbox360的規格表,就可以知道這新技術怎麼搞。
簡單來說,下列的圖就是統一著色架構的說明。
這個繪圖系統有三個主要單元
┌──────────┐
↓ │
1───→2────→3
1儲存站:儲存繪圖指令,可以儲存pixel或是vertex指令,
2分配單元:與儲存站相連的單元,負責叫出指令發送到..
3指令處理引擎:從分配單元接受指令,執行然後將指令送回儲存站。
已經被執行的指令會有個「小旗子」一同送出去,告訴系統這是已經被執行的指令。 好的,剛剛這些看起來不是那麼難,那我們就繼續下去。
假使,我們有兩個儲存站,一個pixel儲存站,一個vertex儲存站。
接著,我們在分配單元以及指令處理引擎之外加上「算數邏輯單位,ALU,arithmetic logic unit」。分配單元從任一儲存站中抓出一個指令,將它分配給算數邏輯單位以及指令處理引擎(也稱為材質處理單元)
┌────────────←─────┐
│ ┌────────←─────┤
│ ┌→└pixel┐ ┌ALU┘
│ │ ↓ ↑
│ │ ├分配單元┤
│ │ ↑ ↓
└─┼→┌Vertex┘ └指令處理引擎┐
│ └─────────←───────┤
└───────────←───────┘
這樣一來,我們總算簡要而不過分省略的看到了整個架構,正是這個想法讓統一著色架構成真。各位可以看到兩個儲存站(vertex與pixel)與分配單元相連接,任何一個儲存站的指令都可以透過分配單元發給對應的算數邏輯單位或是指令處理引擎。之後,這些指令可以被送回原來的儲存站。(Orz還是看網站劃的好啊,再po一次www.teamxbox.com)
各位,這個發明的威力在於只有天知道、Ati工程師知道怎麼運作的分配單元「Arbiter」能夠把兩種不同的著色指令處理的服服貼貼,這個分配單元會根據工作量來決定如何運用儲存站內的指令。
根據xbox360規格表來看,統一著色架構有48路平行浮點著色器管線,也就是每秒480億次著色指令運算的能力。
我們猜測xbox360繪圖晶片有48個算數邏輯單位,好幾個分配單元,還有其他輔助單元來構成統一著色架構。
但是,讓xbox360在畫面表現上能夠領先個人電腦「夠久」,甚至比Xbox領先2001年那時個人電腦情況還更上層樓,讓整個架構令人Orz,讓其他次世代主機要非常費力才能一較高下的重要關鍵還是「繪圖晶片」。
要知道,Xbox在2001年十一月15號發售,以GeForce3等級GPU加上PentiumIII733MHz等級CPU作為核心動力來源,在那個時候,個人電腦市場已經有GeForce4以及1.2GHzPentium4,這一次,一切都不是這麼簡單。
在量身訂做的GPU加持之下,所有xbox360目前使用的技術都要等到2006年末才有可能在市場上出現,整整一年,xbox360的技術可以領先達到一年之久。我們在業界的朋友說,Ati使用類似統一著色架構技術的電腦用繪圖晶片R520,或是「Fudo」晶片,已經將發售時程延後到2005年秋天,同時,Ati也會繼續與nVIDIA在雙繪圖卡的市場上較量。
不過,目前裝在xbox360裡面的這些東東還是要等到2006年才有可能變成個人電腦市場上買的到的產品,這個「東東」叫做R600,是上面提到還沒發售的R520的接班人(譯者:接班人的接班人Orz),它將可以完全發揮微軟新作業系統DirectX,而且直到R600才有可能配備現在已經放在xbox360裡面的重要零件:內嵌式動態記憶體。
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『10mb內嵌式動態記憶體』
視訊記憶體頻寬是今日繪圖晶片的重要指標,為了獲得更大的頻寬,廠商要不增加記憶體時脈,要不採用更大的流量。
Atin與VIDIA的最新產品,GeForce6800與X800系列都用上256位元介面來達到每秒30GB的尖峰流量,資料壓縮技術也可以多擠出一些頻寬來。
那麼,有可能一舉突破現在這些技術帶來的瓶頸嗎?Ati想到一個方法。
Ati發現一種方法可以一舉超越每秒30GB的限制而且一躍到達每秒256GB流量,內嵌式動態記憶體不是什麼新技術,之前有BitBoys公司失敗的經驗,而任天堂GameCube、PS2都有引進該技術。不過,10mb如此大容量的內嵌式動態記憶體還是第一次被採用。
xbox360的繪圖次系統包含10mb的內嵌式動態記憶體,拿來當作畫面快取(Frame Buffer),使用內嵌式動態記憶體就像CPU使用快取一樣,xbox360將可以啟動全螢幕反鋸齒以幾乎完美的畫面更新速率,在720p以及1080i的解析度執行遊戲。
內嵌式動態記憶體晶片是NEC90nm技術的產物,採用該公司最先進的制程技術,NEC之前曾經提供GC的內嵌式動態記憶體,不過,那是不同世代的內嵌式動態記憶體。
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『數據』
我們大概看過xbox360的核心零件,現在我們來看看其他數字。xbox360採用GDDR3記憶體,比較省電而且運行時的溫度較低,以700MHz的速度運行,搭配頻寬達每秒22.4GB的記憶體介面。這個記憶體同樣可通VPU以及CPU使用,也就是共享記憶體架構。
xbox360的多邊形處理能力達每秒五億個多邊形,也就是每秒12億的頂點運算,GeForce6800Ultra每秒可以處理6億個頂點運算。想要更多數字嗎?xbox360有每秒160億像素的頂點填充率,每秒480億次著色器運算。
最後,系統整體浮點數運算效能達到每秒一兆次浮點運算的水準。
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「COOL一點啊」
打開xbox360時的一個驚喜是散熱裝置,為了散熱,微軟設計了能動態調整散熱液流動以及風扇轉速的液冷裝置,一切按照系統溫度以及耗電量操作。
這個巧妙的方法讓微軟可以設計更小的主機,因為液冷裝置取代了大多數電腦中常見的散熱片,加上風扇後,這樣的組合可以有效的降低CPU的溫度,比目前xbox的CPU運轉溫度還低。對於已經在較高時脈運轉的xbox360CPU來說,這真的是不小的成就。
對於這樣的結果,微軟還不滿意,xbox360還會視情況自動關掉不需要啟動的運算核心,比方說看DVD或是聽音樂,系統就會關掉兩個CPU,更加省電。
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『儲存裝置』
xbox360有可拆卸/可升級的硬碟,一開始供應的是20GB容量,未來還有更大容量的硬碟可供選擇。
DVD則是12倍速雙層DVD光碟機,可以讀取所有市面上的產品,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。雖然規格表沒有註名,我們猜測xbox360應該可以播放WMV HD。
喔,xbox360有兩個記憶卡插槽,基本容量記憶卡是64mb。
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『週邊裝置』
xbox360有些許小特點,其中之一是可以更換的面板,玩家可以使用選購不同的面板,完全不會影響主機操作,又方便拆卸。
數位鏡頭也非常強悍,可以輸出VGA640×480等級的畫面,每秒更新30張。攝影解析度達到130萬畫素。鏡頭還有麥克風,裝著它,整個房間都可以對著網路上的朋友講話。鏡頭還直接支援Xbox Live網路上的視訊聊天功能,玩家可以把自己的大頭照放進玩家檔案裡面。
xbox360可以用最多四個無線手把,手把有三個USB2.0孔,兩個在前面,一個在背面可以接充電式電池。無線手把操作範圍到達30呎/9公尺,兩個AA電池可以使用40個小時,電力不足時手把會讓玩家知道,這時候可以接上充電線插上主機邊玩邊充電,喔,耳機也可以接上手把。按下手把中央的「X」,你可以直接啟動xbox360,完全不需要離開沙發、地板、床..
當然,xbox360有內建網路卡,就像xbox一樣。而xbox360的選購配備無線網路卡將支援802.11b, 802.11g, and 802.11a.等規格,使用主機內接電源,無須另外插電,可與家用電腦以802.11a通訊協定進行檔案傳輸。
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『音效』
既然xbox360要拉開HD世代的序幕,所有遊戲都被要求提供環繞立體音響的享受,這可是真正的享受。主機本身有多聲道環繞音效輸出,256個以上的音效聲道每個都達16位元的運算水準,主機內部則可以處理320個獨立的頻道,並且以32位元的水準進行運算。
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『結語』
目前為止,系統規格都與之前的期望相差不遠,不過還有些問題等待回答,像是播放DVD時主機會不會像市面上DVD播放機一樣把畫面升級到720p或是1080i。
我們也還不清楚是否會有HDMI、DVI輸出端子或是讓Xbox360能接上電腦螢幕使用的周邊,我們原本期待看到滿是接孔的背版,但是目前看來一切都還跟Xbox一樣。
然而,有兩個地方是其他次世代主機可以超越xbox360的地方,或是比xbox360來的有看頭。
一個是xbox360沒有次世代DVD光碟機。我們知道年底xbox360出貨的時候,沒有人敢確定HD DVD光碟機也可以順利出貨,加上格式仍然有待各家廠商達成共識,唯一確定的是SONY表明將採用藍光DVD,PS3就是要用這個規格。
另一點,xbox360沒有硬體物理處理加速器。如果SONY跟任天堂在主機規劃上放進這個東東,微軟就只能拿出軟體方面的辦法來應付,而軟體模擬永遠追不上硬體。幸好,研發地球上第一個硬體物理處理加速器的廠商AGEIA也有推出NovodeX Physics SDK來充分利用xbox360的多核心架構,假設遊戲程式用掉一個核心而空出兩個核心可供利用,我們可以期待軟體模擬到底可以到達什麼境界,是否沒有硬體物理加速器真的會讓xbox360在這個地方吃虧。
好吧,假設你是個瘋狂、硬派、性能至上的主機狂,而今年年底你想要擴建自己的勢力,不用懷疑,Xbox360等著您,因為,那個時候,是沒有人看的到xbox360的後車燈低。
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文中應該出現許多專有名詞的錯誤,只能說,世界真是大,學不完。
在xbox360版發表,算是祝賀文,大家繼續快樂的打電動吧!
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※ Origin: 巴哈姆特 ◆ From: 140.119.203.227




May 16th, 2005 at 4:13 am
讀完全文,除了期待 Xbox 360 的發售之外,令人讚嘆的是譯者詳盡的翻譯吶!
板上還有很多相關的文章,有興趣的人可以去瞧瞧。
May 16th, 2005 at 2:25 pm
一句老話:沒有實機 沒有真相~ XD
May 16th, 2005 at 6:12 pm
那就等發售以後去你家看實機啦 XD