В 2001-м году Microsoft дебютировала на рынке игровых приставок с Xbox. Шума вокруг этого события было много, и не без повода: ведь аппаратная часть новой консоли на голову превосходила конкурентов - Sony PlayStation 2 и Nintendo GameCube. Xbox представляла из себя некий гибрид игровой приставки и весьма производительного на то время компьютера. Но, несмотря на эту потенциальную мощь и все усилия Microsoft, Xbox не смогла составить серьезную конкуренцию бесспорному лидеру в мире консолей - PlayStation 2.

Прошло время, соизмеримое с жизнью поколения игровой консоли на рынке. Microsoft теперь выходит на "поле битвы - игровые приставки" с новым детищем - Xbox-360. Новая "игрушка" Билла Гейтса обещает быть значительно функциональнее и мощнее, нежели первый Xbox. К тому же, ее характеристики выглядят весьма уверенно в сравнении с конкурентами от Nintendo и игрового подразделения Sony.

Как известно, в первой игровой приставке Microsoft за графическую и звуковую часть была ответственна компания NVIDIA. Но после скандального "развода" и ряда судебных тяжб между партнерами в дуэте с американским software-гигантом теперь играет главный конкурент "лагеря зеленых" - канадская ATI. Еще в августе 2003 было объявлено об их сотрудничестве в области разработки графической части консоли следующего поколения от Microsoft. По мнению некоторых аналитиков, Microsoft приняла такое решение не столько из-за производственных или юридических проблем с NVIDIA, сколько из-за технологического преимущества решений компании ATI в тот момент. Но это отдельная тема. Мы же вернемся к Xbox-360, главным образом - к ее аппаратной части.

Встречаем Xbox-360

19 мая на E3 2005 (Electronic Entertainment Expo) был официально запущен новый проект Microsoft Xbox-360 - результат трехлетней совместной работы нескольких компаний, в том числе и ATI.

Внешний вид приставки Microsoft Xbox-360 с Apple-подобным дизайном

В громкой рекламной кампании особое внимание было уделено большому количеству готовящихся под новое железо игр. Заявлено до 160 проектов для Xbox-360 от ведущих издателей. Из них около 40 - довольно известные и ожидаемые игры. В этом длинном списке присутствуют весьма громкие названия - "Need for Speed: Most Wanted", "FIFA 06", "NBA Live 2006", "The Elder Scrolls IV: Oblivion" и даже такие будущие хиты, как "Quake 4" и "Call of Duty 2". Не секрет, что основной козырь той или иной консоли - наличие достойных игр, продажи от которых и приносят основную прибыль.

Но не обошлось и без ложки дегтя - геймеров-поклонников игрового лагеря Microsoft огорчило известие о несовместимости с Xbox-360 игр для первой Xbox. Однако, по самой свежей информации из японских источников, Microsoft согласилась платить авторские взносы NVIDIA для получения права легализовать игры для Xbox на новой консоли с GPU от ATI. Некоторые игры потребуют патчи, о которых должна позаботиться Microsoft.

Что у нее внутри

Внешний вид Xbox-360 радует глаз. С этим, думаю, согласятся все, хоть о вкусах, как известно, не спорят. Вторая приставка от Microsoft выглядит гораздо приятнее черной ребристой коробки первой Xbox. Заметим, что дизайн корпуса Xbox-360 позволяет устанавливать приставку в вертикальное или горизонтальное положение.

Сердцем Xbox-360 стал трехъядерный процессор с кодовым названием Xenon, основанный на классической архитектуре IBM PowerPC, с рабочей частотой 3.2 GHz, 1 MB кэша второго уровня и возможностью обработки двух потоков команд на ядро. В отличие от новых двухъядерных процессоров Intel и AMD, кэш L2 здесь является общим для всех ядер. Таким образом, можно говорить о наличии в Xbox-360 шести параллельных потоков обработки информации. Значительная часть этой серьезной вычислительной мощи работает на графическую аппаратную составляющую от ATI. Как и в случае с первой консолью, Microsoft в Xbox-360 использует специально разработанный API - специфическую версию DirectX.

Графический процессор Xbox-360, известный под кодовым именем Xenos, работает на частоте 500 MHz. По 128-битной шине происходит общение с 512 MB разделяемой c CPU памятью GDDR-3 с тактовой частотой 700 MHz (ранее многочисленные источники выдвигали версию про 256-битную шину). Пропускная способность данной шины - 22.4 GB/sec. GPU Xbox-360 выполняет некоторые функции традиционного северного моста, включая в себя универсальный контроллер памяти, который работает также на нужды CPU консоли. А память в данном случае выполняет роль оперативной и видеопамяти. Такой алгоритм организации работы с памятью носит название "Unified Memory Architecture".

Связь с периферийными устройствами обеспечивает южный мост. Там же расположен 256-канальный звуковой контроллер с поддержкой Surround Sound, режима 48 KHz/16 bit и с внутренней обработкой с разрядностью в 32 bit. Хочется отметить, что в Xbox-360 нет аппаратной обработки Dolby Digital 5.1, как это было в первой версии Xbox посредством звукового процессора NVIDIA в составе южного моста nForce. Сейчас программной обработкой звука в DD занимается CPU Xenon. Это значительно упрощает южный мост Xbox-360 и исключает необходимость покупки звуковых чипов у сторонних компаний, что благоприятно скажется на себестоимости приставки. Шина, обеспечивающая связь южного моста и Xenos, имеет два независимых канала с пропускной способностью 500 MB/sec в каждую сторону.

Центральный и графический процессоры выполнены по технологии 0.09 мкм. Но несмотря на передовой техпроцесс, все это обладает внушительным уровнем тепловыделения, с которым призвана справиться установленная система водяного охлаждения и два воздушных вентилятора. По заявлению Microsoft, она весьма эффективна и значительно тише традиционной системы охлаждения нынешней Xbox.

Консоль оборудована съемным жестким диском формата 2.5" емкостью 20 GB, но будут варианты с большей емкостью диска. В качестве оптического накопителя выступает мультиформатный 12-скоростной dual-layer DVD-привод. Поддержка HD-DVD или BD-ROM на данном этапе развития этих стандартов не предусмотрена. Однако, по некоторым данным из Сети, Microsoft не исключает возможность появления накопителей одного из новых стандартов в будущих ревизиях Xbox-360. В консоли имеется контроллер Ethernet, 4 порта для беспроводных джойпадов, 3 порта USB 2.0 для подключения различных медиаустройств (MP3-плеер, цифровая фотокамера и т.д.), предусмотрена система дистанционного управления. У пользователя Xbox-360 будет возможность выхода в Интернет, в частности, для использования игрового сервиса Microsoft Xbox Live.

Что касается вывода изображения игр и видео на экран, то для этого имеется поддержка стандарта HDTV. Консоль оборудована VGA и компонентными выходами для HD-разрешений 720p (1280x720 точек, прогрессивная развертка) и 1080i (1920x1080 точек, чересстрочная развертка). Именно эти режимы доступны большинству современных широкоформатных дисплеев и проекторов стандарта HDTV. Возможно, в следующих ревизиях консоли появится поддержка перспективного режима 1080p (3840x1080 точек, прогрессивная развертка), но в текущей версии этого не предусмотрено.

Сравним с конкурентами

Для сравнения приведем некоторые известные характеристики будущих конкурентов Xbox-360, а также главного героя статьи вкратце:
Sony PlayStation 3

В качестве центрального процессора выступает Cell. В его разработке принимали участие Sony, Toshiba и IBM (альянс STI). Присутствие компании IBM говорит о том, что в Cell, как и в CPU Xbox-360, используется архитектура PowerPC, правда, серьезно модифицированная для новых задач. Cell новой PlayStation состоит из 8 процессорных элементов (Synergistic Processor Elements, SPE), работает на частоте 3.2 GHz и изготовлен по техпроцессу 0.09 мкм. Каждый SPE имеет 256 KB локальной памяти. Все 8 элементов используют общий кэш L2 объемом 512 KB. Видно, что центральный процессор PS3, разработанный специально для многопоточной обработки мультимедийных данных, обладает большим вычислительным потенциалом, чем Xenon Xbox-360.
Графический чип RSX разработан компанией NVIDIA и работает на частоте 550 MHz. Известно, что прототипом RSX стал анонсированный недавно GPU для персональных компьютеров GeForce 7800 GTX (G70). В отличии от G70, RSX производится по более тонкому техпроцессу 0.09 мкм и работает на большей на 120 MHz частоте. Для нужд GPU в PlayStation 3 имеется 256 MB памяти GDDR-3 с тактовой частотой 700 MHz.
Системная память - 256 MB в модулях XDR на основе технологии Rambus. XDR-память работает на одной частоте с CPU - 3.2 GHz.
Звуковым процессором поддерживаются следующие звуковые форматы: Dolby Digital 5.1, DTS, LPCM.
В оптическом приводе используется "синий" лазер, что дает ему поддержку дисков Blu-ray Disc (BD-ROM) емкостью до 54 GB. Также в полной мере поддерживаются все остальные форматы CD, DVD и диски для PS и PS2.
Имеется возможность вывода видео на дисплеи высокой четкости HDTV посредством двух интерфейсов HDMI (High Definition Multimedia Interface). Обещана поддержка более широкого спектра HD-разрешений - PlayStation 3 должна уметь работать в режиме 1080p, недоступном в данный момент для Xbox-360. Но речь идет именно о выводе видео на HDTV-дисплеи и проекторы с поддержкой 1080p. Ведь для работы игр в таком разрешении с удовлетворительной скоростью не хватит даже впечатляющей мощности Cell и RSX. Отметим, что во многой степени благодаря присутствию мощного процессора Cell и оптического накопителя высокой емкости, в PlayStation 3 заложена возможность работы с перспективным стандартом видеокомпрессии H.264 (так называемый MPEG-4 Part 10).
Игры для первой и второй PlayStation на PlayStation 3 должны работать без проблем.

Nintendo Revolution

Приставка обзавелась двумя процессорами IBM PowerPC G5 с тактовой частотой 1.8 GHz и кэшем L2 512 KB.
За проектирование GPU ответственна ATI. Ее графический процессор с кодовым именем Hollywood работает на 600 MHz и имеет 12 MB встроенной высокоскоростной памяти.
Для нужд GPU и CPU используется 128 MB быстрой памяти 1T SRAM с тактовой частотой 600 MHz и 256 MB более медленной DRAM с частотой 400 MHz.
Nintendo Revolution оборудована 16-битным звуковым процессором с поддержкой 7.1-канального звука.
Оптический привод будет совместим с двухслойными дисками емкостью 6 GB. Этот закрытый стандарт специально для Nintendo разработала компания Matsushita.
Поддержки вывода изображения на HDTV-дисплеи не предвидится.
Совместимость с играми для предыдущих приставок Nintendo сохранится.

Microsoft Xbox-360

Центральный процессор - трехъядерный CPU от IBM с архитектурой PowerPC, рабочей частотой 3,2 GHz, 1 MB кэша второго уровня и возможностью обработки двух потоков команд на ядро (в масштабе всего CPU - 6 потоков). Техпроцесс - 0.09 мкм.
Графический процессор - ATI Xenos с архитектурой Unified Shader Architecture, работающий на частоте 500 MHz. Изготовлен по технологии 0.09 мкм.
Имеется 512 MB памяти типа GDDR-3, разделяемой c CPU. Организация памяти - Unified Memory Architecture. Тактовая частота - 700 MHz, 128-битная шина доступа к памяти.
За звук отвечает мультиканальный звуковой процессор с внутренней обработкой с разрядностью в 32 bit, с поддержкой Surround Sound и режима 48 KHz/16 bit. Обработка аудиопотока Dolby Digital производится на программном уровне центральным процессором Xenon.
Оптический накопитель - DVD-привод с поддержкой всевозможных форматов CD и DVD, в том числе двухслойных.
Присутствует совместимость с HDTV. Поддерживаются режимы 720p и 1080i.
Игры для предыдущей версии Xbox, судя по самой свежей информации, будут совместимы с Xbox-360.

Графический чип

Рассмотрим поближе графическую часть Xbox-360. Как было сказано выше, GPU в Xbox-360 разработан ATI. Это не первый опыт участия компании в подобных проектах, - чип ATI Flipper давно работает в приставках Nintendo GameCube. Более того, сотрудничество с Nintendo продолжается в области разработки графики для консоли следующего поколения.

На разработку GPU для Xbox-360 было потрачено около 2 лет. Этот новый графический чип не имеет ничего общего с каким-либо из существующих на рынке десктопных продуктов. По словам представителей ATI на московском брифинге 24 мая, он разрабатывался "с нуля" специально для Xbox-360. Однако, многие источники называют в качестве прототипа Xenos некогда вычеркнутый из роадмапа ATI чип с кодовым именем R500. Вполне возможно, что воплощенные в Xenos идеи найдут применение в будущих "писишных" игровых картах. Правда, в текущем "сеансе" сотрудничества компании Microsoft с разработчиком GPU, дизайн чипа является ее собственностью. Поэтому, не совсем ясно, какие права имеет ATI на дальнейшее использование данной архитектуры. А вот насчет графики в PlayStation 3 точно известно, что используемый Sony чип NVIDIA RSX имеет много общего с GeForce 7800 GTX (G70), анонс которого состоялся 22 июня.

Архитектура GPU Xbox-360
Кликните по картинке для увеличения [71 KB]

Особую привлекательность GPU Xbox-360 придает впервые примененная архитектура Unified Shader Architecture. В составе Xenos имеется 48 универсальных шейдерных процессоров вместо традиционных отдельных пиксельных и вершинных блоков. Каждый шейдерный процессор состоит из 4 векторных АЛУ и одного скалярного АЛУ и способен на две шейдерные операции за такт - одну векторную и одну скалярную, что в масштабе GPU дает 96 операций. Шейдерные процессоры поделены на три SIMD-конвейера, по 16 процессоров в каждом. SIMD-конвейеры полностью независимы друг от друга (не обращайте внимание на стрелки на приведенной официальной диаграмме, идущие слева направо, а также на отсутствие некоторых блоков).

Балансировка между выполнением пиксельных или вершинных шейдеров зависит от заполненности пиксельных или вершинных буферов, а также от приоритетности, установленной приложением. Блок, названный на диаграмме "Sequencer", выполняет настройку конвейеров на выполнение пиксельных или вершинных шейдеров. Его работа тесно связана с модулем "Load Balancer", который динамически распределяет инструкции по конвейерам.

Благодаря этому блоку динамической балансировки и распределения нагрузки, конвейеры всегда будут заняты работой, вне зависимости от того, пиксельные или вершинные шейдеры преобладают в рассчитываемой сцене. Это значительно повышает эффективность GPU и сводит до минимума простои отдельных блоков чипа.

Встроенный буфер памяти DRAM объемом 10 MB - еще одна привлекательная особенность GPU Xbox-360. Пропускная способность его шины впечатляет - 256 GB/sec. Наличие этого буфера позволяет при игре всегда держать включенным MSAA 4X без особых потерь в скорости. По словам представителя ATI, производительность Xenos с включенным и выключенным АА 4X отличается на 1-5%. Компьютерные геймеры, облизываясь, назвали бы такой антиалиасинг практически бесплатным .

По информации заинтересованных лиц из ATI , преимущество Xenos над современными десктопными решениями может доходить до 2 раз, в основном, благодаря унифицированной шейдерной архитектуре.

Компоновка GPU Xbox-360

Графический чип Xbox-360 состоит из двух частей, расположенных на двух кристаллах.

Два кристалла графического чипа Xbox-360

Назовем эти части "основная" и "дочерняя". Обе части работают на 500 MHz. "Основная" часть выполняет значительную часть работы над 3D-изображением и содержит те самые 48 унифицированных процессоров с текстурными и вершинными кэшами, включает в себя "Sequencer", блоки распределения инструкций по конвейерам "Load Balancer", а также общий для всей системы контроллер памяти. Этот кристалл состоит из 232 млн. транзисторов и производится на мощностях давнего партнера ATI тайваньской компании TSMC.

"Дочерняя" часть cодержит 105 млн. транзисторов и включает в себя 10 MB DRAM, логику для операций растеризации (ROP), логику для работы с Z-буфером, альфа-каналом. Схема для обслуживания функции антиалиасинга находится здесь же. Производством "дочернего" кристалла занимается компания NEC.

Пропускная способность шины внутри "дочернего" кристалла - 256 GB/sec. Пропускная способность шины между "основным" и "дочерним" кристаллами, работающей на частоте более 2 GHz, - порядка 32 GB/sec. Шина, обеспечивающая связь между CPU и GPU (шина FSB в терминологии PC), способна на 21.6 GB/sec.

Предположим, что подобная организация GPU Xbox-360 оптимальна с точки зрения норм выхода годных кристаллов и конечной себестоимости чипа.

Заключение

В нашем предварительном обзоре Microsoft Xbox-360 мы попытались представить информацию, полученную на московском брифинге ATI 24 мая, разбавленную интересными фактами из некоторых интервью представителей ATI зарубежным сайтам. Надеемся, в будущем нам доведется поближе познакомиться с новой приставкой от Microsoft и написать более детальный и развернутый обзор.

В заключение - несколько слов о появлении нового "ящика" в продаже. Это должно произойти предположительно в ноябре текущего года, то есть значительно раньше конкурентов: третьей версии Sony PlayStaition, выход которой намечен на весну будущего года, и Nintendo Revolution, что также ожидается в следующем году. В интересах Microsoft приложить все усилия для того, что бы опередить японцев и успеть к сезону массовых закупок на Рождество.

В любом случае, конкурировать детищу Билла Гейтса с новыми продуктами гигантов игровой индустрии Sony и Nintendo будет непросто. Безусловно, на успех консоли повлияет совокупность факторов: наличие популярных и ожидаемых игр, масштаб рекламной кампании, доступность в продаже и отутствие дефицита, ну и, конечно же, цена. Любой из факторов, в итоге, может нивелировать те или иные аппаратные преимущества любой из трех новых консолей, заложенные талантливыми инженерами множества компаний.