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遊戲機CPU談 (五):RISC、EE、PowerPC 到 x86 ,從架構談歷代 PlayStation

一提到 PlayStation,大家是不是很自然地就想起SONY呢?其實當年任天堂也有份參與,更一度接近以合作的方式來開發PlayStation。只可惜當年的一些事,令到SONY需要獨力研發,這就是風靡全球的遊戲機PlayStation的開始。

一個震撼彈在1994年12月3日正式投出,PlayStation1在有限的資源下,選擇了32BIT RISC CPU,使用MIPS-R3000A兼容架構,比當時流行的超任(超級任天堂)要強得多,資料傳輸速度可達至每秒132MB。CD-ROM 也是其中一個亮點,其基本讀取速率,被兩倍速裝置取代,最大的讀取速率已經去到每秒300 KB,今天看是龜速,在當時,已算一大突破。

另外,它支援半透明、多重捲軸等等效果,一個顯示屏最多可同時顯示4000個活動色塊,每秒也能處理多達36萬個多邊形,最大發色數更高達1677萬色。這台劃時代的設置除了能輕鬆處理2D圖形外,更可處理3D圖形,正好趕上了3D遊戲浪潮。在聲音方面,SONY利用和CD音樂同級的 44.1KHz 和ADPCM音源,不但能支援MIDI音效,更能讀取VAB(WaveTable)和 VAG(Sound)的格式。如此前無古人的配置,令到PS1的壽命不斷延長,直至2005年全球的銷量接近1.03億部,十分驚人。

當世界仍在享受PS1,SONY 已準備好再次震懾全城。 6年後,PS2 以 128 bit 的Emotion Engine為主核,以MIPS R5900為基礎的CPU有著16KB暫存記憶體,294 MHz 運作時脈,16KB指令快取,107個多媒體擴充指令等等,在當時極之強大,其顯卡Graphics Synthesizer的內嵌式快取視訊速度在當時更是高得驚人,可以提供48GB/s的資料傳輸頻寬,考慮到Playstation 3 的顯示資料傳輸頻寬只為 22.4GB/s,此數值堪稱超越時代。

音效採用了 PCM,配備的 DVD-ROM 光碟機也全面進化,DVD為4倍速而CD則為24倍速; 解析度也可支援480i ,480p, 1080i。

另外,早期PS2除了可向下相容PlayStation的遊戲軟體外,更可播放DVD影音光碟。 以上種種突出的配置都為PS2打造了十二年的皇朝,歷經6代而不衰,超過了原先設定10年的壽命。在此之期,PS2也分別受到SEGA的Dreamcast、微軟的Xbox和任天堂GameCube挑戰,但由於PS2同時發售多款遊戲大作,加上先進的DVD-ROM和SONY為遊戲開發商和消費者提供及時的支援,所以最後三者分別在2001,2007和2009年宣佈停產,而PS2全球的銷量則愈戰愈勇,於2011年已突破1.5億大關,為SONY的PS系列寫下輝煌的一頁。

直至2006年,SONY開始銷售PS3,它採用了Cell處理器,共有9個核心,以一個PPE(Power Processor Element)加上8個SPE(Synergistic Processing Elements)的非對稱設計,實際運作,只會用PPE加上最多7個SPE,這種異類多核架構的CPU,在當時是十分新穎的設計。Cell 以PowerPC為基礎,時脈為3.2 GHz。如此嶄新的設計,在當時絕對是話題,但代價是開發難度上升,令遊戲商初期吃盡苦頭。

在音效方面,是次的機種來到了杜比TrueHD和7.1環繞聲,解析度則支援480i、480p、720p、1080i和1080p,同時兼備支援Blu-Ray 2.0的藍光播放器,令PS3除了是一部遊戲機,亦是一個家庭多媒體平台。然而,新版本的主機(2008年8月後),因為硬件設計,已取消了對PlayStation 2遊戲的相容性。

最新的PlayStation4開售了約四年,再一次以強勁處理器掛帥,放棄了早期的MIPS,也不再採用Power PC系架構,採用了兩個x86-64架構的四核心AMD Jaguar模組,圖形處理器則由18個運算單元組成,可達到最高每秒1.84兆次的浮點運算能力。X86-64架構在開發上容易接軌PC架構,成熟度高,令PS4遊戲在早期已能發揮優秀表現。

另外,PlayStation 4配有共8 GB的GDDR5記憶體,比上一代多出16倍之多,被認為將可令主機的市場壽命拉得更長。另外,在光碟機方面也得到了強化,讀取的速度最快可達到PS3的三倍。

在現今的數碼世代,規格漸漸不是決定成功的唯一標準。PS4的「社交」功能是SONY強調的主要特色之一,是次在控制器上設有一個「SHARE」按鈕,能夠讓玩家從遊戲錄影畫面中選擇片段或截圖與他人在社交平台上共享。僅僅推出了四年多,PS4全球累計銷售量已突破6,000萬台大關,已經逼近上一代六年累積的紀錄,到底PS4能否再創佳績,帶領PS系列重回PS2時的榮耀呢,就讓我們拭目以待吧!

幾每代都變更架構的PS家族,可算是個有趣的存在,下向兼容性也成了個問題,但在技術上,的確是勇氣十足,PS2的內嵌式快取視訊,PS3的Cell CPU在當時都是極具話題性的創新技術,反倒在PS4後,轉回保守主義,使用成熟的X86-64架構,可能在商業上更為成功,但在技術層面,就沒那麼有趣了。

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