之所以有想法来写这篇文章,主要是两件事给了我触动:一个是不久前,Steam的首页将推广了多年的Steam Machine界面摘下,Steam进攻客厅战略悄然落幕,也让我对PC的定位有个重新的考虑。另一个则是在过去机核有关PC的游戏文章评论区,会看到一些玩家因为对PC的了解不足,错误的将PC视为“有钱人的玩具”,因此错过了很多精彩的游戏。
本人并不是一个高端PC玩家,但也并不想只是写个导购类文章而已。我希望能通过一个系列的文章,让各位重新了解,并找到适合自己的PC,享受游戏带来的乐趣。
作为系列的第一篇文章,我并不想给大家推荐各种PC硬件。PC虽然早已充斥在了我们的日常生活中,但是对于那些只接触主机的玩家,对PC的概念可能更多的是其在工作中的应用。所以在推荐玩家们PC之前,我想先从主机开始,聊一聊PC和主机的差异。
说到PC,实际上所有人都用过,无论是学校,还是家庭,还是办公室,PC在一定程度上成为了我们的现代化社会的基础。让我们看看来自于Wiki上面的解释:PC(Personal Computer,个人电脑或称个人计算机)。是在大小、性能以及价位等多个方面适合于个人使用,并由最终用户直接操控的计算机的统称。从台式机(或称台式电脑、桌面电脑)、笔记本电脑到小型笔记本电脑和平板电脑以及超级本等都属于个人电脑的范畴。
而狭义上的讲,PC指的是IBM PC兼容机,IBM PC/AT标准由于采用x86开放式架构而获得大部分厂商所支持,软件上运行微软的MS-DOS操作系统,成为市场上的主流。而到了今天,与PC这个概念相对的也只剩下了苹果的Macintosh。
所以,对于PC的定义我们可以简单的理解为,使用x86架构的处理器,运行Windows的个人设备。为什么我要去定义一下PC这个概念呢?因为到了现在,如果我们谈及到PC游戏,基本上仍然是特指这样的平台,也就是说,PC平台本质上算是微软阵营的一员。
PC平台的从诞生至今,始终处于一个平稳过渡的阶段,整体的结构并未有过太大的变化。与之相比,主机平台的演进可谓丰富多彩,革命和创新一路相随。
相较于“古老”的PS2与Xbox平台,现在的玩家们对于游戏的印象更多的是来自于PS3以及Xbox 360。高清的画质,写实的风格,绚丽的特效,3D游戏在这个世代全面蜕变,让我们对电子游戏的表现力着实感到震惊,而这也离不开驱动它们的底层硬件。
下面分别是PS3与Xbox 360的CPU和GPU,不难看到其大体的结构也是类似的,由分离的CPU(中央处理器)与GPU(图形处理器)两颗芯片作为核心。这样的组合与我们常用的PC结构相似。
但是与PC一直以来所采用的x86构架不同,PS3与Xbox 360的CPU是完全自主研发的,其技术主要源自IBM的Power架构。当时的索尼斥资4亿美元,联手IBM和东芝为PS3设计一款能号称“模拟地球”的Cell处理器。实际上这是一颗基于Power4架构的PPE,外加多颗协处理器SPE构成的异构计算框架。这样的架构与PC上常见的x86架构完全不同,不同核心都被分配了专属的任务,这甚至可以说是最早被大量实际应用的异构计算方案。
而有趣的是,在同一时期,微软也找上门来,希望IBM为他们的Xbox 360打造Xenon处理器。由于协议规定,研发Cell的专利可以被索尼、IBM、东芝三家共同享有,于是IBM立刻做起了二五仔,将原本为Cell设计的PPE由一颗变为三颗,打包卖给了微软。在研发期间,Cell与Xenon的设计部门甚至在同一栋大楼中。然而微软和索尼对此并不知情,结果是索尼亲自花了大价钱帮微软开发了Xbox 360。
接下来的故事大家应该就非常的了解了,凡是玩过PS3和Xbox360的玩家都知道,在这一世代的前期,相同的游戏Xbox 360可以说是将PS3按在地上摩擦。虽然初期Xbox 360因为过热等等问题产生了很多负面的舆论,但是微软及时果断的处理方式,以及较低的价格仍然压的PS3抬不起头。
而PS3之所以会面临这样的窘境,原因自然和Cell脱不开干系。Cell处理器的异构方案虽然有极高的理论性能,以至于多次被用于其他计算领域。但是对于游戏而言,为其开发游戏的难度之大,使用技术之刁钻,让众多开发者望而却步。基本除了索尼的第一方工作室能苦心钻研,挖掘Cell的潜力,第三方工作室纷纷表示无力承担。
在定制了难以调用的Cell处理器后,PS3的噩梦却并未结束。索尼又找到了图形行业的巨头nVidia,与其合作为PS3定制了一颗RSX芯片。然而,索尼并未料到,nVidia为其提供的GPU方案严重的阉割了带宽,导致RSX在显存的读写上出现了严重的问题。再加上其分离的内存结构导致开发者无法自由分配硬件资源满足开发需求,更是为PS3游戏的初期糟糕表现埋下隐患。
而另一边的Xbox 360,因为CPU直接使用了IBM的三核心Power架构,其通用性得到了很大的保障。在GPU上,因为曾在Xbox上直接采用了nVidia的GPU栽过跟头,这次微软直接选择了nVidia的老对手,来自于ATi更先进的方案,并采用了统一的内存结构。
简易明了的系统结构让开发难度大幅下降,再加上微软在软件上多年积累的开发经验,提供了相当友好的开发环境,开发者们更容易在Xbox 360平台上做出自己想要的游戏。同时,一些非常出名的独立游戏也开始登陆Xbox Live Arcade,这也成为了后来ID@Xbox计划的前身。
在PS3和Xbox 360这一世代,由于硬件设计的缺陷,微软和索尼都付出了极为惨重的代价。但也正是这坚韧不拔的态度,造就了数不清的优秀作品,打动了无数的玩家,也为自己笼络了极为忠实的用户。所以到了开发下一世代的主机时候,索尼和微软都吸取了上一代教训。首先,在CPU方面,微软和索尼都非常的感谢IBM这些年来付出的心血,并默默的将其拉入了黑名单。而在GPU方面,坑完Xbox又坑了PS3的nVidia,小本本记上!
索尼和微软也意识到了,不同于过去,如今定制专属的硬件芯片可以带来的新特性和性能提升,并不会与对手拉开多大的差距。而且从零开始设计一块新硬件,一方面劳民伤财,另一方面对于开发者而言,专属的硬件也并不是什么明智之选。所谓得开发者得天下,微软和索尼都深诲其中的道理。那么,这样的话还有什么选择呢?索尼和微软共同将目光投向了AMD。
AMD(Agriculture Machine Developers),是世界上最大的油籽、玉米和小麦加工企业之一。哦,不,是这个AMD(Advanced Micro Devices)。AMD做为世界上仅有的两家x86架构CPU的设计者(另一家就是Intel了),一直以来为PC以及服务器集群等提供高性能计算服务。不过为什么微软和索尼会看上AMD呢?最重要的原因就是,AMD还是世界上唯一一个能够同时提供高性能CPU和GPU的厂商。
而选择AMD的另一个原因是,AMD不仅仅可以为其提供完整的半定制解决方案,还允许客户自行对其设计的芯片进行修改,在未来工艺制程提升后,可以有效的节约制造成本。
下面是PS4与Xbox One的主板,与上一世代的产品相比,CPU和GPU只剩下了一颗。原因在于AMD生产的APU可以将CPU和GPU融合在一块晶片上,同时各种内存的控制芯片等也一并集成,这一工艺极大的减少了微软和索尼的开发成本。
在一定程度上,PS4和Xbox One在使用了APU后,只是两个不同品牌的AMD PC而已。不知道是微软和索尼私下达成了某种协议,还是有着相同的技术考量(难道AMD也做起了二五仔?)。如此相似的系统结构,为开发工作带来了极大的便利,在Xbox One和PS4间的移植工作也前所未有的简单。
在CPU的选择PS4和Xbox One都采用了AMD的x86架构Jaguar,并且使用的是完全一样的8核心,只是在频率上有着些许差别。Jaguar架构本身是AMD半定制部门的产品之一,以低功耗作为特性,这样的8核心设计却仅有30w左右的功耗,同样的核心也有被应用到PC上。
但是这时的AMD在CPU设计上存在着一定的误区,过于激进的设计使其完全忽视了浮点运算性能,将浮点运算全部交由自家的GPU来处理,这也使得AMD的CPU一直处于被Intel性能压制的状态。但是对于主机而言,CPU的浮点运算,也确实是可以交由GPU处理,这就得益于PS4和Xbox One对GPU的选择了。
既然在CPU上选择了AMD,那么在GPU的选择上,AMD的Radeon GPU自然是首选。在此之前,AMD一直采用的是VLIW指令的架构,虽然在应付3D数据时表现的还不错,但是在日益复杂的计算环境面前,调度的效率,以及其他领域的应用开始表现的力不从心。
于是AMD在这时开创了革命性的GCN(Graphic Core Next)架构,GCN自诞生之时起便是为了通用计算设计。凭借着ACE(Asynchronous Compute Engine,异步计算引擎)等极其先进的设计理念,早早的就为之后很久才出现的DirextX 12做好了准备。至今AMD的GPU也依然是在GCN架构上不断的做更新和迭代。
虽然PS4和Xbox One都采用了GCN的初代架构“南方群岛”作为GPU,但是在GPU的规模选择上,PS4和Xbox One有了不小的分歧。PS4选择了18组CU(Computing Unit,计算单元),而Xbox One只选择了12组CU。CU作为AMD GCN架构中的ALU团簇,其规模直接决定了GPU的计算性能。
而在内存方面,微软和索尼共同选择了8G这个容量。在2012年,采用8GB的通用内存绝对是一个让人惊掉下巴的举动,那时候无论是AMD还是nVidia在PC上的高端GPU产品,专用内存通常还只是2-3GB的容量。
回到今天来看,正是这个决定,将我们带入了“次世代”。当时的索尼和微软应该已经早早意识到了未来游戏的发展方向,也就是如今游戏工业里走向成熟的PBR(Physical Based Rendering)流程。PBR不同于过去的贴图制作,引入了多种带有属性的贴图,让模型依据自身的物理规则渲染,这需要消耗非常多的内存资源。
随着硬件性能的不断提升和4K电视的普及,玩家也开始对4K HDR有了一定的需求。到了PS4 Pro与Xbox One X的时代,因为AMD在此期间一直对GCN架构进行更新,使得PS4和Xbox One可以顺利的过渡到第四代GCN架构“北极星”(在此之前Radeon GPU的核心代号都是火山岛屿),为迎接4K做足了准备。
而此前Xbox One由于采用了性能相对较弱的GPU和DDR3内存,直接导致了与PS4的竞争中处于下风。所以在Xbox One X上,微软丧心病狂的将GPU规模提升至了40组CU,内存也达到了12GB的GDDR5,瞬间大幅超越了了PS4 Pro。而在CPU方面PS4 Pro和Xbox One X仅仅是提升了Jaguar的频率,说明Jaguar的表现还算是不错。
在PS4和Xbox One上,索尼和微软直接采用了源自PC的半定制产品,一方面大幅节约了成本,让PS4和Xbox One顺利的上市拿到玩家的手中。另一方面,采用了与PC相似的结构,让第三方开发者的开发环境变的轻松许多,很多小型工作室或者个人的作品,也得以在现今引擎的帮助下,顺利移植到主机上。
再到后来面对4K时代,也得益于PC平台上GPU的发展,和GCN构架强大的扩展能力,让PS4和Xbox One顺利的完成了“半代升级”,而开发者们也可以像开发PC游戏一样,轻松的将画质提升到新的层次。而在这期间,沉寂了很久的任天堂也终于拿出了自己的革命性产品,Switch
不同于PS4与Xbox One的 “庞大”的身躯,Switch虽然看起来更像是一个掌机,不过麻雀虽小五脏俱全,整体的结构与PS4和Xbox One相似。但是Switch作为移动设备,在设计上相比PC更像是一台手机,处理器的解决方案直接采用了定制版的nVidia的Tegra X1 Soc。
虽然说AMD是世界上唯一一家同时拥有高性能CPU和GPU解决方案的厂商。但是在移动计算领域,有能力采用ARM架构并搭配自家GPU架构的厂商还有nVidia、苹果、高通等等。Switch的CPU采用了在手机上很常见的4核心ARM Cortx A57架构。GPU则是来自nVidia的Maxwell架构,配合4GB LPDDR4统一内存。这个Maxwell架构倒是与我们在PC上使用的N卡相同。
虽然Switch的理论性能较其他两台有较大的差距,但是考虑其运行在720p的分辨率和特有的掌机属性,以及独特的游戏风格,这并不会为Switch带来什么问题。
从过去自主设计群雄相争的PS3与Xbox 360,走向现在采用成熟方案的PS4与Xbox One,再到象征着移动未来的Switch,主机的硬件设计也随着玩家们日益严苛的需求加速进化。在放弃了自主设计的硬件后,索尼、微软、任天堂都将更多的精力投入到自家的游戏平台上,全力扶持第一方工作室带来改变业界的旷世之作,也为第三方开发者们创造更舒适的开发环境。
下一代的主机会是什么样子,或许没人能确定,但是在这个世代PS4和Xbox One相对顺利的发展,索尼和微软应该还会延续这样的思路来设计下一代主机。硬件上,AMD Zen架构的诞生,ARM的不断革新,HBM的惊艳现世,Optane的全新尝试;软件上,实时光线追踪,GPU通用计算,神经网络计算等等,都可能颠覆现有的游戏行业。这是属于玩家最好的时代!
在了解到如今PC与主机的相似之处后,是不是感觉,组装一台PC来玩游戏,也更熟悉些呢?那么,接下来,我就要讲讲如何组建一台适合自己的PC啦~
文中使用FP32衡量GPU的性能,在PS4 Pro、Xbox One X、Switch上已经支持FP16。其数值为理论性能,与实际游戏性能会存在偏差。
此外,文中也可能出现许多错误和疏漏,也希望大家在评论区予以指正。
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