為什麼PS主機從一代開始硬體架構每代差異都很大,PS2 Emotion Engine採用MIPS架構,PS3採用Cell,而PS4又採用x86架構。這樣開發起來不是很困難么,也沒有連續性?


技術可靠性和技術延續性在遊戲機領域是個貶義詞,已經造成過包括SEGA土星在內無數著名主機的失敗。到PS2為止,遊戲圖形技術的路線一直處於劇烈變動中,廣大硬體設計者已經形成了一種共識——現在的技術路線是不可能延續到下一代主機的。因此在設計主機時,廠商會故意去尋找不成熟但有潛力的新技術來應用。

現代電子遊戲是以即時演算的計算機三維圖形為基礎的,在90年代它還是屬於科幻級別的技術,無論是學術界、軟體公司、硬體廠商都缺乏經驗,完全沒有清晰的
技術路線可以依賴,只能走一步看一步。在某個時間點,某種技術路線有最佳的性價比,但是5年後下一代主機推出時,情況可能已經完全不同,需要轉變技術路
線,硬體架構也隨之發生天翻地覆的變化。

3D遊戲機誕生的90年代前期,不要說硬體設計,就連即時演算的3D圖形本身應該是什麼樣,學術界都存在極大的爭論。當時3D畫面大致分3個類別:
1 多邊形運算
2 球體運算
3 曲面運算(與曲面細分完全無關)

這3個方向原理上完全不同,現在的遊戲設計者對後兩者可能聞所未聞,但在當時確實是有可能成為主流的方向,曲面運算直到PS2推出時仍然有人在研究,其實這個技術完全不適合即時運算,但當時的人不知道。

而多邊形技術本身還有細分,比如我們現在的多邊形都是三角形,但當時SEGA的主機多邊形是以四邊形為基礎的;多邊形消隱演算法的區別,是畫家演算法還是Z緩衝演算法;3D遊戲機到底應該不應該有專門的顯卡(當時的電腦就是普遍沒有顯卡的,所謂的顯卡只負責簡單的圖像緩衝),等等等等,幾乎每一個細節都有爭論。

最早的3D遊戲出現在32位主機上,其中只有N64是針對3D圖像設計的,它有大內存用於Z緩衝,還有專門負責材質貼圖的顯卡,其結構非常類似於配備了第一代3D顯卡的PC。原則上,N64的設計最符合3D要求,但是因為Z緩衝需要大內存,硬體成本過高,無法另外配置光碟機和緩存,只能使用遊戲卡為載體,這直接導致了N64的失敗。而PS雖然只有殘廢的3D機能(相當於軟加速),但在性能和價格上最為平衡,贏得了32位大戰。

這種思路進一步影響到PS2的設計。在當時,第二代顯卡(也就是我們今天說的GPU)採用硬體TL已經是板上釘釘的事了,但PS2的設計思路仍然是CPU+第一代3D顯卡,SONY認為這個思路性價比最高,而且可以迴避美國人的技術壟斷。雖然PS2在商業上成功了,但PS2的硬體設計是徹底失敗的,採用PC構架的XBOX和NGC的性價比要比PS2高得多。

到PS3時,SONY仍然想再賭一把,主推非對稱構架的CELL處理器(現在的CPU是對稱多核的),把很多應該由顯卡負責的工作扔給CPU來做。但CELL處理器開發失敗,CPU性能極度縮水,必須要強化顯卡性能補上,負責顯卡開發的N公司措手不及,只能拿成品頂上,導致成本升高。於是PS3不僅沒有達到預定的性能,而且價格上漲,發售時間拖後,堪稱SONY歷史上最失敗的硬體。

如果按照SONY過去的行事風格,保不準會在PS4上強行上馬光線追蹤,一舉推翻到現在為止的3D技術路線,然後就是又一輪PC VS 遊戲機大論戰。但經過之前的失敗和日本製造業的大衰退,SONY再也不敢拿PS4去做實驗了。而且經過十幾年的競爭,CPU與GPU行業已經高度壟斷,技術創新的源頭只剩下兩三家公司。巨大的投入和高風險令SONY望而卻步,連INTEL都不敢再提這方面的事,所以新一代主機都採用了最成熟的技術原理,頂多是eSRAM之類的小修小改。


下圖是早期3D畫面的發展,最後的3張分別是橢圓球體3D技術,光線追蹤,NURBS曲面技術。第3張圖來自SFC的ZELDA,三角形是多邊形3D的,當時的計算機每秒大約只能生成100個多邊形,是現在計算機的幾億分之一。


每一世代使用不同的硬體架構,其實都是基於市場和企業策略的方向而決定。
PS2的EE使用MIPS這個基於RISC的結構,從針對遊戲優化所需要的硬體特性來說,這是更適合的硬體架構。可以說到PS2位置,PS還是因遊戲而設計,PS之父久多良木健走後,PS硬體其實就越來越多的為遊戲以外的因素影響
PS3的Cell,也是基於RISC結構,但從性能上有了很大的飛躍。更重要的是,當時索尼的野心非常大,希望PS3能夠徹底稱霸家庭客廳娛樂,並且能夠通過Cell涉足處理器領域。因此極力支持和東芝以及IBM合作生產的Cell,PS系列作為當時索尼最出色(市場反響上)的產品因此承載了BD和Cell這兩大重要的企業戰略級的配置。
到了PS4,Cell已經歇菜,PS3也遠沒有達到索尼滿足野心的需要,對手(主要是越發同質化的微軟)節節逼近,其他產業對傳統遊戲市場的衝擊(智能手機等),市場環境容不得索尼發展自己的技術繼續擴大野心。外加索尼第一方遊戲的市場反響往往都不怎麼樣,必須依靠第三方的支持,而現在大多數第三方都很沒有節操(當然也有他們的無奈)的跨平台開發軟體,這個獨特的架構反而讓PS3的性能得不到很好的發揮,並且開發難度顯然越來越讓開發者不滿。吸取教訓索尼最終選擇x86這樣已經被廣泛應用的結構,在開發經驗上,移植/跨平台兼容難度上都小於現有的方式。當然,這讓索尼的主機和其他的主機乃至PC的同質化越來越嚴重,並且無法下兼容對主機生命周期的開端也是非常大的衝擊。是否是一個好的決策,還得靠市場來判斷。


大概也是一部CPU發展史吧。
mips架構早期是很先進的,它一開始就是target在工作站這個級別的cpu。它類似今天的arm。各個公司可以買到mips的架構授權去做自己的處理器。最早的部分街機,任天堂n64 還有psp都是mips架構的處理器。可以說mips那個年代就是遊戲機的事實標準。ps2用mips是理所應當。

ps3的cell實際上是power架構處理器+異構協處理器。 為啥用它? 應該是被ibm給坑了。 異構處理器這種東西第一眼看上去很美,最但是如何定義出一個可演進可持續的架構/生態環境談何容易。 所有程序猿都要學習這個體系結構下的知識才能高效編程,推廣應用成本太高了。 最終cell這種異型處理器也被市場淘汰掉了。 沒有人原以為30%的性能提升付出100%的學習成本。

上面一段應該也回答了為什麼現在用x86。intel的軟體生態環境太完善了。


不管有沒有PC版,遊戲都是PC上開發,然後再移植給主機的——換句話說架構越接近PC移植難度就越低。PS2的架構奇葩,奈何對手太不給力所以還是贏了,到PS3就輪到大法被吊打了——上一世代早期跨平台遊戲都是X360效果吊打PS3就是拜PS3奇葩的架構所致的。現在大法遠沒有之前那麼有錢了,承受不起再一次的PS3初期失敗了,於是PS4直接簡單粗暴地使用了跟PC完全一樣的X86架構


為了可以有更好的畫面和遊戲的可能性索尼可謂拚命,每一代主機的問世都代表著一個新的遊戲時代,主機要革新要突破是否需要一個新的環境,說白了吧,ps3研發之後的團隊已經著手著開啟下一個時代,一定是可以儘力想到最完美的了,創造和研發不是蘋果公司所謂一直研究到黑,而是做一版就應該是最偉大的


推薦閱讀:

為什麼很多人對遊戲主機價格很敏感?
遊戲軟體開發,硬體的架構影響有多大?
如何看待VGtime盜取抄襲PSNINE獎盃翻譯、圖片、TIPS?
有哪些遊戲中時間會隨著遊玩不斷流逝,如果你不幹正事就會導致壞結局的遊戲?

TAG:遊戲機 | PlayStation | PlayStation4 |