"Железо" в игровых приставках. Часть 1: Microsoft X-Box.

Игры и "железо" всегда идут рука об руку. Именно благодаря индустрии игр, благодаря энтузиастам создается спрос на "железо". Вы думаете, компании вроде nVidia стали бы производить видеокарты, стоимостью $300-$400, если бы не компьютерные игроки? Напомним, что первыми игровыми компьютерами являлись игровые приставки.

Есть в этих приставках что-то такое, что заставляет их всегда остаются в фокусе внимания, несмотря ни на мощь современных компьютеров, ни на невероятные возможности Интернета. И хотя некоторые приставки эмулируются на PC, все равно сложно, играя на PC, воспроизвести те чувства, которые возникают при прохождении Mario или во время драки в Street Fighter. То же самое касается и спортивных симуляторов. И хотя на компьютерах можно играть при более высоких экранных разрешениях, да и многопользовательский режим под PC реализован лучше, все же сложно представить себе пятерых расположившихся на кушетке человек, уставившихся в монитор и играющих в Madden за обычным компьютером.

Все это касается и любой другой приставочной игры, портированной с PC. Попробуйте, играя в Quake III: Revolution на Playstation 2 быть столь же проворным и играть так же эффективно, как и в Quake III: Arena на PC, - и вы поймете, почему настоящие игроки предпочитают пользоваться мышами и клавиатурами, играя в FPS на PC.

И хотя мы все время пытаемся представить персональные компьютеры и игровые приставки разными мирами, у них, все же, есть одна точка соприкосновения - это аппаратное обеспечение. Теперь вы видите интригу. На AnandTech мы рассматриваем различные новинки, и за все эти годы нам крайне редко встречались действительно интересные вещицы из мира компьютерных приставок. В итоге мы пришли к выводу, что приставкам не хватает памяти и нормальных накопителей, а с появлением карт типа 3dfx Voodoo и первенцев TNT от nVidia, стало понятно, что приставкам вроде Nintendo N64 также не хватает и хороших графических ускорителей, к которым так привыкли пользователи ПК.

Когда Microsoft объявила о своей новой игровой платформе - Xbox, по спецификациям оборудования она находилась на уровне достаточно быстрого персонального компьютера, и предполагалось, что это будет устройство равное компьютерам начального уровня в момент выпуска. Платформа не представляла собой никакого интереса и единственное, почему мы обратили на нее внимание - то, что она все же не обыкновенная телевизионная приставка, а нечто большее.

Microsoft приходится конкурировать с наиболее успешным игроком на рынке игровых приставок - с Nintendo. Последняя новинка Nintendo - GameCube - своим аппаратным обеспечением очень напоминает персональный компьютер. И это несмотря на то, что в отличие от Microsoft начинка GameCube более традиционна для рынка компьютерных приставок.

Итак, мы решили создать цикл статей "Железо" в компьютерных приставках>, в котором мы расскажем об аппаратном обеспечении Microsoft Xbox, Sony Playstation 2 и Nintendo GameCube.

В этой статье мы остановимся на Microsoft Xbox и рассмотрим все задействованное в этой приставке аппаратное обеспечение.

X-CPU - процессор приставки

Если вы разбираетесь в компьютерах, вы уже наверняка имеете представление о принципах создания высокопроизводительных игровых приставок. Вы наверняка понимаете, что "биты" больше являются маркетинговым инструментом, нежели чем-то ещё. Да и в сети можно встретить немало безграмотных разговоров об ущербности Xbox: дескать, даже Nintendo - это 64-битная приставка, а не 32-битная, к каковым относится Xbox. Напомним, что 64-битный процессор, кроме всего прочего, предоставляет разработчикам большее количество регистров и увеличенное адресное пространство. Но все это в настоящее время пока нигде не задействовано. И только отчетливое понимание предназначения разрядности процессора позволяет заниматься тем, что мы более всего любим делать - отделять зерна от плевел, разделять истину и маркетинговые ходы.

Приставка на самом деле обладает 32-разрядным процессором. И именно вокруг этого процессора ходят многочисленные противоречивые разговоры. Не так давно, Microsoft искала поставщиков процессоров для своей приставки. Естественно, что первыми, к кому обратилась Microsoft, были те, с кем у компании сложились дружеские отношения: AMD и Intel. Предполагалось, что AMD будет поставлять производные от K7, а у Intel было решение на базе Coppermine. К удивлению для AMD, конкурс выиграла Intel, и именно ей было предложено создать процессор для приставки на базе ядра Coppermine по техпроцессу 0,18 мкм.

Итак, в качестве процессора в приставке используется Pentium III на базе Coppermine с КЭШем L2 всего 128 Кб. Поэтому многие могут подумать, что на самом деле процессор - обыкновенный Celeron. Отметим, один из ключевых факторов, влияющих на производительность в Pentium III и не задействованных в Celeron, все же был использован в этом ядре. Вместо 4-way ассоциативного кэша Celeron, в ядре Coppermine используется 8-way ассоциативный кэш L2. А основываясь на том, что мы видели в ядрах Coppermine и Coppermine 128 (Celeron), можно утверждать, что 8-way ассоциативный кэш L2 дает по сравнению с Celeron прирост в производительности этому конкретному ядру в 10%.

То, что Intel решилась выпускать версию Coppermine на 128 Кб означает, что существует способ отключить половину кэша L2 не изменяя схемы ассоциативности (mapping associativity). Итак, мы предполагаем, что, скорее всего, процессор будет представлять собой обыкновенный Coppermine, с наполовину отключенным кэшем L2 на 256 Кб.

Все другие параметры остались без изменений; ядро не поддерживает SSE2, и поддерживает только SSE инструкции Intel. Кэш инструкций остался на 16 Кб, как и кэш данных, и, что очень важно, частота системной шины составляет 133 МГц. Мы уже не раз заостряли внимание на том, что на производительности системы главным образом сказывается частота работы системной шины. Это же самое относится и к игровым приставкам.

Ядро по техпроцессу 0,18 мкм упаковано в мобильную упаковку FC-BGA, которая припаяна непосредственно на материнскую плату. Это не только устраняет любую возможность модернизации процессора, но и уменьшает площадь, занимаемую процессором.

Обратная сторона процессора. Рядом - американский четвертак

Сам процессор работает на частоте 733 МГц. Вы скажете, что если бы Microsoft выбрала AMD, она бы выиграла в производительности. На самом же деле, если бы AMD поставляла процессор с частотой системной шины 200МГц и кэшем L2, по размеру сопоставимый с кэшем Duron, то процессор по производительности если бы и превосходил Coppermine, то не значительно. Кроме того, не стоит забывать о тепловыделении и о потребляемой мощности. Для того, чтобы Xbox воспринималась действительно как игровая приставка, а не просто как компьютер в черном корпусе, работать он должен не громче DVD плеера, а тепла выделять не больше чем телевизор. А то, что во время работы ядро Coppermine выделяет намного меньше тепла, да и мощности потребляет меньше, чем Athlon/Duron - факт общеизвестный.

Поэтому, хотя сперва и кажется, что Microsoft от выбора такого процессора ничего не выиграла (мы сами так сначала подумали), на поверку выясняется, что выбор Microsoft не так уж плох.

nForce в действии - графическое ядро приставки

Несмотря на то, что сам чипсет был впервые объявлен на Computex 2001, мы уже видим, что он появляется на платах, которые ещё несколько неделей не выйдут в розничную продажу. И несмотря на печальный дебют nVidia на рынке PC, платформа nForce сыграла огромную роль на развитие Xbox.

Несколько месяцев назад nVidia рассказала нам, что именно для Xbox был разработан nForce, а вариант для PC является лишь следствием. Поэтому не удивительно, что чипсет nForce прекрасно работает как c Pentium III, так и с Athlon. Мы, пользователи ПК, привыкли видеть nForce в связке с Athlon, но благодаря лицензионной политике Microsoft касательно шины P6 от Intel, мир вполне вероятно увидит и nForce в связке с Pentium III.

Чипсет, задействованный в Xbox, несколько отличается от nForce 420-D для PC. Интегрированный графический процессор (IGP, Integrated Graphics Processor) все ещё работает как северный мост платформы, в то же время, его графическое ядро намного мощнее, чем в графическом процессоре nForce для PC. И если nForce IGP для PC использует ядро GeForce2 MX (NV11), то IGP Xbox использует специальное ядро с внутренним кодовым названием NV2A. Судя же по этому коду можно сказать, что по производительности графическое ядро примерно представляет собой что-то среднее между имеющимся NV20 (GeForce3) и ожидаемым NV25.

Ядро NV2A имеет четыре таких же пиксельных конвейера, что и GeForce 3, и работает на частоте 233МГц. Поэтому скорость заполнения у NV2A примерно сравнима с GeForce3 и GeForce3 Ti 500. Естественно, что NV2A поддерживает пиксельные и вершинные шейдеры DirectX 8.1, что и GeForce3 с одним лишь единственным отличием - NV2A обладает двумя вершинными шейдерами. Появление второго шейдера играет большую роль в приросте производительности. Ведь в большинстве случаев приходится выполнять сразу две инструкции, которые посылаются вершинным шейдерам. Обеспечив же видеосистему двумя вершинными шейдерами можно добиться значительного повышения производительности - позволяя вершинным программам выполнять некоторые инструкции за один цикл. Если же учитывать и такую впечатляющую возможность вершинного шейдера, как настройку эффектов освещения DOT3, два вершинных шейдера определенно сыграют свою роль в увеличении производительности системы, особенно в случаях, когда используется попиксельное DOT3.

Кроме того, ядро поддерживает те же режимы многосемплового полноэкранного сглаживания, что и GeForce3, включая Quincunx. Вообще говоря, это важно, так как большинство игр просчитываются и отображаются в режиме 640 х 480, с отвратительным сглаживанием.

Без сомнения, NV2A значительно мощнее, чем Sony Graphics Synthesizer - графический процессор, используемый в PlayStation2. Этот процессор не имеет тех пиксельных или вершинных шейдеров, что есть у NV2A, а вся мощь достигается избыточным параллелизмом. И если NV2A использует четыре параллельных пиксельных конвейера, то GS в общей сложности работает на 16. Вследствие этого увеличивается размер кристалла, а, соответственно, увеличивается и стоимость ядра. Кроме того, для достижения лучшей производительности все конвейеры должны быть обеспечены данными. К тому же, GS не имеет T&L модуля, что означает, что все вычисления трансформаций и освещения возлагаются на основной процессор. А в Xbox основной процессор (напомним, работающей на частоте 733 МГц) не занимается ни T&L, ни вершинными вычислениями. Позднее в этой статье мы ещё вспомним, чем отличаются архитектуры Xbox и PS2.

В остальном же, графическое ядро сходно с ядром nForce, о котором мы уже достаточно рассказали в этой статье.

nForce в действии - медиа и коммуникационный процессор (MCP) приставки

Несмотря на то, что в качестве главного процессора в приставке используется процессор от Intel, IGP и MCP все же связаны между собой шиной AMD HyperTransport. Шина эта, конечно же, от процессора не зависит, это так же важно для Xbox, как и для nForce. Характеристики этой шины такие же, как и на платформе nForce. Пропускная способность между IGP и MCP в обе стороны составляет 800 Мб/с, а изохронный виртуальный канал памяти гарантирует определенную полосу пропускания для работы сетевой карты или APU.

Медиа и коммуникационный процессор (Media & Communications Processor, MCP) приставки идентичен nForce MCP-D с поддержкой кодирования Dolby Digital. Способность в реальном времени кодировать Dolby Digital очень важна для приставки по целому ряду причин. Самое главное: как вы представляете себе 6 аналоговых выходов на одной приставке? А теперь ещё столько же входов на телевизоре? Представили? Так вот, предполагалось, что Xbox внесет схему 5.1 на основной рынок, а также кодирование Dolby Digital. Теперь приставка обладает необходимым для этого аппаратным обеспечением.

И если решения 5.1 существуют на рынке уже несколько лет, в играх все эти возможности пока что не задействованы. Что же касается Xbox, то уже первые объявленные игры будут использовать 5.1 возможности платформы. Но тут ещё предстоит обширное поле для деятельности. Например, игры типа Halo используют центральный канал в схеме 5.1 совсем не так, как задумывалось.

Встроенный контроллер Ethernet 10/100 процессора MCP-D обеспечивает работу с Интернетом в Xbox. Microsoft пока не делала официальных заявлений относительно работы приставки в Интернете. К сожалению, по умолчанию порт Ethernet не настроен на автоматическое получение IP адреса от DHCP сервера, поэтому пока единственная польза от этого Ethernet порта - это связывание нескольких приставок в одну локальную сеть. Для соединения используется стандартная витая пара пятой категории. Microsoft предлагает такой соединительный кабель по $15, и это его красная цена. Интересно отметить, что Microsoft не требует больших денег за этот кабель. Наверное, они полагают, что смогут извлечь большую выгоду, если оборудование будет стоить дешевле.

nForce в действии - материнская плата приставки

Сама материнская плата произведена Intel, и имеет 4-слойный дизайн. Кроме того, на плате имеются следы отладочных контактов Intel, хотя самих контактов не было. Для тех, кто использует подобные материнские платы впервые, поясним, при замыкании этих отладочных контактов можно вызвать утилиту для конфигурации BIOS. Мы ещё не замыкали контактов, но удивимся, если при замыкании не попадем в BIOS. Не стоит ожидать от BIOS Xbox чего-то особенного, но посмотреть, в любом случае, было бы любопытно.

Штекер питания на плате очень напоминает AT штекер - здесь имеется один ряд из десяти контактов. Но, тем не менее, это свой собственный интерфейс питания. Блок питания не закрыт кожухом (как и в PS2, для экономии места), поэтому проявляйте максимальную осторожность, копаясь внутри Xbox.

Память

Приставка оснащена 64Мб оперативной памяти, состоящей из четырех чипов DDR SDRAM на 32 Мбита. В нашем случае использовались чипы Samsung, но с течением времени, Microsoft может пожелать перейти к другому производителю. По стандартам PC, память, используемая в приставках - очень быстрая, но по меркам видеокарт - довольно скромная. Чипы Samsung, используемые в нашем устройстве, работают со скоростью 200 МГц (400 МГц DDR), а время доступа составляет 5 нс. В паре со 128-битной архитектурой памяти TwinBank от nVidia, суммарная пропускная способность составляет 6,4 Гбайт/с. Этот канал разделяется между IGP и главным процессором.

Итак, системная шина, работающая с частотой 133МГц, может использовать лишь до 1,06 Гб/с пропускной способности, остальная же часть - 5,34Гб/с -используется остальной системой. Однако вы должны понимать, что эти значения - лишь теоретические, и в реальных условиях полностью использовать эти возможности вряд ли удастся. В конце концов, говоря о памяти, мы имеем дело с решением, занимающим место между GeForce2 GTS и GeForce3 Ti 200. В нашем обзоре GeForce3 мы показали, что при разрешении 640 x 480 x 32 этой пропускной способности более чем достаточно. А именно в таком режиме работает большинство имеющихся на данный момент игр. И только при включенном полноэкранном сглаживании имеет смысл обратить внимание на пропускную способность. Но, к сожалению, игр, использующих режим полноэкранного сглаживания крайне мало.

А так как в продаже уже имеются GeForce 3 Ti 500 на 250МГц DDR, и при этом предлагается на 25% больше пропускная способность памяти, хотелось бы в приставках видеть именно такую память. В конце концов, Xbox продержится, по крайней мере, ещё пару лет - так почему не использовать память посовременнее?

Кроме того, не стоит сбрасывать со счетов и объем памяти. Если бы те 64Мб памяти, имеющиеся в Xbox, использовались только в качестве буфера кадров для GPU, то этого было бы вполне достаточно. Но эта память используется также и для хранения рабочей копии игрового кода, который будет выполняться, и другую сопутствующую информацию. По этой причине, нам кажется, использование 128Мб памяти было бы вполне разумным и уместным. Во всяком случае, это облегчило бы задачу разработчикам. И хотя 64Мб памяти - это больше, чем имеется практически в любой другой приставке (для сравнения, в PS2 - всего 32Мб, а в GameCube - 40Мб), мы ждем большего. Использование же 64Мб и в качестве буфера кадров, и для хранения других данных, может привести к тому, что разработчики игр пойдут на некоторые жертвы, а игры от этого интереснее и красивее не станут.

Всего имеется 8 припаянных колодок для чипов DDR SDRAM,
используется же всего 4

Если же обратится непосредственно к материнской плате, то можно увидеть колодки ещё для 64 Мб DDR SDRAM. И хотя технически подпаять дополнительные 64Мб памяти труда не составляет, но если игры будут разрабатываться лишь для 64Мб памяти, проку от такой работы будет мало.

Настоящий PC - жесткий диск приставки

Решение включить в приставку жесткий диск - очень мудрое решение со стороны Microsoft - ведь приставки (особенно системы, основанные на CD/DVD) крайне нуждаются в более скоростных устройствах хранения информации. И жесткий диск в Xbox предназначен не для установки игр, а для сохранения и возобновления сеансов игры, для сохранения профилей пользователей, для выполнения кэширования привода DVD - чтобы сохранять наиболее часто употребляемые данные, к которым требуется более быстрый доступ, чем позволяет привод DVD.

Microsoft остановила свой выбор на Seagate и Western Digital, поэтому если вскрыть приставку, внутри вы скорее всего увидите Seagate U Series 5 или Western Digital Protege WD80EB. Оба они считаются медленными по стандартам PC (5400 об/мин), но зато работают довольно бесшумно. Оба диска - однопластинные, то есть работают они тише, и не так нагреваются, как диски из нескольких пластин.

В U Series 5 используется лишь одна сторона пластины на 20Гб. Другую же сторону даже не тестировали на предмет дефектов, поэтому она может оказаться и полностью исправной, и целиком бесполезной, дефективной. В любом случае, полезный объем Seagate U Series 5 составляет 10Гб, и именно такая цифра заявлена в спецификациях Xbox Microsoft. Все ли эти 10Гб используются - это уже второй вопрос. Мы же лишь рассказали о размере диска. Теоретически, Seagate могла бы за те же деньги предоставить диски с двумя рабочими сторонами, тем самым увеличив объем диска до 20Гб.

Диск WD80EB, в отличие от U Series 5, в розничную продажу не попал. По техническим характеристикам этот диск можно сравнить с WD84EB - он имеется в розничной продаже. Этот диск опять же использует одну пластину, и объем его составляет лишь 8Гб.

По спецификациям, оба этих диска очень медленные, и эта жертва принесена с тем, чтобы обеспечить минимальную температуру и лучшие шумовые характеристики. С точки же зрения реальной производительности, U Series 5 работает лучше, особенно если речь идет о времени поиска. Так как Xbox будет записывать на диски информацию небольшими дозами, скорость длительной передачи данных особого значения не имеет. Среднее время поиска (время, затрачиваемое на перемещение головки с одной дорожки на другую произвольную дорожку) диска Seagate составляет 8,9 мс, тогда как у WD этот показатель равен 12,1 мс. Мы удивились бы, если бы 35% разница в скорости поиска не сказалась бы на работе приставки. У обоих устройств имеется буфер на 2Мб, несмотря на это, Seagate показал лучшее время переноса информации с пластины в буфер. В этом смысле Seagate работал на 18% быстрее своего соперника, в реальных же тестах мы бы удивились, если бы разница в производительности превысила 1-2%.

Диск побыстрее?

То, как производительность жестких дисков влияет на производительность приставки, можно увидеть по следующим игровым тестам: Project Gotham Racing (PGR) и Dead or Alive 3 (DOA3). К примеру, когда вы выбираете автомобиль в PGR или персонаж в DOA3, между выбором и тем моментом, когда вы увидите непосредственно ваш выбор, проходит достаточно много времени. Сначала мы думали, что задержка объясняется тем, что привод DVD не успевает считать картинку, но при более детальном рассмотрении оказалось, что задержка вызвана временем доступа к диску. А что ещё интереснее - задержка эта не исчезает, даже если выбирать один и тот же автомобиль или персонаж несколько раз - то есть данные в главную память не кэшируются. Так вот, если бы в системе имелось 128Мб памяти, разработчики смогли бы ликвидировать эту задержку, предварительно считав данные о моделях в память.

При выборе персонажей в DOA3 время между выбором персонажа и отображением его на экране составляет в большинстве случаев 1-2 секунды - именно столько времени жесткий диск ищет требуемую информацию.

То же самое относится и к Project Gotham - мы уже выбрали Boxster S, а на экране все ещё отображалась Audi TT coupe. И на то, чтобы с медленного винчестера данные считались в оперативную память, требуется ещё пара секунд. Ситуацию мог бы исправить более быстрый жесткий диск и оперативная память большего объема - информацию можно было бы кэшировать в память.

Рассмотрим варианты самостоятельного решения проблемы. Припаивать дополнительные 64Мб память особого смысла не имеет - в любом случае, имеющиеся игры рассчитаны лишь на 64Мб памяти, и если не будут изменены спецификации, на дополнительные 64Мб рассчитывать не приходится. Что и могло бы помочь в нашей ситуации - это ускорение работы жесткого диска. Но поменять жесткий диск на более быстрый не так-то просто:

1. Получение образа старого жесткого диска. Пожалуй, ни одна операционная система не позволит вам без изменений скопировать старый диск.
2. Не факт, что приставка распознает новый диск. Пока приставка не распознает других дисков вообще - вместо загрузки системы выскакивает сообщение об ошибке. И до сих пор не ясно, можно ли решить проблему простым копированием образа диска.
3. Сложно подобрать диск, который бы одновременно был быстрым и не перегревался. Приставка устроена таким образом, что жесткий диск не охлаждается - движения воздуха внутри приставки не наблюдается. Сам диск смонтирован в пластиковый корпус, и находится над процессором - с точки зрения охлаждения это худший вариант. Итак, смена жесткого диска на диск пооборотистее - 7200 об/мин IDE - вызовет целый ряд проблем. В итоге такая замена может сказаться на стабильности системы или вовсе может привести к поломке диска.

Пластиковая упаковка жесткого диска

Кроме того, стоит учитывать и тот факт, что диск не защищен от ударов. И хотя однопластиновые диски ломаются от ударов реже, факт остается фактом. Пластиковый корпус от удара практически не спасает. Другими словами, обращайтесь с приставкой бережно, не роняйте её.

Далее: проигрыватель DVD...

Итак, с появлением Xbox Microsoft расширяет сферу влияния и попадает в спальную и гостиную - туда, где обычно стоят телевизоры с видеомагнитофонами, но никак не компьютеры. Нового графического ядра (NV2A), и процессора на 733 МГц с лихвой хватает на проигрывание MPEG-2 потока, поэтому не удивительно, что Xbox поддерживает и проигрывание DVD. Игры для приставки записаны на диски DVD-9 (односторонние двухслойные диски на 9 Гб). То, как именно они записаны - тема для отдельного разговора. Игры записаны от внешней стороны к внутренней, то есть в большинстве игр данные записаны по внешнему периметру диска. Так как привод DVD в Xbox - привод с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity, CAV), то он считывает быстрее те данные, которые расположены ближе к внешнему периметру диска. Именно этим обуславливается такой способ записи данных. Очевидно, привод может читать и обыкновенные CD, и DVD.

За лицевой панелью находится обыкновенный привод DVD-ROM для ПК

Сам по себе привод DVD - это обыкновенный привод от компьютера. Внутренние дорожки диска считываются со скоростью 2X, внешние - со скоростью 5X. Напомним, что когда речь идет о DVD, то за скорость 1X принято считать 1250 кбайт/c. Это несколько выше скорости 8X обычного привода CD-ROM. Так как в основном информация хранится на внешней стороне диска, то можно считать, что средняя скорость работы привода составит 4-5X. Падать же скорость будет лишь тогда, когда диск записан полностью - либо это диск с фильмом, либо обычный музыкальный диск, либо на диск записана большая игра, и используются все 9Гб диска (отметим, что пока таких игр не выпущено). Очевидно, что для дисков с фильмами и музыкальных дисков скорость работы привода особой роли не играет. А игры таких размеров в ближайшем будущем ещё не появятся. Для сравнения, привод DVD от PlayStation2 - это аппарат с угловой скоростью 4x, и внутренние дорожки читаются со средней скоростью 1-2X.

DVD-ROM: питание подводится обычным способом,
а справа нетрудно узнать знакомый всем IDE шлейф

Диск произведен компанией Thomson Multimedia и отличается от стандартных приводов DVD лишь задней панелькой с разъемами. Конечно же, вы найдете стандартный 40-контактный разъем IDE, способный работать в режиме slave на кабеле, соединяющем жесткий диск с материнской платой. Вместо традиционного кабеля питания, имеется оригинальный 12-контактный кабель, питающий привод непосредственно с материнской платы. Пожалуй, это единственное препятствие к смене привода на более скоростное (10X) устройство. И ещё: если в процессе апгрейда вы не захотите менять дизайн своей приставки, придется открутить крышку привода и прикрутить её к новому приводу. А чтобы не было проблем с питанием нового привода, можно поставить двойник питания от разъема питания жесткого диска.

Интересно, что для просмотра DVD на приставке Microsoft вынуждает своих клиентов приобретать также специальный пакет за $30. В него входит всего-навсего инфракрасный пульт дистанционного управления и приемник, который подключается к порту манипулятора. Качество, с каким проигрываются диски, на самом деле заслуживает уважения. Мы сравнили приставку с Sony DVP-NS700P, и в чересстрочном режиме (480i) качество воспроизведения DVD через видеокабель нас порадовало. Настоящие же ценители качества и любители крутых домашних кинотеатров, скорее всего, разочаруются в приставке из-за ограничений в разрешении - она не может воспроизводить сигнал 480 строк в режиме прогрессивной развертки. Такое ограничение вызвано не проблемами с аппаратным обеспечением, а в отсутствии поддержки Macrovision в режиме 480 строк. Тем не менее, специалисты легко справятся с этим ограничением.

В сравнении с режимом 480p строк у NS700P, Xbox, конечно же, оказался не таким четким, но на фоне простеньких проигрывателей, приставка выглядит вовсе не так плохо. В сравнении же с PlayStation 2, Xbox явно выигрывает. Посмотрим, что получится после смены программного обеспечения PlayStation 2. С текущим же программным обеспечением на PlayStation видны ошибки при преобразовании 3:2. Итак, Xbox прекрасно справляется с проигрыванием DVD, но без поддержки режима 480p строк профессиональным аппаратам она все же уступает.

В увеличенном варианте представлены оба пульта

Кроме того, у нас есть несколько замечаний и к самому пульту. Во-первых, удаленно включать или выключать приставку вы не сможете - быть может, это вызвано аппаратными ограничениями. Во-вторых, нет кнопочки Eject - быть может, это также вызвано аппаратными ограничениями. В использовании пульт предельно прост. Обращение к опциям меню во время просмотра также нареканий не вызвало. Итак, с точки зрения простоты эксплуатации пульт получает 5 с плюсом, но если рассматривать пульт с точки зрения функциональности, оценка резко падает. За такие деньги можно было бы постараться и лучше.

Очевидно, что пульт сделан для популяризации приставки, и никак не предназначен для истинных любителей домашних кинотеатров.

Немного о разрешениях

Итак, до выхода Xbox наиболее активно обсуждалась тема, в каких разрешениях будут выпускаться игры для приставки. Сперва необходимо понять, что система NTSC с чересстрочной разверткой позволяет работать с разрешением, близким к 640 x 480. Это означает, что выпускать игры, работающие на больших разрешениях, по крайней мере, нецелесообразно. Так как система NTSC - это система с чересстрочной разверткой, то для получения изображения в каждый момент времени в буфере кадров достаточно иметь лишь половину строк горизонтального разрешения. Поэтому некоторые игры формируют кадры размером 640 x 240. Именно поэтому, например, PlayStation 2 не поддерживает разрешения выше 640 x 480 (что ещё называется 480i). Тем не менее, предполагается, что Xbox поддерживает высокие разрешения (HD).

Большинство пользователей ПК привыкли к разрешениям вроде 1024 x 768, но в телевизионном мире разрешения принято измерять строками по горизонтали. Например, при формате кадра 4:3 (соотношение ширины и высоты кадра), разрешение 1024 x 768 было бы представлено как 768p. Буква p означает, что развертка прогрессивная (в любой момент времени имеется 768 строк по горизонтали). Итак, в телевизионных стандартах разрешения 768p не существует, зато имеются разрешения 720p и 1080i - по формату кадра оба стандарта - 16:9. На компьютере это будет соответствовать разрешениям 1280 x 720 и 1920 x 1080. Последнее разрешение будет чересстрочным, так как ни один телевизор пока не позволяет работать с прогрессивной разверткой в разрешении 1920 x 1080.

Для создания видеопотока в приставке предназначен специальный чип от Conexant, поддерживающий следующие телевизионные стандарты: 480i, 480p, 720p и 1080i. Но максимальное разрешение на входе чипа составляет лишь 1024 x 768. Заметим, что разрешение на входе необязательно должно совпадать с разрешением на выходе. Но при изменении разрешения изображение будет либо масштабироваться, либо искажаться - в любом случае качества от таких трансформаций не прибавится.

Поддержка высоких разрешений (HD) достигается использованием специального устройства за $20. К устройству прилагаются аудио и видео RCA кабели. Итак, используются следующие разъемы (слева направо) цифровой выход звука (toslink/оптический), аналоговый выход звука на два канала, компонентный видео выход (Y Pr Pb).

Насколько нам известно, все выпускающиеся в настоящее время для Xbox игры работают в разрешении 640 x 480. Затем сигнал поступает на чип Conexant, который либо преобразует сигнал к разрешению для стандартного экрана (480i) или высококачественного экрана (HD 1080i), либо оставляет полное разрешение каждого кадра без изменений, когда посылает сигнал 480p или 720p. Итак, даже для владельцев высококачественных телевизоров HDTV, максимум, что предоставляет приставка - это разрешение 480p. Из-за требований к памяти, разработчики игр не рассматривают всерьез режим 1080i. При разрешении 1920 x 1080 количество пикселей для обработки увеличивается на 152600 (на 8%), чем при разрешении 1600 x 1200, и нам уже известно о требованиях к памяти в режиме 1600 x 1200. Учитывая пропускную способность памяти приставки в 6,4Гбайт/с, можно предположить, что разрешение 1080i будет доступно лишь в играх со сравнительно небольшими текстурами и без мелких деталей. Намного более предпочтителен режим 720p.

В режиме 720p количество пикселей для обработки увеличивается на 135168 по сравнению с режимом 1024 x 768. А с такой задачей легко справится практически любая карта, начиная с GeForce2 GTS, причем частота кадров будет выше 60 fps. К сожалению, необходимо отметить ещё одну проблему, с которой вы, скорее всего, столкнетесь. Дело в том, что большинство высококачественных телевизоров HDTV не поддерживает режим 720p, но поддерживает режим 1080i. Но беспокоиться по этому поводу не следует - изображение может быть преобразовано в режим 1080i как чипом, так и непосредственно телевизором. В итоге возникает вопрос, кто лучше справится с задачей трансформирования сигнала: чип, или телевизор. В будущем мы надеемся увидеть больше игр, поддерживающих режим 720p, так как сейчас даже при разрешении 480p без полноэкранного сглаживания возникают дефекты.

Итак, перед нами возникает следующая проблема - недостаточное использование полноэкранного сглаживания в современных играх. Ни одна из игр, которые мы тестировали (DOA3, Halo, NFL Fever or Project Gotham) не поддерживала полноэкранного сглаживания в режиме multisample, поддерживаемого графическим ядром. Сами же игры выглядели неплохо лишь благодаря текстурам с высоким разрешением и использованию пиксельных и вершинных программных шейдеров. Однако в играх все равно в той или иной степени проявляется эффект "лесенок". Благодаря же преимуществам полноэкранного сглаживания в режиме multisample, включение режима nVidia Quincunx не столь серьезно сказывается на производительности, особенно в 640 x 480. Единственная проблема, которая может возникнуть - это размытость текста. Но мы более чем уверены, что решить её можно. Использование более высоких разрешений (например, 960 x 720 (720p)) при прорисовке практически сведет на нет эффект лесенок. Для простых же смертных, у которых нет высококачественных телевизоров HDTV, лучшим выходом бы стала прорисовка игр в разрешении 640 x 480, и использование какого-нибудь полноэкранного сглаживания, будь то Quincunx, 2X или 4X - в зависимости того, каким образом используется пропускная способность памяти. И если в первых играх о полноэкранном сглаживании, к сожалению, и говорить не приходится, то мы надеемся, что в дальнейшем, разработчики учтут свои ошибки, и будут впредь использовать полноэкранное сглаживание.

Манипуляторы на USB? Мы надеемся...

С момента выхода приставки о манипуляторах ходят различные мнения. Основной тому причиной - огромный их размер. И хотя на самом деле все не так плохо, как кажется, мы считаем, в этом отношении GameCube значительно превосходит Xbox. Манипулятор Nintendo лежит в руках намного более естественно, чем у Xbox. Мы намеренно завели разговор о манипуляторах, так как Microsoft планирует выпускать в Японии манипуляторы меньших размеров, причем функциональность их останется на том же уровне. Поэтому, в Феврале мы ожидаем небольшой ажиотаж вокруг этих контроллеров - люди жаждут экзотики.

Разъемы "на разрыв"

К манипулятору прилагается довольно длинный кабель - около трех метров. На кабеле имеется два разъема. Первый разъем "на разрыв" находится около начала кабеля у приставки. Этот разъем разъединится при небольшом натяжении кабеля.

Эта часть кабеля подключается к приставке

Второй же разъем подключается непосредственно к приставке, и для того, чтобы его разъединить, потребуется намного большее усилие. Вероятно, промежуточный разъем служит для повышения выносливости приставки. Если игрок сильно потянет за кабель - приставка не упадет, а просто разъединится кабель. Напомним, что внутри приставки работает жесткий диск.

Контроллер USB. К каждому из белых портов подключается два манипулятора

Если посмотреть на разъем манипулятора, он напоминает разъем USB. На самом деле, мы предполагали, что манипуляторы будут использовать разъемы USB и дополнительный провод питания для моторчиков внутри манипулятора. Скорее всего, они несколько мощнее, чем допускается спецификациями USB. Внутри приставки к плате контроллера можно подключить четыре манипулятора. Сам же контроллер затем подключается к материнской плате.

Концентратор USB на 4 порта от Texas Instruments

На этом контроллере имеется крошечный USB чип-концентратор, который вероятно и нужен для работы манипуляторов. Нам до сих пор не ясно, зачем он нужен, ведь имеется MCP-D, который может контролировать 6 USB портов. Чип рассчитан на 4 порта и создан Texas Instruments, к нему подключается четыре порта для манипуляторов, находящиеся сбоку приставки.

Мастеры-ломастеры?

Разобрать приставку не составит никакого труда. Все, что для этого требуется - отвертка. Обычное в таких случаях замечание: мы не несем никакой ответственности за все, что может случиться с вашей приставкой. Напомним так же, что снятие крышки аннулирует гарантию.

1) Сначала открутите все внешние винты. Они находятся под каждой из ножек приставки, плюс два скрытых винта. Один - под наклейкой FCC, второй - под наклейкой с серийным номером.

 

2) Переверните приставку, теперь можно снять крышку. И вот что вы увидите:

3) Отключите IDE кабель и кабель питания от жесткого диска. Пластиковый корпус крепится к приставке на единственный винт, открутите и его. Теперь можно вынуть жесткий диск из корпуса. Для того, чтобы достать диск, придется справиться со шнуром питания.

4) Привод DVD крепится к корпусу на два винта. Оба винта находятся спереди корпуса, по разные стороны . Перед тем как достать привод, необходимо открутить оба этих винта и отключить разъем питания желтого цвета и IDE кабель.

5) Теперь у вас полный доступ ко внутренностям приставки. Хотите достать материнскую плату - пожалуйста, крепеж не отличается от крепежа в обыкновенном компьютере. Обращайтесь с ней аккуратно, и позаботьтесь о статическом электричестве.

В сравнении с PlayStation2

Во второй статье мы рассмотрим Nintendo GameCube, а пока давайте рассмотрим Xbox в сравнении с PlayStation2. Как ни как, именно эта приставка считается чемпионом на рынке приставок.

PS2 vs. Xbox: Процессоры

Итак, рассмотрим главные процессоры. В PS2 работает то, что Sony обычно называет Emotion Engine. Это 128-битный MIPS процессор, работающий на частоте 300МГц. Такая разрядность объясняется использованием 128-разрядных регистров общего назначения и SIMD регистров, также как и использованием сдвоенных 64-битных устройств для выполнения целочисленных операций. Архитектура MIPS процессора позволяет работать с большим числом регистров общего назначения, при этом при трансформировании обычных инструкций в RISC инструкции минуется стадия декодирования.

Sony также утверждает, что в процессоре имеется специальный блок для декодирования потока MPEG-2. Предполагается, он поможет при проигрывании DVD дисков. Хотя те же функции выполняет и графическое ядро NV2A, поэтому не стоит обращать особое внимание на данную возможность.

Главный же недочет Emotion Engine заключается в слишком маленьком размере кэша на кристалле. Предполагается, что данная проблема решится использованием высокоскоростной шины памяти. Кэша инструкций на 16 кбайт для такого процессора более чем достаточно, но вот размер кэша данных не очень радует - всего 32 кбайт. Поэтому, хотя на стадии разработки идея использования шины на 3,2 Гбайт/с может показаться безумной, на самом деле это не так, и следует учитывать, насколько важен с точки зрения производительности быстрый кэш L2 с хорошей пропускной способностью.

Основная же мощь этого процессора заключается в двух векторных устройствах - VU0 и VU1. Sony использует их в качестве дополнительных устройств для работы с плавающей точкой. Именно они помогают FPU в работе с трехмерными вычислениями T&L. Эти устройства на самом деле обладают огромной мощностью, но то, как они применяются, оставляет желать лучшего. Их мощь проявляется в надлежащем использовании VU в качестве конкурирующих последовательных модулей при обработке T&L вычислений в рендеринге, но поскольку PS2 обладает новой архитектурой, которая сильно отличается от старой, получить максимум от такой архитектуры проблематично. Именно на этой стадии нужно наработать опыт. Отметим, что разработчики игр получили приставки без каких-либо библиотек на C. Написание же модуля для взаимодействия указанных двух устройств и главного процессора - занятие не из простых. Большинство разработчиков просто не смогли справиться с такой работой. Внутри процессора эти два устройства соединяются по 128-битным шинам. То есть перемещение данных минуя процессор из одного устройства в другое - задача не из тривиальных.

О главном процессоре Xbox мы уже говорили - это процессор с ядром Coppermine, имеющий некоторые ограничения архитектуры x86. Но по крайней мере, это довольно известная архитектура, и разработчики программного обеспечения с ней хорошо знакомы. Тактовая частота процессора выше, чем у процессора PS2, но всем нам известно, что говорить только лишь о тактовой частоте особого смысла не имеет. Отметим кэш L2 на 128 кбайт с 256-битной шиной данных. Он обеспечивает должное поступление данных на исполнительные устройства процессора. Ещё важнее то, что самому процессору не придется выполнять никаких операций T&L. При правильно сконструированных играх главный процессор будет выполнять лишь функции AI, производить физические и другие вычисления. Все вычисления T&L, и трехмерный рендеринг будет производить графическое ядро. Изменение мышления разработчиков игр в сторону от возни с использованием главного процессора для вычисления T&L оказалось довольно трудным, но в результате это может привести к появлению очень красивых игр, особенно если будет правильно использовано графическое ядро.

PS2 vs. Xbox: Графические процессоры

И вот здесь начинаются главные отличия PS2 от Xbox. Рассмотрим сначала графический процессор PS2. Задача рендеринга возложена на графический процессор (Graphics Synthesizer, GS). Он представляет собой графическое ядро с усиленным параллелизмом, работающее на частоте 150МГц. Низкая тактовая частота теоретически компенсируется тем, что у ядра имеется 16 пиксельных конвейеров, обладающих теоретической пиксельной скоростью заполнения в 2,4 гигапикселя в секунду, а пиковое теоретическое значение скорости тексельной скорости заполнения составляет 1,2 гигатекселя в секунду для однотекстурных игр . Нам уже известно, насколько ненадежны эти теоретические показатели. Поэтому мы оставляем все спецификации без комментариев. Здесь лишь уместно напомнить, что эти показатели уместны при 100% использовании 16 пиксельных конвейеров графического синтезатора. А, вспомнив практический опыт, касающийся исполнительных устройств процессора, можно предположить, что стопроцентного использования практически не случается.

Для того, чтобы обеспечить эти конвейеры данными, Sony встроила в кристалл графического процессора 4Мб памяти DRAM, которая соединяется с пиксельными конвейерами 2560-битной (это не опечатка) шиной. Работая на частоте 150МГц, графический процессор получает канал к этой памяти с пропускной способностью 48 Гбайт/с. Теоретически это означает, что обеспечить данными 16 пиксельных конвейеров особого труда не составит. Это одна из сильных сторон дизайна графического процессора. В то же время, это приносит массу неудобств, в связи с размером кристалла и требованиями к пропускной способности пиксельных конвейеров с усиленным параллелизмом.

Проблема же давно всем известна. Вся необходимая информация для преобразований кадров при частоте 60 fps практически не умещается на имеющихся 4Мб памяти. Поэтому, графическому процессору необходима высокоскоростная внешняя шина памяти. Как и во всех других приставках, графический процессор и главный процессор используют одну и ту же память и шину памяти. В PlayStation2 Sony решила воспользоваться услугами Rambus, и оснастила приставку 32Мб двухканальной PC800 RDRAM. Эта память соответствует конфигурации шины памяти в Pentium 4, поэтому её пропускная способность составляет 3,2 Гбайт/c. Именно эта шина используется основным процессором и графическим синтезатором приставки. Такого объема и величины пропускной способности едва хватает для кода и для текстур большинства игр. Именно поэтому большинство текстур в играх для PS2 имеют невысокое разрешение, особенно в сравнении с играми на ПК. И хотя встроенная в графический процессор память DRAM без сомнения помогает в решении этой проблемы, все равно, есть над чем подумать.

Полноэкранное сглаживание может быть вполне реализовано на GS, несмотря на существующие ограничения по пропускной способности и скорости заполнения, однако multisampling сглаживание при разработке не учитывалось. В результате этого, игры под PS2 славятся своим отвратительным качеством изображения, лесенками, и прочими прелестями. В основном к этому приводит низкое разрешение и отвратительная детализация текстур.

Мы уже обсуждали выгоды графического процессора Xbox. Без сомнения, на данный момент - это один из самых мощных графических процессоров, имеющихся на рынке. Без сомнения, правильным решением оказалось и то, что за основу были взяты ядра NV20/NV25, а пропускная способность памяти была увеличена в два раза по сравнению с графическим процессором PlayStation2. По сути, единственный параметр, по которому графическое ядро NV2A уступает PS2 - это отсутствие встроенной памяти DRAM. Важно отметить, что в настоящее время разработчики игр стараются использовать возможности пиксельных и вершинных шейдеров NV2A, что сулит много хорошего рынку игр для ПК. По крайней мере, разработчики игр для ПК увидят простоту, с какой внедряются эти шейдеры, и насколько потрясающие эффекты достигаются благодаря им.

Поддержка полноэкранного сглаживания также не лишена смысла. Но для того, чтобы пользователи оценили все возможности сглаживания, производители должны сперва их где-то применить. Ещё одно ограничение, к которому привыкло большинство разработчиков игр - обычно главный процессор занимается вычислениями T&L. В Xbox же разработчикам придется воспользоваться графическим процессором и его конвейером для программирования T&L.

PS2 vs. Xbox: Звук и устройства ввода-вывода

Хотя PS2 обладает интегрированным toslink оптическим аудио выходом, используется он в основном для передачи AC-3 и DTS, так как сама приставка не может кодировать Dolby Digital. С выходом SSX Tricky и NHL 2002 (обе игры от EA Sports), стало востребованным второе векторное устройство процессора Emotion Engine - для генерирования звуковых эффектов DTS 5.1 в игре. Теперь вы понимаете, насколько мощное это устройство. Теперь, после удачного дебюта, можно надеяться, что и другие разработчики игр захотят повторить успех EA. Но не стоит забывать и о том, что DTS кодирование требует значительных ресурсов - что достигается за счет ресурсов просчета AI, трехмерного движка и физических вычислений.

Медиа и коммуникационный процессор приставки X-Box (MCP-D) обладает очень мощным DSP от Parthus, позволяющим осуществлять кодирование Dolby Digital, что позволяет создавать превосходный игровой DD5.1 звук, осталось добиться лишь поддержки производителей игр. Мы уже наблюдали довольно посредственную поддержку звука 5.1 в выпускающихся в настоящее время играх, но из того, что мы видели, мы сделали вывод, что качественный 5.1 звук должен присутствовать не только в приставках, но и в играх для ПК. В конце концов, цель практически любой игры - поставить игрока на место персонажа, за которого он играет. А хороший 5.1 звук только способствует выполнению этой цели.

С точки зрения устройств обработки ввода-вывода, Sony сделала очень неплохой выбор процессора. В частности, благодаря встроенным 2Мб DRAM памяти, на приставке можно играть практически в любую из игр для PlayStation (PSX). И хотя улучшений в графике ожидать не приходится, но по крайней мере, старые игры выбрасывать не придется.

С появлением PS2 Sony пришлось оборудовать систему жестким диском - карты памяти, кроме того, что дорого стоят, также характеризуются низким временем доступа. И если отсек расширения PS2 прекрасно подходит для добавления жесткого диска, который Sony планирует выпустить уже некоторое время, то после выпуска Xbox и GameCube это может оказаться слишком запоздалым и незначительным.

Поддержка USB и i.Link (IEEE-1394) не была использована в PlayStation2 вовсе, а с точки зрения сетевых игр (понятно, что именно такое будущее ждет все игровые приставки), платформе явно необходим контроллер Ethernet. К счастью для Sony, имея поддержку USB выпустить адаптер USB-10BaseT Ethernet окажется не так сложно, но зная любовь Sony продавать втридорога кучу вещей "в нагрузку" не стоит думать, что адаптер будет стоить дешевле $50.

Microsoft же очень тщательно отнеслась к планированию возможностей своей приставки. Стараясь разубедить пользователей в их мнении, что Xbox - не более, чем обыкновенный компьютер, Microsoft очень осторожно отнеслась к комплектации приставки, и чтобы она вовсе не напоминала компьютер, оставила на приставке лишь аудио-видео разъемы и порт Ethernet - никакой клавиатуры, никакой мыши.

Выводы

Вообще говоря, Xbox поразила нас своей начинкой, но любой игрок понимает, что дело не только в аппаратном обеспечении. Не стоит сбрасывать со счетов и непосредственно сами игры. Однако начинка приставки дает производителям игр такой шанс, какого доселе не видел весь мир. Вопрос лишь в том, захотят ли они воспользоваться этим шансом.

Первые игры для Xbox были встречены всеобщим одобрением. Игры типа Dead or Alive 3 от Tecmo затмили даже игры для PC, и это несмотря на разрешение 640 x 480. В центре внимания долгое время оставалась и FPS производства самой Microsoft - Halo. Играя в нее, невольно вспоминаешь Half-Life. И чтобы платформа действительно оказалась популярной, этот бум в индустрии игр должен продолжаться. Но что, если разработчики не захотят создавать игры для Xbox? Ведь у них есть выбор, не так ли?

В следующей статье мы как раз рассмотрим альтернативу - GameCube от Nintendo.