Xbox 360与PS3硬件性能深入对比

Xbox360与PS3规格都已发布，现在可以将两个系统的机能做一个实际对比。

一共有三项性能对比：
- CPU性能：Xbox360的CPU构架在通常事务处理方面具有比3倍于Cell的性能
- GPU性能：XBox360的GPU相比PS3的更加灵活，处理能力更强
- 内存系统的带宽：Xbox360的内存系统带宽是PS3的五倍



因为具有三个日常事务处理核心，Xbox 360的CPU相比Cell更擅长对日常事务处理



Cell已公布的特性是基于其7个数字信号处理器的连续浮点



Xbox 360 GPU比PS3性能更强，其创新特性要归功于overall rendering性能



Xbox 360具有278.4 GB/s的内存系统带宽，而PS3仅有48 GB/s，是Xbox360的五分之一。

CPU

Xbox 360 的CPU被设计成游戏开发者所实际需要的性能，并易于使用。Cell处理其令人印象深刻的连续浮点处理能力对于游戏来说并无太大用武之地。

游戏的大部分代码是由整数、浮点、矢量数学运算及许许多多的分支、随机内存读取组成。这样的代码最好由擅长处理通常事务、具有缓存、分支预测和矢量单元的CPU来执行。

Cell的7个数字信号处理器(Sony称之为SPEs)没有缓存，没有内存直接存取，也没有分支预测，并且与PS3的主CPU具有完全不同的架构。它们并不是被设计成高效率地执行通常事务处理的，数字信号处理器不适合于游戏编程。

Xbox 360具有三个通常事务处理核心，而Cell只有一个。

Xbox 360的CPU在每个CPU内核都具有矢量处理能力。每个Xbox 360内核在每个硬件线程上都具有128个矢量寄存器，一条dot product指令和1MB的共享二级缓存。

Dot products对于游戏来说至关重要，因为在3D运算中它们是用来计算矢量长度、投影、变形等等的。Xbox 360的CPU具有一条dot product指令，而这些指令对于Cell来说必须用软件模拟方式通过多条指令才能实现。

Cell的连续浮点处理能力是由起7个数字信号处理器完成，因此几何处理要交给GPU来完成，连续浮点处理工作和其他数字信号处理器处理能力在游戏程序中会有显著降低。

与PS2的“情感引擎”一样，Cell没有二级缓存，Cell的设计更适合对CPU处理能力要求较低的游戏。

Sony的CPU设计理念是12.5%的通常事务处理能力和87.5%的数字信号处理。这样的比例对于视频回放、网络波形分析等较为实用，而不是对游戏。实际上，分析一个真实的游戏可以得出几乎相反的CPU处理能力分配比例需求，即相对要求较低的数字信号处理能力（包括浮点处理、极少的连乘处理），更多的是诸如人工智能、路径搜索等对内存随机存取和分支预测要求更高的任务中，而这些任务是数字信号处理器并不适合的。

基于对下一代游戏的测试表明，只有10-30%的指令是浮点的。其他的指令则是读取、存储、整数、分支等等。更少的指令是用于连续浮点的（可能仅有5-10%）。Cell的87.5%的处理能力都被优化用于处理连续浮点，除此以外没有其它优势。







游戏程序员并不希望把它们的代码分布在8颗处理器上，更何况其中7颗不适合于通常事务处理。平均地将游戏代码分布在8颗处理器上是极端困难的。

---------CPU部分结束---------

GPU(这部分翻译实在很蹩脚,专业词汇太难,请大家原谅!)

即使忽略GPU的带宽限制，PS3 GPU也不如Xbox 360的GPU更强劲。

以下是从Sony发布的PS3数据表中摘录的

- 550 MHz
- 独立的vertex/pixel shaders
- 每秒51亿dot products
- 300万晶体管
- 每个时钟周期136个shader操作

有趣的ALU的性能数字是每秒51亿dot products，300万晶体管，这是6800Ultra的2倍。

每个周期51亿dot products处理能力假定包含了Cell处理器，尽管没有dot product 指令，Sony的计算方式看起来好像仍然假设了Cell的每颗数字信号处理器的每个周期可以一条dot product指令。

然而，根据Sony公布的数据，CPU每周期可以处理7条dot products指令x3.2GHZ=22.4亿条dot products指令，这时候留给GPU了51-22.4=28.6亿条指令/550MHZ=52个GPU ALU操作/每个时钟周期。

要注意的重要一点是：RSX的ALUs与GeForce 6800的ALUs非常类似，同样工作在vector4s，而Xbox 360的GPU ALUs则工作在vector5s。PS3总共可编程的GPU浮点性能应该为52 ALU操作x4个浮点每操作周期x2x550MHZ=228.8GFLOPS（浮点性能单位），这比Xbox 360的48个ALU操作x5个浮点/操作周期x2x500MHZ=240 GFLOPS（浮点性能单位）要小。

PS3的GPU晶体管数量比Xbox 360的(330万) 稍微多一些这并也什么好惊奇，因为两者总共的可编程GFLOPS非常接近。



PS3确实是用了Cell上的7颗数字信号处理器来进行图形渲染，但Xbox 360的三个具有dot product指令的通用事务处理器对于真实图形相关的计算则更加灵活。

6800Ultra有16条pixel pipes，6条6 vertex pipes，400MHZ，RSX 2X比6800 Ultra更好，也具有比RSX更高的频率，可能具有24条pixel shading pipes和4条vertex shading pipes（vertex shading pipes更少是由于Cell的数字信号处理器会参与一些vertex shading处理）。如果SONY会像所发布的参数那样让PS3的GPU保持6800的pixel shader pipe数量，那就是24 pixel pipes* 2 issued per pipe + 4 vertex pipes = 52 dot products /GPU时钟。

如果RSX遵循6800 Ultra的路线，它将具有24倍纹理取样，但实际运行中将占用一个ALU槽，使PS3的GPU表现并不像预期那么好。就算它确实能从ALU中decouple texture，也没有足够带宽来取出纹理。

每个时钟周期的shader操作，Sony很可能是将每条pixel pipe当作4个ALU操作(co-issued vector+scalar)，每条pixel pipe一个纹理操作，每条vector pipe承担4个scalar操作，总共为24 * (4 + 1) + (4*4) = 136 操作/时钟周期 or 136 * 550 = 74.8 Gops/秒。

由于Xbox360的GPU多线程和平衡性设计，你真的不能将两个系统在每个时钟周期shading操作数量上进行比较。但是Xbox 360的GPU可以做48个ALU操作（每个操作在每个时钟周期内包含vector4和scalar），16倍纹理32控制流操作和16个可编程vertex操作，每个时钟周期总共为48*2 + 16 + 32 + 16 = 160 操作/时钟周期或 160 * 500 = 80 Gops/秒。



总体来说，自动的shader负载平衡、内存导出功能、可编程vertex fetching、可编程三角形变化、全速率的纹理vertex shader，和其他“比shader model 3.0更多好的”特性，对于Xbox 360 GPU来说都有助于提高其渲染性能

---------GPU部分结束---------

带宽

PS3的GDDR3内存带宽为22.4GB/s，RDRAM带宽为25.6GB/s，总系统带宽为48GB/s。

Xbox 360的GDDR3带宽为22.4GB/s，EDRAM带宽为256GB/s，总系统带宽为278.4GB/s。




为什么Xbox 360具有如此高的带宽呢？
　　最简单的加法运算都能表明如此高的带宽会被悼缓冲(frame buffer)所占用。比如，在运行于550MHZ速度的单独悼缓冲中进行简单的色彩渲染和Z轴测试需要52.8GB/s（每时钟周期８像素）。即使没有纹理和顶点存取，PS3的内存带宽也不足以维持GPU的峰值渲染速度。

　　PS3采用Z轴缓冲和颜色压缩技术来试图降低内存带宽需求。问题是Z轴缓冲及颜色压缩在下一代复杂的3D场景中将会急剧降低性能(breaks down quickly)。

　　HDR、alpha混合和抗锯齿需要更高的内存带宽，这就是为什么Xbox 360为悼缓冲预留了256GB/s带宽。这使得Xbox 360 GPU在进行Z轴缓冲、HDR和alpha混合、4X全景全速抗锯齿时仍然能为纹理和顶点提供22.4GB/s带宽。

---------带宽部分结束---------

结论

　　当你深入这些数字，Xbox 360显然有着比PS3更高的性能。请注意Sony在过高承诺技术性能、而实际提供较低性能方面有着一系列的历史记录。事实是两个系统都为高质量游戏和娱乐提供了足够的性能(pack a lot of power)。

　　但是，重要的硬件性能只是整个拼图游戏（暗指整个游戏平台）的1/3。Xbox 360是一个硬件、软件和服务的融合体。没有软件和服务的推动，即使最强悍的硬件也只能是微不足道的。Xbox 360的那些具有影响力的硬件、软件和服务的游戏将胜过PlayStation 3。

　　最后，我们希望补充一个数据：Xbox 360的图形子系统最终晶体管数目为332万。分为两个独立的核心。父核心是GPU的主要部分，具有232万晶体管，负责大部分的图形渲染。子核心负责维护10MB EDRAM（嵌入式动态内存）及其逻辑部分。这些逻辑芯片可以进行一些附加的3D数学运算，子核心共有100万晶体管。使得总晶体管数达到了332万。

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原文出自：http://xbox360.ign.com/articles/617/617951p1.html