Architektura grafických ip pro Xbox 360 a PS3 Jakub Stoszek sto171 VŠB TU Ostrava 12.12.2008
Obsah Grafická karta ATI Xenox (Xbox 360)...3 ip grafické karty ATI Xenos (Xbox 360)...3 Pam grafické karty edram...3 Blokové schéma GPU Xbox 360...4 Grafická karta RSX od NVIDIA (PS3)...4 ip grafické karty RSX (PS3)...4 Blokové schéma ipu RSX...5 Vertex Shader G70...6 Pixel Shader jádra G70...7 Reference:...8 Seznam obrázk ATi Xenos alias R500 alias ATi C1 i...3 Blokové schéma GPU Xbox 360 ii...4 Grafický ip Reality Synthesizer PS3 iii...5 Odhadované blokové schéma ipu RSX PS3 iv...6 Provedení Vertex Shader jádra G70 v...7 Provedení Pixel Shader jádra G70 vi...7
Grafická karta ATI Xenox (Xbox 360) ip grafické karty ATI Xenos (Xbox 360) Herní konzole Xbox 360 má grafickou kartu ATI Xenos s kódovým ozna ením R500. Její ip je vyroben 90nm SOI technologií a obsahuje 232 milion tranzistor. Je vyroben spole ností TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Jeho taktovací frekvence je 500 MHz a využívá architekturu USA (Unified Shader Architecture), což znamená, že nerozlišuje vertex a pixel pipelines. Spole nost ATI se tak ídila specifikacemi WGF (Windows Graphics Foundation) nebo DirectX Next. ATi Xenos alias R500 alias ATi C1 i Pam grafické karty edram Krom samotného grafického jádra, je zde také zapouzd ená, velmi rychlá a relativn drahá pam edram (Embedded RAM) s integrovanými ROPs. Výroba je realizována op t 90nm technologií a má velikost 10 MB. S okolní ástí ipu komunikuje neuv itelnou rychlostí až 250 GB/s a je zodpov dná za pixel processing, jako jsou nap. Anti-Alliasing, Alpha/Z processing, Z/stencil hodnot, zápis barev do frame bufferu atd. Obsahuje 48 jednotných shader, které jsou rozd leny do t í skupin po šestnácti. Taktéž zvládá až 48 miliard shader operací za sekundu. Co se tý e výkonu polygon, zvládá až 500 milion vrchol trojúhelník za sekundu.
Blokové schéma GPU Xbox 360 Vzájemná komunikace mezi XCPU a GPU probíhá díky BIU (Bus Interface Unit) jednotce, jak m žeme vid t na blokovém schématu níže. Ta je p ipojena p ímo na hlavní systémovou sb rnici FSB a její rychlost je v obou sm rech 10,8 GB/s. Dále propojuje dva 64bit pam ové adi e GDDR3. D vodem tohoto propojení je snížení latence v ase, kdy XCPU vyžaduje více pam ti. Tato dvojice pam ových adi je napojena na hlavní pam. Dohromady spravují 512 MB pam ti (256 MB pro každý adi ) a dokáží to rychlostí až 22,4 GB/s pro tení i zápis. Samotné jádro je propojeno s tzv. pam ovým hubem (Memory Hub) napojeným p ímo na pam ový subsystém, který umož uje komunikaci jak s hlavní pam tí, tak I s jížním mustkem (South Bridge). Ten v sob zahrnuje vstupní a výstupní obvody. Blokové schéma GPU Xbox 360 ii Grafická karta RSX od NVIDIA (PS3) Grafickou kartu pro PS3 vyrobila NVIDIA a nese název RSX (Reality Synthesizer). íve bylo hodn nesrovnalostí s ozna ením, nebo po uvedení NV40 (GeForce 6800 Ultra) la p ijít ada s ozna ením NV47, která nebyla vyvinuta, pravd podobn z d vodu, že tato nová ada nep inesla nijak velký nárust výkonu oproti p edešlým kartám. Posléze tedy vyšlo jádro NV50, které se velmi podobalo jádru NV47. Na trhu se pak ješt objevila GeForce 7800 GTX s ozna ením G70, což je ekvivalent RSX. ip grafické karty RSX (PS3) Reality Synthesizer, jenž je vyobrazený na screenu níže, byl od po átku vyráb n 90nm SOI procesem. ip je postaven na modifikovaném jádru G70 (d íve "známého" jako NV47), jehož pracovní frekvence je 550 MHz, což je o 50MHz více než ip Xbox360 a obsah tranzistor je 300 milion. V budoucnu se po ítá s p echodem výroby na 65nm technologii.
Grafický ip Reality Synthesizer PS3 iii Blokové schéma ipu RSX Cell obsahuje dvojici sb rnic XIO a FlexIO. XIO slouží pro práci s pam ovým subsystémem. FlexIO zajiš uje komunikaci s I/O za ízeními a zejména pak s grafickým ipem, který v sob zahrnuje pam GDDR3 s kapacitou 256 MB ( ty i 512Mb ipy 1,4 ns od Samsungu). Pracovní frekvence této pam ti je 700 MHz (1 400 MHz efektivn ) a propustnost VRAM iní 22,4 GB/s, mezi FlexIO a Cell BE to je 20 GB/s pro tení a 15 GB/s zápis. P i pohledu na odhadované blokové schéma RSX (vycházející z G70) lze vid t 8 jednotek na zpracování geometrie (Vertex Shader viz. níže), 24 renderovacích cest (Pixel Shader viz. níže) a 16 ROP jednotek pro rastrové operace.
Odhadované blokové schéma ipu RSX PS3 iv Vertex Shader G70 Vertex pipeline G70 se starají o geometrii scény. P es sb rnici p ijímají dané sou adnice vrchol, z nichž vytvo í sí ový model. Avšak hlavním úkolem vertex shaderu je provád t s geometrií r zné transformace, posuvy atd. Je zde podpora Vertex Shader 3.0, Geometry Instancing nebo Branch Unit. Vstupní data mohou být upravována bu ve skalární jednotce, která pracuje s jednou hodnotou, nebo ve vektorové jednotce, která pracuje až se ty mi sou adnicemi. Proto vertex shader vyhovuje architektu e MIMD a m že nezávisle provád t r zné instrukce v obou jednotkách, p emž ve vektorové na více datech. Krom skalární a vektorové jednotky má vertex shader také p ístup do L2 texture cache, což je velmi praktická v c pro Displacement Mapping.
Provedení Vertex Shader jádra G70 v Pixel Shader jádra G70 ležit jší Pixel Shader se starají o operace s pixely a nanášení textur. Celá pipeline je postavena na SIMD architektu e a m že tak na více datech provád t jedinou instrukci. Skládá se z texturovací jednotky a dvou shader. Texturovací jednotka zvládá všechny typy filtrování a liší se jen v rychlosti. Bilineární filtrování provádí v plné rychlosti, zatímco trilineární a anizotropní trvá více cykl. P ítomny jsou i dv vektorové shader jednotky azeny za sebou, které mohou pracovat spole nebo po ítat odd len. Provedení Pixel Shader jádra G70 vi
Reference: http://www.svethardware.cz/art_doc-9711b9a58e174cabc1257505007f0950.html http://www.youtube.com/watch?v=rmop6pwefye&mode=related&search= http://www.windows-tweaks.info/html/xbox_360_vs_ps3_playstation3.html