次世代主機的新碰撞

李實

每一代游戲主機的發(fā)布，都會引發(fā)業(yè)內(nèi)無數(shù)的關(guān)注和猜測，各路消息自然也是滿天飛。有關(guān)PlayStation 5（后文簡稱PS5）和Xbox Series X（后文簡稱Xbox X）的流言，最早甚至出現(xiàn)在2007年。當(dāng)年有新聞指久多良木健（三代PlayStation之父）宣稱PS4、PS5和P S6將會充分融合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并且當(dāng)時PS3使用的Cell處理器也會繼續(xù)在下一代產(chǎn)品中使用。今天回頭來看，這則新聞至少預(yù)測對了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展對游戲主機的影響，當(dāng)然在處理器的選擇上則完全沒有考慮到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在日本終將衰落的命運，從而出現(xiàn)了偏差。在PlayStation 4和Xbox One發(fā)布后沒多久的2014年，就有消息稱P S5和下一代Xbox已經(jīng)在開發(fā)中。2015年的一則新聞預(yù)言了下一代Xbox的名稱、架構(gòu)等內(nèi)容，宣稱產(chǎn)品依舊會使用AMD的處理器和GPU，名稱則是XboxTwo。2016年，游戲界知名人物羅恩·蘭尼（Lorne Lanning）通過訪問某不愿意透露姓名的索尼高管，后者向其暗示索尼可能不會推出PS5。

一直沒停過的新聞和預(yù)測顯示了業(yè)界對兩大主機平臺的關(guān)注。近期對全新一代Xbox和PlayStation的新聞報道高峰出現(xiàn)在2019年下半年到2020年3月之前。索尼先是自己曝光了PS5的外觀，大大的“V”型設(shè)計極為搶眼，作為羅馬字母的“5”，“V”也在昭示著這款機器的名稱。微軟方面的消息則更多聚焦在主機所用的G P U、C P U配置以及外觀、細節(jié)方面的內(nèi)容。不過各種爆料在3月16日就停止了，因為在這一天，微軟官方以博文的方式公開了Xbox X大量的細節(jié)設(shè)定，隨后索尼也在3月19日公布了P S5配置信息。這下，我們也終于能從中了解新一代兩大游戲主機的具體信息了。

Xbox Series X：性能、速度和兼容

微軟在Xbox X的公開上“干貨”很多，不但公布了硬件配置，還提供了整機信息、軟件支持、游戲支持等內(nèi)容，甚至還給了一臺Xbox X供媒體拆解。在微軟的官方博文中，也詳細解釋了Xbox X的三大特性—性能、速度和兼容性。

外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

大家應(yīng)該已經(jīng)在各大媒體上看到Xbox X的外觀了。Xbox X是一個長寬高為1∶1∶2的長方體，具體的數(shù)據(jù)為151mm×151mm×301mm，重量大約為4.45kg。游戲主機設(shè)計了明顯的正面和背面，背部下方和底部設(shè)計了進風(fēng)口，頂部為出風(fēng)口，底部的腳墊為進風(fēng)口留出縫隙。噪聲方面，研發(fā)人員宣稱新的主機和Xbox One一樣安靜。

主機的正面設(shè)計了Xbox Logo的電源鍵以及藍光光驅(qū)開倉鍵，外設(shè)信號同步按鍵、USB 3.2 Type-A接口。背部則是定制的SSD擴展槽、HDMI輸出接口、2個USB 3.2 Type-A接口、網(wǎng)絡(luò)接口、電源口以及Kensington鎖（用于固定設(shè)備避免被盜?。?/p>

除了外觀外，微軟也大方地公布了Xbox X的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)層級圖中可以看出，Xbox X內(nèi)部采用了雙層主板層疊架構(gòu)，兩個主板分別搭載了計算芯片、通信芯片和IO芯片。根據(jù)官圖，從右向左的設(shè)備分別是：帶均熱板的散熱鰭片、主板固定框架、SoC計算芯片主板帶內(nèi)存、中央固定框架（散熱底盤）、通訊和IO主板、主機電源、藍光光驅(qū)。值得注意的是，XboxX在頂部設(shè)計了一個直徑13cm的風(fēng)扇用于抽風(fēng)。

在散熱方面，它的主要功耗來自集成了CPU和GPU的AMD SoC芯片，這個芯片的TDP功耗目前沒有公布，但應(yīng)該不會低于100W，因此微軟設(shè)計了一個大面積的均熱板和散熱鰭片覆蓋其上，系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)計也非常簡單直接，冷風(fēng)從后部、下部吸入后經(jīng)過中間的PCB、散熱片，再從頂部排出。

在游戲手柄設(shè)計上，Xbox X的手柄由Xbox One升級而來，其目的是更符合人體工學(xué)且能夠適合更大范圍尺寸的手掌（包括8歲幼童）。手柄包括2個可按下的模擬操作桿、1個圓形鍵盤、4個操作按鈕、2個系統(tǒng)按鈕、2個肩部觸發(fā)器和2個手柄觸發(fā)器，整體設(shè)計和上代產(chǎn)品基本相同。比較明顯的差別是新手柄在之前的“視圖”和“菜單”按鈕下方增加了一個“分享”按鈕，用于記錄和共享游戲中的視頻片段或屏幕截圖。

全面升級的硬件配置

Xbox X采用的硬件配置極為接近目前的主流PC。由于整個主機高度集成化，因此Xbox X使用了來自AMD的一顆定制“A PU”。這款“A PU”的CPU核心為8核心Zen 2架構(gòu)，運行頻率為3.8GHz，開啟超線程技術(shù)后降低至3.6GHz。GPU部分采用了AMD尚未發(fā)布上市的RDNA 2架構(gòu)，包含52個CU單元，GPU頻率為1.825GHz，計算能力為12TFLOPS，支持硬件級別光線追蹤。根據(jù)官方公布的圖片來看，由于比一般APU規(guī)模更大，因此Xbox X所采用的SoC布局也和傳統(tǒng)的APU略有差異，其兩組CCX核心在SoC上方，下方設(shè)置了52個CU單元和IO、內(nèi)存控制器等。整個SoC的面積為360.45平方毫米，使用的是臺積電成熟的N7P工藝，也就是更注重性能的7nm工藝。

內(nèi)存方面，Xbox X總計有16G BGDDR6內(nèi)存，但是其中10GB運行帶寬為560GB/s，剩余的6GB則為336GB/s。內(nèi)置存儲為1TB微軟定制的SSD，帶有硬件解壓縮芯片，默認(rèn)狀態(tài)下速度為2.4G B/s，開啟壓縮后速度翻倍至4.8GB/s?？蓴U展外置存儲卡、支持USB3.2外置存儲設(shè)備。光驅(qū)方面支持4KUHD藍光光驅(qū)。

性能方面的考量

在Xbox X設(shè)計的早期，微軟的設(shè)計團隊就非常關(guān)注整個設(shè)備的性能。這意味著設(shè)計團隊需要在數(shù)年之前就提前定義下一代游戲主機在未來至少五年的工作期間內(nèi)所能達到的性能和技術(shù)特性。在之前的游戲主機上，整個性能主要由圖形計算能力和相關(guān)的創(chuàng)新能力來定義，比如8位到16位圖形，2D到3D，從SD到HD再到現(xiàn)在的4K。

不過這樣的性能定義方式在現(xiàn)在發(fā)生了變化。比如現(xiàn)在的游戲玩家要求游戲至少以每秒60Hz運行，并具有極高的視覺保真度和極為快速的響應(yīng)速度。在系統(tǒng)性能有限的情況下要達成這樣的效果其實還存在一些問題。因此開發(fā)人員使用了一些創(chuàng)新解決方案，比如動態(tài)分辨率，可以兼顧圖像質(zhì)量和幀率。在Xbox X上，這些問題可能就會得到很好的解決，不用再二選一，游戲不但可以看起來更好，玩起來也可以很好。

Xbox X的基礎(chǔ)要求是在4K分辨率下以60H z速度運行游戲，在這個基礎(chǔ)之上，Xbox X試圖進一步將幀數(shù)提高到120Hz，尤其是那些具有競爭性或者要求苛刻的游戲。當(dāng)然，對游戲分辨率和幀率的選擇最終還是由開發(fā)人員決定，Xbox X能夠盡可能確保游戲主機有足夠的性能空間可供發(fā)揮。

為此，Xbox X團隊加強了和AMD的長期合作關(guān)系。AMD和Xbox團隊在Xbox 360時代就開始合作，在隨后的Xbox One上微軟全盤采用了AMD的方案。在Xbox X上，AMD提供了更強大的8核心Zen 2處理器和RNDA 2級別的GPU。全新架構(gòu)提供了更高的性能水平，尤其是處理器，微軟放棄了在Xbox One上采用高性能功耗比小核心的方案，直接選用了x86高性能核心，極大地提高了處理器的性能上限。

除了性能之外，Xbox X最大的變革在于提供了對硬件加速的DirectX12 Ultimate API的支持，包括DXR 1.1、Mesh Shader、Sampler Feedback、VariableRate Shading。其中最值得一提的是DXR1.1也就是DirectX Raytracing—DirectX光線追蹤技術(shù)1.1。這項全新的技術(shù)在PC上已經(jīng)使用了一段時間，在游戲主機上還是首次應(yīng)用。通過光線追蹤技術(shù)，開發(fā)人員能夠帶來接近現(xiàn)實的光照、陰影和材質(zhì)效果。全新的DXR 1.1版本帶來了光線追蹤管道對象中加入的額外著色器、支持GPU自行決定要處理的光線追蹤數(shù)量以及新的內(nèi)聯(lián)式光線追蹤等。相比老版本，新的DXR 1.1帶來更高的計算效果，因此頗受開發(fā)人員歡迎。XboxX團隊展示了這項技術(shù)在游戲《我的世界》中的運行情況，可以看到各種不同類型的材質(zhì)有著完全不一樣的光線效果，比如熔巖散發(fā)了橙色的光芒并且擁有二次反射能力，并隨著其散開在礦車的軌道上反射出來。不僅如此，在啟用了光線追蹤技術(shù)后，Xbox X在表現(xiàn)半透明、透明物體時的效果更為卓越。比如光線穿過一排彩色立方體玻璃后能夠在地面上投射出不同的彩色陰影，在水面的反射和折射后能夠顯示水底的海藻等。

不光是《我的世界》，《戰(zhàn)爭機器5》也在Xbox X上進行了技術(shù)演示，這款游戲采用了UE4引擎，演示中使用了完整的、高于PC上最高等級的圖形圖像設(shè)置，比如最高分辨率的紋理、最高分辨率的體積霧等。值得一提的是，Xbox X允許的粒子設(shè)置比PC上還要高50%。實機演示中，Xbox X在4K分辨率下帶來了至少60fps的幀率，這在之前的Xbox上僅為30fps，展現(xiàn)出Xbox X更為強大的性能。在其他技術(shù)方面，由于充裕的性能，Xbox X擁有了更快的啟動速度、更優(yōu)秀的陰影質(zhì)量。即使有這些全新技術(shù)加入，但強悍的機能使得Xbox X在實際運行中甚至可以達到100fps的幀率，研發(fā)團隊還在嘗試達到120fps的可能性。

速度方面的優(yōu)化

Xbox的另一個主要設(shè)計原則是速度。速度和性能在很多情況下是一體的，高性能會帶來高速度。但是在此之外，速度也有很多地方值得進一步優(yōu)化。比如人們對應(yīng)用程序之間轉(zhuǎn)換速度就非常關(guān)注，大多數(shù)用戶希望在不同的應(yīng)用中切換是無縫的。游戲設(shè)計團隊也希望玩家能夠花更多的時間在游戲本身而不是等待上。

在這一點上，SSD起到了至關(guān)重要的作用。Xbox X在SSD上進行了加強，提供了更為出色的I/O性能，能夠降低數(shù)據(jù)讀取的等待時間。當(dāng)然這只是一部分，作為一臺軟硬件結(jié)合的游戲主機，Xbox X在軟件方面也帶來了很多重大更新。比如被微軟稱為Xbox Velocity Architecture（直譯為“Xbox速度架構(gòu)”）的架構(gòu)，被用于加速Xbox X中的各種計算功能、數(shù)據(jù)存取等。微軟宣稱這項技術(shù)可以允許開發(fā)人員實時訪問高達100GB的游戲數(shù)據(jù)，能夠改變未來的游戲規(guī)則。

具體來看，Xbox速度架構(gòu)包含四大內(nèi)容，包括Xbox團隊自定義的NVMeSSD、DirectStorage技術(shù)、硬件解壓縮、采樣器反饋流SFS。其中，DirectStorage是指一種全新的、專為游戲設(shè)計的IO架構(gòu)，其目的是為釋放SSD的全部性能并且執(zhí)行硬件解壓縮，具體的一些操作包括當(dāng)游戲在前臺運行、后臺下載的時候，DirectStorage可以將所有的IO開銷從多個CPU核心中移出至一個CPU核心的一小部分，從而釋放出大量的CPU響應(yīng)速度和資源。硬件解壓縮是首次在Xbox X上引入的專門硬件組件，它允許游戲在S S D上占用盡可能少的空間，并且消除了通常運行解壓縮操作時相關(guān)的CPU開銷。一般來說，解壓縮操作需要占據(jù)3個以上的CPU核心，目前新的DirectStorage中的硬件解壓縮技術(shù)可以完全不需要占用CPU核心資源，降低了CPU消耗。采樣器反饋流SFS是Xbox X新加入的又一項硬件功能，這個功能允許游戲以精細的粒度將GPU場景所需要的部分紋理加載至內(nèi)存中，這樣可以大大提高紋理的內(nèi)存利用率。這在如今4K分辨率的游戲上是非常重要的，因為每個4K紋理至少都會占用8MB的內(nèi)存，過多的4K紋理占用會耗費大量的內(nèi)存空間。這項技術(shù)避免了浪費同時減少了內(nèi)存帶寬壓力，為其他更緊急的任務(wù)提供了空間。根據(jù)微軟的數(shù)據(jù)，這項技術(shù)能提升SSD和內(nèi)存大約2～3倍的有效性能。

另外，由于特殊優(yōu)化存儲架構(gòu)的出現(xiàn)，普通的擴展存儲設(shè)備可能無法滿足高速度的需求。在這一點上，Xbox X推出了和希捷合作的存儲擴展卡，允許用戶從外部以USB 3.0接口接駁Xbox X，并獲得和內(nèi)置存儲設(shè)備幾乎相同的速度和部分特性，包括前代游戲，但是無法享受到Xbox X速度架構(gòu)的所有優(yōu)勢技術(shù)。目前希捷和微軟已經(jīng)推出了1TB的外置存儲卡，未來有望推出2TB、4TB的產(chǎn)品。

除了上述內(nèi)容外，Xbox X在速度方面的優(yōu)化還包含有關(guān)動態(tài)延遲輸入DLI、可變刷新率VRR、自動低延遲模式ALLM等技術(shù)?？焖倩謴?fù)方面，用戶使用Xbox X可以在多個游戲之間無縫切換，使玩家可以從上次中斷的位置立刻恢復(fù)游戲。音頻方面，Xbox X本次也帶來了全新的設(shè)計，一種被稱為“音頻光線追蹤技術(shù)”的芯片和相關(guān)軟件，Xbox團隊宣稱這個技術(shù)應(yīng)用后將帶來更為精確的聲音定位和播放，能夠帶來更出色的游戲沉浸感。綜上來看，可能每一個單項優(yōu)化技術(shù)很難帶來翻天覆地的變化，但是所有的速度優(yōu)化技術(shù)加在一起，帶來的改變是革命性的。

兼容一切的兼容性

這對目前擁有Xbox One、Xbox360等Xbox家族產(chǎn)品的玩家來說是個好消息。Xbox X將兼容之前在Xbox上銷售的所有游戲。Xbox X的開發(fā)團隊宣稱，這個功能是他們在一開始就確定的，必須擁有的功能。不僅如此，Xbox X的開發(fā)團隊還付出了很多努力，保證之前的老游戲能夠在全新的主機上完美執(zhí)行，這些改進包括啟動和加載時間、更穩(wěn)定的幀率、更高的分辨率和更出色的圖像質(zhì)量等。這里的兼容，不僅包含游戲本身運行的兼容，還包括游戲控制器的兼容，以及未來更新一代游戲主機的兼容。

在兼容性方面，Xbox X還提供了2個體驗改善。一個是HDR重構(gòu)，XboxX能夠為所有不支持HDR的老游戲帶來可靠的HDR效果，開發(fā)人員無需做任何額外工作，且這項操作沒有過多的性能消耗。另外，對一些老的、不支持4K渲染的游戲，Xbox X可以啟動名為“強制原生分辨率”的技術(shù)進行4K渲染，實現(xiàn)更清晰的畫質(zhì)。

另外，在兼容性方面，Xbox X還支持跨代的多人游戲兼容，并引入了新的功能Smart Delivery。Smart Delivery的目的在于確保用戶在跨代多人游戲方面的穩(wěn)定性，并且始終確保用戶運行在最合適的版本上，所有支持Xbox X優(yōu)化的Xbox Game Studio游戲都支持這項功能。舉例來說，用戶目前使用的是Xbox One X和相關(guān)的游戲，那么所享受的游戲體驗是Xbox One級別的。當(dāng)用戶升級至Xbox X后，那么之前在Xbox One上購買的游戲也可以直接升級到為Xbox X優(yōu)化的版本，反之亦然。Smart Delivery保證了用戶在不同型號、代次主機上都擁有最出色、穩(wěn)定的游戲體驗。

最后再來看看游戲陣容。在Xbox X發(fā)布后，各大游戲廠商也宣布了一波新作用于支持全新的主機。目前已經(jīng)公布的游戲包括《賽博朋克2077》《光暈：無限》《戰(zhàn)爭機器5》《Gods & Monsters》《湯姆克蘭西之彩虹六號：隔離區(qū)》《湯姆克蘭西之彩虹六號：圍攻行動》《看門狗：軍團》等大作。由于Xbox X完全兼容上一代游戲，又有如此多的游戲大作支持，因此在內(nèi)容方面無論是微軟還是游戲玩家都應(yīng)該無需擔(dān)心。

PlayStation 5：猶抱琵琶半遮面

相比Xbox X的全面發(fā)布，PS5目前只是以網(wǎng)絡(luò)直播的方式公開了部分信息。包括PS5的Logo、相關(guān)硬件架構(gòu)以及3D音頻技術(shù)等。整機外觀、控制器外觀、特色技術(shù)等都未展示。

有關(guān)PS5的具體消息最早出現(xiàn)在2019年4月，當(dāng)時索尼的系統(tǒng)架構(gòu)師馬克賽尼爾宣布索尼將采用AMD Zen2 CPU架構(gòu)和Navi GPU架構(gòu)，并支持實時光線追蹤等技術(shù)，存儲方面會采用SSD。后續(xù)索尼也披露了一些信息，包括PS5的手柄擁有全新的、豐富多彩的震動感受，可以根據(jù)不同的游戲和場景實現(xiàn)不同的震動效果;此外還包括支持阻力感應(yīng)的全新自適應(yīng)手柄扳機，游戲開發(fā)人員能夠通過調(diào)整板機阻力來實現(xiàn)更真實的動作感受和游戲體驗。

當(dāng)然，這些林林總總泄露出來的消息并不會令玩家滿意。終于，在微軟公布XboxX的規(guī)格之后，索尼于2020年3月19日以線上發(fā)布會的形式，公開了PS5的一部分設(shè)計和規(guī)格，其中包括人們最關(guān)注的核心硬件配置等信息。

根據(jù)索尼公布的消息，PS5的處理器采用的是AMD Zen 2架構(gòu)、3.5GHz的8核心C PU（是否支持超線程技術(shù)并未說明），搭配索尼定制的RDNA 2架構(gòu)GPU。其中GPU部分擁有36個CU單元，運行頻率高達2.23GHz，因此最終計算能力也達到了10.28TFLOPS。內(nèi)存方面，PS5采用的是256 bit、16G BGDDR6內(nèi)存配置方案，總帶寬為448G B/s，不過索尼沒有表明C P U和GPU是共同使用內(nèi)存還是有所區(qū)別。內(nèi)部存儲方面，主存儲器使用了NVMe SSD，PS5擁有825GB的SSD空間可供用戶使用。SSD的主控是索尼特別定制的，支持12通道的讀寫。此外，索尼還在主SoC中加入了一顆協(xié)處理器，專門用于處理SSD的IO活動，釋放CPU的性能?？偩€方面，PS5采用了PCIe 4.0總線規(guī)范，原始數(shù)據(jù)帶寬為5.5GB/s，支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮，在壓縮數(shù)據(jù)開啟時等效帶寬大約為8～9GB/s。音頻方面，PS5支持新的3D音頻技術(shù)，能夠提供更出色的音頻質(zhì)量和定位效果。

從索尼給出的硬件規(guī)格來看，相比Xbox X，PS5的硬件規(guī)格要略弱一些，但是總體還是在伯仲之間。最主要的差距來自GPU運算能力，PS5相比Xbox X大約低了15%。這種性能差距，可能會在部分游戲上帶來一定的性能差異，但影響最終游戲幀率的因素非常多且復(fù)雜，因此具體到實際體驗上，游戲玩家可能也難以感覺。其他方面，比如光線追蹤，索尼宣稱PS5支持硬件級別的光線追蹤，但是一些消息稱索尼在光線追蹤方面沒有選用AMD的方案，而是另有準(zhǔn)備。由于索尼給出的信息太少，很多細節(jié)尚未公布，因此無法做出更進一步的推測。

目前看來，PS5顯著強于Xbox X的方面是內(nèi)存和存儲性能。由于采用了PCIe 4.0規(guī)范，因此PS5在數(shù)據(jù)讀寫能力方面極為出色，開啟數(shù)據(jù)壓縮后8～9GB/s的讀寫速度遠超也開啟數(shù)據(jù)壓縮的Xbox X，后者速度為4.8GB/s。索尼宣稱新SSD能夠在0.27秒內(nèi)加載2GB數(shù)據(jù)，性能大約是PS4的100倍。另外，索尼利用了Karken壓縮技術(shù)和2個SoC內(nèi)置的IO協(xié)處理器，支持DMA主控、片上內(nèi)存、數(shù)據(jù)一致性等，這樣一來在最理想的狀態(tài)下，內(nèi)存和SSD之間的帶寬高達22GB/s，這意味著SSD在一定程度上可以當(dāng)做“較慢的內(nèi)存”來使用。再配合索尼在P S5系統(tǒng)和游戲加載上的優(yōu)化，一些消息稱PS5在一些條件下能夠做到游戲即開即玩，無須等待。

在游戲兼容性方面，PS5也宣布兼容前代游戲，但是和Xbox X對前代游戲兼容優(yōu)秀且加入HDR、4K分辨率支持不同的是，PS5兼容前代游戲采用的是兼容模式，在這個模式下，PS5將降低頻率以低性能方式運行，以確保部分鎖幀游戲不會出現(xiàn)問題。出現(xiàn)這種問題的游戲一般是日式游戲，可能存在自研引擎和高幀率有沖突的情況。

再來看看首發(fā)游戲。2019年的游戲展會上，Counterplay Games的《天降》宣布將首發(fā)PS5，隨后包括《看門狗：軍團》《Gods & Monsters》《湯姆克蘭西之彩虹六號：隔離區(qū)》《先遣戰(zhàn)士》等游戲確認(rèn)首發(fā)PS5。此外，近期索尼也宣布PS5將搭配獨占游戲，但具體內(nèi)容還不得而知。

更新技術(shù)、更好體驗：下一代游戲主機你選誰？

從現(xiàn)有的消息來看，Xbox X在整體性能上可能更為出色，P S5雖然目前稍遜一籌但后續(xù)還有更多消息爆出。無論如何，相比現(xiàn)有設(shè)備，這兩款全新的下一代游戲主機都帶來了全新的技術(shù)、更高的性能和更為出色的游戲體驗，值得玩家期待。

在產(chǎn)品售價和發(fā)售時間方面，Xbox X和PS5都宣布“雷打不動”將在2020年底之前上市。前者暫時未提到價格，后者根據(jù)一些消息顯示，售價可能會在450美元左右。從這兩款游戲主機的硬件規(guī)格、軟件方案和對新技術(shù)的支持來看，顯然兩家廠商依舊維持著硬件不賺錢甚至補貼，依靠游戲和內(nèi)容銷售分成的商業(yè)模式。那么，面對下一代游戲主機，你更為心儀的對象是誰呢？