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
