追逐高Bit主机?详解家用机“位”的含义

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　　从最早盛极一时的雅利达2600到今天的当红主机PlayStation2，“位”（Bit）这个含义贯穿着家用机发展的始终。“FC是8位，SFC是16位，PS是32位，PS2是128位” 的内容很多玩家都能脱口而出，但“位”的定义是什么？更重要的是为什么家用机早在2000年就进入了128位时代，而目前顶级个人电脑的CPU才只有64位？难道家用机的技术这么超前？

　　我们首先看看PC中 CPU这个位的概念：位指的是CPU 通用寄存器（General-Purpose Registers）中可以存放的数据位数。64位处理器也就是说处理器在一个时钟周期里，一次可以运行64bit数据，也可以通行运行32位数据、16位等。64位处理器倒是很早就有，从军用到商用再到家用，在高端的RISC（Reduced Instruction Set Computing精简指令集计算机）很早就有64位处理器了，比如SUN公司的UltraSparc Ⅲ、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。PC领域从386开始便进入了32位时代，而直到今天64位处理器还没有大量普及使用，那么为什么价格低廉许多的家用机CPU的“位”数前进如此之快？对于电视游戏机来说，它的CPU不完全等同于电脑的CPU，它不用像PC的CPU这种通用形CPU一样，运行程序员开发的各种“五花八门”的程序，而仅仅运行“量身定做”的专用程序。PS2当然可以浏览网页，可以观看DVD，但是它的硬件构造都是以游戏为目的的，并且加强了对3D游戏的支持力度。

　　PS2的CPU 名为Emotion Engine（简称EE），它的主要任务是产生Display Lists（一系列显示命令的序列）送给Graphics Synthesizer（PS2的图形加速卡，简称GS），GS负责执行所有的标准视频加速函数，它将EE传来的Display Lists显示出来。最后，Sound Processor（即PS2的声卡）以AC-3和DTS输出3D数字音频信号。在处理器中包括众多的单元，如MPEG 2解码电路、Vector Unit （向量处理单元，它分为两个：VU0 and VU1），还有Floating-point coprocessor （浮点协处理器，FPU）等。其中的VU0和FPU可以看作EE的协处理器， 专用的128位协处理器总线将VU0和FPU与CPU直接相连，而不需要使用共享总线，这就极大的提升了处理速度，此外还有128位的共享总线，将其他的单元彼此相联。

　　之前不少人说EE的128位只是其内部的传输带宽，此概念与显卡概念中“位”的含义近似，不过后来发现，EE的内部不仅有着128位的传输总线，同时也架设有64位以及16位的总线，为不同的传输任务服务，如GIF（Graphics Interface unit，图形接口单元）便是使用了64位的总线。一开始我查阅的资料中没有指出PS2的128位指的是哪些构造，提到这里都是简单的128bit就带过了，但如果只是带宽的话，便不能称做128位，仅仅是概念而已。不过后来另外一些详细的资料上指出，EE的确是使用了128位的数据总线，缓存及寄存器，采用0.18微米（开始生产时，后来改用90纳米技术）技术集成在一块大规模集成芯片上。EE属于开头提到的RISC CPU，它128位架构使PS2成为了一台货真价实的128位主机。

　　不过估计读者对为什么PS2能早于PC而率先进入128位时代而感到疑惑。

　　这和PS2整体的架构有着密切的关系。在PC上64位架构代表了完全的革新，想要从16位过渡到64位必须要考虑原有硬件的兼容性、软件平台等多方面问题，而PS2等家用机则不用顾虑这么多，每一代的家用主机都是一个全新的架构，不需要考虑旧有系统的升级兼容问题，这个EE的128位设计去除了束缚。

　　其次和PS2的用途有关。不管它宣称的是什么，众所周知，PS2的作用只有一个：游戏。所以PS2的设计都是为了游戏的表现能力，所以它在设计上较PC处理器简化了许多，着重加强了其浮点运算能力，其数值可达6.2GFLPS/S，与目前的中端CPU性能相近。这就使它的复杂程度和成本下降了许多。

　　再者，PS2和PC的发展方向不同。PS2采用128位架构，目的是加强CPU的寻址能力，提高同时处理大量数据的能力，以应付同时间的复杂画面计算。而PC的CPU不仅依靠位数提高效能，其他如时钟频率、缓存大小都是需要考虑的。PS2不因为128位就所向披靡，从整体性能来说，它比目前的P4还是有不小的差距。关于这点，可以看看同是128位的DC与PS2的机能差异，以及比PS2晚上市的NGC以及Xbox就可以。NGC设计时，就没有采用IBM Power PC的128位版本（这是Power的准128位CPU），而Xbox源自32位CPU，两者的性能均要强于PS2的EE。

关于主机的“位”数的宣传与炒作
　　大致起自1989年世嘉和NEC展开了16位主机竞争，希望从任天堂的8位红白机手中抢夺市场之时。自那时开始，处理器的位数就成了比较游戏机的一个标准。但是5年后，当Atari和任天堂试图让公众相信它们的“64位”主机有松下，世嘉和索尼制造的32位主机两倍强的时候，这种标准开始变得开始含混不清了。

　　在FC到N64的时代，处理器的比特位数可以说是判断主机强大与否的重要依据，但是在目前技术下的主机则不同了。索尼美国的硬件技术总管Jerry Jessop曾经说“就我所知，我相信Emotion Engine是目前市场上面唯一的一颗128位处理器，但位数并不等于性能。位数有一些意义，但是一颗数据通道位数很高的处理器可能并没有足够的计算能力。位数与处理能力的比例不是线性的。强调位数的重要性更多是市场推广的手法，没有任何实际技术的背景。”

　　不过一直以来，家用机的CPU就一直有很多领先于PC上的方面：如世嘉土星采用的双32位CPU设计，虽然给软件开发者带来了不小的困难，不过却是只能在高端商业机才能看到的实际，而时下的PC才有了双CPU的潮流

　　终于，到了Xbox360等次世代主机即将发售的今天，厂商的宣传语中不再有“多少多少位”的词汇。而实际的设计中，PS3的CELL采用了64位的核心架构。

那么PS2的机能在今天来看是否依然强大？
　　PS2游戏的画面质量，在今天也仍然是许多电脑游戏无法比拟的，其中的主要功劳就归功于这128位的的处理器。目前家用电脑的CPU虽然仅从主频上看就是PS2主频的10几倍，但是32位处理器的内存瓶颈已成为制约PC游戏性能提高的最大障碍，而128位处理器具有识别和使用更多内存的能力，可以把复杂、变化的三维背景和大量的视频图像存储在内存当中，大大提升了游戏性能。

　　此外，PS2所采用的Direct RAMBUS内存（一种微软大力推崇的内存，因为高价格和兼容性差很快便在市场上消失了）的高传输率，弥补了EE仅有32K的L1缓存。在家用机领域首次采用的将视频记忆体直接植入绘图芯片的设计，使显卡的传输位数达到了为2560位，所带来的传输速率也可以和目前的中端显卡一较高下的。（现在高端显卡一般为256位，PS3采用的显卡仅为128位，当然这里“位”的差距是由于设计理念的不同产生的）。

　　不能仅仅从PC硬件机能远强于PS2，就认为PS2模拟器是理所当然的事情，很多主频在1.5G、搭配256内存和低档显卡的机器，甚至连PS模拟器也不能流畅运行，原因就在这里。

　　简单来说，PS2较之于PC的优势，源于其海量的单一数据处理能力以及高集成性的传输能力。所以，从某种意义上来说，PS2在今天依然有着令人骄傲的资本。

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