走进7nm与光追时代！下一代索尼PlayStation游戏主机五问五答

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索尼PlayStation和微软XBOX两大主机堪称游戏主机市场的“定海神针”，它们的任何一点风吹草动都能引起市场的热议。就在近期，来自索尼的首席游戏架构设计师Mark Cerny向美国Wired连线杂志透露了很多有关新一代PlayStation游戏主机的硬件信息，相比上代产品的改进之处。那么，它到底有什么新的特性呢？在兼容性和功能上又有哪些特点？接下来本刊会将其中透露的一些重点翻译出来，并结合猜想，来让我们看看下一代PS游戏主机到底是什么样的。
游戏主机曾经是很多玩家最早体验游戏内容、探索传奇世界的主要工具。早在2013年2月，索尼发布了全新的PlayStation 4游戏主机，采用了定制的8核心AMD Jaguar x86-64处理器和同样来自AMD、具有1.84TFlops浮点计算能力的GPU为主要的性能计算单元，同时还内置了8GB GDDR5统一内存。内存可以根据任务需要动态分配给GPU与CPU使用。
$ \" P/ K9 D) L, H这样的硬件配置在当时的PC面前还可以算作中高端产品。但时过境迁，六年的技术进步，使得固定在2013年首发配置上的PlayStation 4（简称PS4）疲态尽显。
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▲PlayStation 4发布已经有6年之久，是时候换代了。
在面临性能和画质上的质疑时，SONY也尝试过改善，带来了一些架构和性能上的升级，并在2016年推出了PlayStation 4 Pro等，但终究是“廉颇老矣”。面对着PC架构的大幅度升级和光线追踪等技术的来临，游戏主机算力不足、难以支撑高清画质的游戏、缺少诸如光线追踪这样的新技术等痼疾始终得不到很好的改善。鉴于此，近期随着PlayStation 5（假如是这个名字的话）的消息越来越多，这款新的游戏主机逐渐在我们面前揭开了它神秘的面纱。
问题一：新的索尼游戏主机硬件配置如何？回答：新的索尼游戏主机在硬件配置上依旧采用AMD的定制化方案。根据Mark Cerny透露的消息显示，AMD将为索尼提供基于Zen 2架构的CPU，处理器依旧是八核心设计，无论单线程性能还是多线程性能都应该堪称目前的顶级配置。当然不排除AMD在发布Zen 2架构桌面处理器后发布16核心主流产品。

3 {# S( [4 w% H6 l▲AMD Zen 2的性能非常强大，适合用做主机处理器。
在GPU方面，Mark Cerny没有透露具体信息，但只明确表示这款主机将支持光线追踪技术，光线追踪技术在PC上已经有部分游戏应用，从画质对比来看，光线追踪在光影质量上带来了巨大的提升，但也需要巨大的计算资源，因此索尼究竟将如何平衡计算规模、生产成本、功耗与发热量，暂时不得而知。
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7 C3 s, S8 g  q那么它到底会用什么GPU来实现光线追踪技术呢？目前大量的猜测显示，新主机极有可能采用AMD尚未发布的Navi架构GPU。从架构本质来看，Navi架构依旧属于GCN家族，夸张一点来说，新主机的GPU和PS4的GPU在架构本质上没有太大差异，但是多年来AMD的修修补补也使得Navi架构能够支持大量全新特性，尤其是加入了对硬件加速的光线追踪技术的支持，能够大幅度提升游戏主机的画面质量。
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▲AMD Navi也将是首款7nm GPU产品
% u, k& i2 Z3 s) D. A5 o除了CPU和GPU外，其他硬件配置消息还包括新主机继续支持蓝光光碟，但是内部存储可能不再使用HDD，转而采用SSD，SSD应该会带来更快的游戏启动速度，但是可能容量更低一些。在外置存储的支持方面，目前也没有更多的消息。
) Q0 r; A6 x+ A) l- S( u1 }  U问题二：新主机的性能相对PS4提升有多大？回答：相比之前PS4时代，PS5时代的处理器和GPU都大大向前迈了一步。在PS4时代，AMD所提供的CPU并不是AMD面向主流市场的高性能版本，而是采用低功耗、高性能功耗比的Jaguar架构，随后这款架构也被用于了诸如低功耗的上网本、低功耗APU处理器等。因此其性能是极为有限的，即使索尼采用了AMD的八核心定制化设计，但是这款处理器架构孱弱的单核心性能显然会成为游戏计算的瓶颈之一。

2 W$ h6 j0 I- N/ c" g8 S( C▲Jaguar实际上是面向移动和轻量化计算的架构，性能自然不会太好。

▲AMD为PS4提供的芯片，整体性能在当时就不算特别出色。
. k. m  ?; r' X另外，在GPU方面，PS4时代的GPU采用的也并不是AMD的高端型号，而是使用的类似于目前中高端定位的架构，整体计算能力有限，仅为1.84TFlops，要知道同时期的顶级端GPU计算能力大约为4.5TFlops左右，因此PS4采用的这种组合在当时就饱受质疑，批评人士认为索尼在硬件架构上设计过于保守，主要目的还是尽可能地降低设备成本。
1 `$ D& _% [0 R& H随之而来的就是PS4在1080p的全高清分辨率下帧率不够，部分游戏只能以低分辨率渲染后拉伸至1080p显示，在4K时代更是完全无法应付庞大的计算量，这也直接导致了索尼随后推出了加强版本的PS4 Pro，满足4K时代的游戏画面计算需求。

有了PS4的前车之鉴，新的PS主机在硬件架构上就显得更为超前一些。CPU方面，Zen 2架构的八核心产品在之前的性能展示中表现相当出色，甚至可以战平英特尔顶级的Core i9-9900k。当然最终在主机上使用的处理器在频率和功耗控制上可能更为严格，但即使如此，新的处理器性能也远胜前代PS4。
一些测试显示，Zen架构的处理器比PS4采用的Jaguar架构的处理器要快3~4倍，随后AMD发布的Zen+架构，IPC大约提升5%左右，Zen 2架构进一步提升了15%，再加上全新的7nm工艺和更高的频率，保守估计Zen 2架构的八核心产品比Jaguar架构的八核心产品综合性能提升大约在5倍左右，部分应用在新的指令集和架构加成下甚至会更高。
9 }+ t1 r8 z/ Q6 K/ D8 Z" u. B在GPU性能方面，虽然现在我们难以直接估计。不过，从索尼将考虑下一代游戏主机和自家8K电视合作的消息来看，新的游戏主机应该有能力或者在一定条件下输出8K画质游戏内容，这暗示了新游戏主机的GPU规模可能并不小，再考虑7nm工艺的应用，很有可能新的游戏主机GPU能够达到现有市售GPU产品的高端水平。
除了单纯的性能之外，人们还关注的内容包括新游戏主机在CPU、GPU组合方式上的设计形式。目前有两种可选的方案，一种是类似于APU这样的单芯片方案，这也是之前PS4所使用的方案，AMD将制造一个面积颇大的处理器核心，其中集成了CPU和GPU，同时有消息显示，下一代Zen 2架构的APU采用的也是单芯片方案。
不过，下一代主机所需要的处理器规模较大，大面积芯片在新工艺下良率会比较低，这会带来生产成本的显著提高，而降低成本是索尼非常关注的一个因素。另外一种方案则是和Zen 2架构一起到来的分离式设计，AMD将Zen 2架构的八颗CPU核心利用7nm工艺制造后封装在一个芯片中，另外搭配14nm工艺的I/O芯片，同样，I/O芯片也可以用于挂载GPU和内存等。这样一来，采用多芯片方案的成本可能会低一些，但是对设计、维修和主板排布等可能会带来一些不利影响。
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▲AMD Zen 2采用了核心和I/O分离式设计，但是在新游戏主机上是否依旧这样设计还存疑。

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▲AMD从Zen架构开始大幅度提升单核心性能，Zen+、Zen 2和Zen 3还会进一步加强。
3 ^8 d9 K; ?  }: E! {此外，新的游戏主机还加入了一颗独特的3D音频定制单元，用于计算声音方位。之前PS4和PS3的音频都没有发生太大的变化，而新的游戏主机重新开始重视声音和游戏的互动，这可能会带来新的游戏娱乐方式。值得一提的是，新的音频处理并不会对音频播放设备要求过高，通过3D音频定制单元处理后，声音会形成虚拟环绕声效果，可以通过普通的电视或者扬声器呈现。
问题三：新的主机会全面采用SSD存储吗？回答：Mark Cerny明确表示索尼会在新的游戏主机中全面使用SSD存储。道理很简单，之前PS4采用的2.5英寸5400转HDD，虽然容量比较大，但是其性能表现太差，重负载下性能甚至只有普通SSD的十分之一，这意味着游戏玩家耗费了大量时间在等待硬盘传递数据。换用了SSD之后，游戏载入的等待时间会大幅度降低，并且有消息显示索尼还会采用支持NVMe的SSD，而不是传统的SATA结构，这也会使得存储系统的性能显著提升。

▲PS4上采用了2.5英寸HDD作为存储介质，今天看起来速度有点过于慢了。
& ]! v; M4 B- H. a7 Q5 [3 i不过也有一些不好的消息。随着目前的游戏体积不断增大，比如已经出现了高达100GB的游戏，意味着新一代主机需要更大的存储空间。如果索尼在新主机上只采用SSD存储的话，那么其存储容量至少需要500GB起跳，甚至1TB才能够满足消费者存储数个游戏的需求。即使SSD的价格持续下跌，1TB SSD的成本也非常高昂。因此，最终索尼是采用纯SSD存储，还是HDD+SSD的混合存储（SSD用作缓存存储经常使用的内容，大量数据还是存放在HDD中），或者其它一些更为廉价的组合方案，还需要等待一段时间才能明确。
6 O1 T3 R6 b8 w; H此外，Mark Cerny还表示下一代游戏主机内置存储设备的带宽将高于任何现有的SSD，这可能在暗示索尼将采用PCIe 4.0接口，毕竟AMD已经为Zen 2架构准备好了这项技术。从技术上来看，PCIe 4.0将带来每通道双向4GB/s的带宽。相比目前的PCIe 3.0直接翻倍，如果用PCIe 4.0 x16连接GPU和CPU的话，带宽将达到双向64GB/s，连接SSD的话，PCIe 4.0 x4的带宽就有双向16GB/s，几乎可以满足任何超大数据量的读写需求。
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1 m% y4 ~+ {: t6 ]5 |▲索尼将很有可能直接在新主机上采用NVMe接口的SSD，大幅提升性能。
只不过PCIe 4.0的成本相比目前的产品来说略高，除了在PCB设计和布线上有严格要求外，相关PCIe 4.0重定时器芯片、适配器等价格都比较昂贵。因此索尼是否决定全面采用PCIe 4.0连接，可能最终还是要看成本问题。
# _+ O! H$ |7 A' T问题四：新的主机是否兼容老游戏？回答：让老玩家可以放心的是，Mark Cerny承诺给出的消息是可以兼容。从硬件架构来看，PS4和新的游戏主机在底层是可以平滑过渡的，CPU都是x86-64指令集，GPU甚至是一个架构家族的产品，因此要做到平滑兼容问题不大，索尼乐意即可。只是索尼可能需要和AMD一起为一些老游戏在新架构上运行做一些优化。但更有意思的是，如果新的游戏主机兼容老游戏，有可能暗示索尼在游戏主机上的一些策略发生了变化。


! x4 R9 _* m+ z! b& H0 W▲PS4的二手游戏交易现在是如火如荼，下一代平台可能会延续这种模式。
之前的游戏主机各代互不兼容带来的结果就是玩家需要玩新游戏，必须选购一台新主机，这在很大程度上增加了新的主机销量，也反过来促进了游戏厂商的兴趣。但是新主机兼容老游戏的话，意味着新玩家可以直接买一台新主机玩老游戏，老玩家也可以通过新主机体验到更新的技术，游戏厂商开发的时候不会再额外指定硬件，因此此时游戏主机的升级更类似于PC的升级—很大程度上PC只需要换显卡就可以了。这是否会带来一个新的主机游戏营业模式，还是说索尼在推广游戏主机产业上已经有了新想法，还需要更多的时间来观察。
' w. f/ U: h) B+ _问题五：新的主机价格如何？什么时候上市？回答：关于新的主机价格，Mark Cerny没有透露任何消息，不过据预测入门产品的价格应该在400美元到500美元左右，也就是和现有主机价格持平。索尼可能会推出不同的版本并给出不同的价格，比如内置2TB SSD的版本价格可能会高一些。但我们认为在下一代游戏平台上，索尼还是会主要依靠销售游戏软件来获得利润。
. N: n9 I$ f) R' M& m" a" T毕竟从零售市场上来看，现在一颗8核心 Zen+锐龙处理器的售价在2000元左右，一块RADEON RX 590显卡的售价也要1600元，再加上NVMe SSD、内存，整体售价可以轻易超过4000元。如果按照PC市场配件的定价策略来销售，游戏主机售价会非常惊人的，将会令主机销售举步维艰，以至于这个平台的生态圈难以持续发展下去，所以“硬件亏着卖，赚钱靠软件”的模式有望在下一代游戏主机上延续。
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0 o/ n" V/ s1 Y: J6 j: I至于产品上市时间，索尼没有给出明确答复，但是一些消息显示索尼可能在未来12个月以内发布新的游戏主机。如果不出意外的话，从AMD发布产品的时间推算，AMD即将在本年中推出Zen 2架构的实际产品，Navi可能会在年底或者再晚一些。再加上AMD需要为索尼集成产品以及调试等时间，可能最终的游戏主机成品会在2020年中期发布。这意味着未来很长一段时间，新的主机会不断有消息披露，这也应该是索尼市场宣传预热的一部分。

7 H6 B! M4 K( R, Q- D% ^9 \: N▲Navi将支持光线追踪技术
; O* U- V% _) T  M4 u总的来看，目前有关索尼新主机的消息只是最初期的一些爆料，一些产品细节、营销方式和最终对游戏市场的影响还不够具体。接下来，本刊将进一步追踪索尼和微软全新主机的消息，带来更多的深度分析。
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