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　　导语：近期关于PS4硬件性能的传闻愈来愈多，人们对于性能强大的PS3的继承人的期望也是越来越高。那么PS4到底会否再次夺得次世代家用主机性能之王的称号、为游戏玩家提供更加绚丽多彩的画面打造更加真实的游戏世界呢？

　　PS4家用机霸主浮出水面

　　作为索尼次世代游戏主机Playstation4，PS4的规格与性能传闻早已衍生出很多版本，关于其游戏性的议论也不绝于耳，作为曾经显卡行业的编辑，笔者也非常关注PS4的发布是否能推动家用机登上新的台阶，并带给图形业界新的思维模式。随着国外新闻对PS4具体规格的曝光，我们逐渐看清了新一代家用机霸主的真身。

　　近日根据外媒Kotaku的曝光，次世代游戏主机PS4拥有一颗8核心处理器(或者说是四个AMD64模块“推土机”)，内存8G，显存2.2G，备受关注的显卡为AMD R1000系列。简单解读这则信息可以得知，AMD又一次拿下了XBox720和PS4两套家用机平台的硬件技术供应商，并且将市场质疑的推土机成功卖出去，当然在GPU方面也用PS4证明了HD7000显卡GCN架构的实力(AMD代号R1000实为Radeon HD7000系列产品)。

　　本次曝光的PS4开发机型号为DVKT-KS000K，拥有看似不俗的配置，我们惊喜的发现它还将支持4K分辨率，起码索尼是按照这个方向设计的。但是这套硬件规格，对比当前的游戏对硬件消耗程度，再分析索尼的设计目标，我们还是有担心。

　　PS4是一款让我们震撼的产品吗？

　　PS4能带给我们如同当年PS3的激动吗？

　　早在2010年6月，开发代号为奥比斯(Orbis)的PS4第一次出现在索尼的PS3宣传视频中，当时正值40纳米新版PS3发布，索尼突然带来这款产品让人感到意外。其后的3年中，在总裁平井一夫的关怀下，PS4小心翼翼地3降临到这个世界上，期间也不断传来各种消息。

　　直到最近PS4才真正定型，因为索尼希望PS4能赶在XBOX720之前上市（编注：平井一夫1月22日接受《时代》采访时曾表示不首先推出PS4，当然这是否是商业烟雾弹我们暂不得知。），这不仅会有益索尼品牌，是击败对手产品的重要条件之一。我们认为2013年内上市是必要条件，因为2012年对于PC行业是一个拐点，成熟的DirectX11硬件诞生，以《战地3》为标杆的寒霜2引擎得到认可，PS3面对新游戏显得老态龙钟，它们一次次告诉消费者，下一代家用游戏主机该出现了。

　　PS4硬件性能规格分析

　　抛开游戏设计、操控设计等表象，我相信每一个玩家都清楚，决定PS4能否流畅运行游戏的是核心硬件性能。强大的CPU处理能力、内存吞吐能力、显卡几何计算能力、显卡浮点计算能力，这才是决定PS4能否担当次世代游戏主机重任的因素。在这些方面，结合之前的信息，我们已经可以对PS4游戏性能做出基本判断。

　　在CPU方面，尽管大家都知道推土机不给力，同频条件下8核心推土机FX-8120在日常应用和游戏测试输给X6 1090T，我们分析其内核结构即可明白，推土机实际上是4模块处理器，只不过每个模块两个整数单元，调度单元严重不够用。而上一代Athlon II经典架构则是正规6核心设计，从这一点来看推土机更适合中等规模并行计算，服务器才是它生存的好地方。

　　但是我们依然对PS4硬件选择推土机报以希望，因为Win8和未来的图形环境下，对于CPU并行度的优化是在逐渐提升的。而并行kernel这种技术也代表了业界正在探索多核心处理器在图形环境下的性能潜质。

　　推土机的另一个好处就是支持AVX(Advanced Vector Extensions，高级矢量扩展)指令集，形成新一代的完整SIMD指令集规范。特别是其支持256位矢量计算，这意味着可以同时处理8个32bit的浮点或是一个256bit的浮点，在写程序时可以忽略SSE 128bit的限制，直接写入一个可以进行多组操作，能够充分利用256bit数据位宽的代码。理论上浮点性能最大提升2倍(尽力弥补推土机浮点单元不足的困惑)。

　　PS4的竞争对手Xbox 720也采用了AMD CPU+GPU的搭配，同时坊间泄露的截屏中显示，用于Durango的Visual Studio代码工具的截图。代码中的"immintrin"元素暗示Durango开发代码环境基于X86架构的CPU搭建，并支持AVX。

　　内存方面，即将到来的PS4运行在什么操作系统上我们不得而知，以Liunx内核的订制化系统为标准，8GB内存在现在看来应付游戏足够使用了，影音娱乐、多线程办公则更不在话下。8核心推土机推土机架构整合了北桥控制器，提供了2个72位宽的DDR3内存通道，并且支持内存的频率提升到了1866MHz，Sandra2011测试中FX-8150获得了190GB/s的内存吞吐性能，大幅度领先Intel同级别处理器i5-2500K。

　　值得注意的是AMD透露出进一步提升内存位宽的想法，则即将到来的PS4可能是四通道内存，带宽再次翻倍。当然AMD也没有完全打算将8核心的推土机制作成4通道内存控制器，目前仅是在服务器市场有相关规划，PS4能否借助索尼的实力迫使AMD推出定制版处理器呢？从家用机出货量来分析，这是完全有可能实现的。

　　可惜PS4没能采用顶级GPU

　　在GPU性能方面，根据我们收集的信息，大致可以得出PS4使用了当代AMD sweet spot(甜品)级显卡——Pitcairn核心Radeon HD7800，这是定位于Barts构架替代品，全新的基于28nm工艺以及GCN构架的Pitcairn核心。

　　使用核心Radeon HD7800产品是索尼经过深思熟虑的，后文将解读为什么不使用AMD的顶级HD7900产品。上一代家用机PS3采用当时的顶级GPU——RSX图形处理单元，RSX基于G71构架，运行频率为550MHz，性能与450MHz\512MB显存的GeForce7800GT接近，位宽砍掉一半剩下128Bit，不过RSX的浮点运算能力依然保持1.8TFLOPS，在当时是一个很恐怖的数目。

　　而这一代PS游戏主机显得保守以全规格HD7870来分析，它拥有20组CU单元，每组CU单元拥有4个SIMD Core，每组SIMD Core包含16个Vector ALU，因此其运算资源总规模为1280个Vector ALU。除了Vector ALU之外，每组CU单元还包含4个Texture Filter Unit和16个Texture Fetch Load/Store Unit，因此HD7870拥有80组Texture Arroy。

　　特别是后端方面，HD7870的ROP阵列规模与旗舰级的HD7900相同，均为32个，而显存部分则由4个64bit MC进行管理，构成256bit的显存位宽，也与旗舰级的HD7900相同。这些特性决定了Pitcairn核心拥有较为理想的性能/面积和性能/功耗比，特别是PS4应对高画质过滤等模式下表现相对突出。

　　但是经过这些信息的分析，我们依然无法确认PS4可以应对4K分辨率(4096×2160)高达8847360像素点的渲染工作。通过仅有的一些数据，我们找到了3屏模式(5760*1080)下HD7970的性能表现，此时的像素渲染量为4K分辨率的70.31%。

　　这里测试的《战地3》采用了最新的“寒霜2”引擎，完美支持DirectX 11，并且拥有强大的物理效果，最大的亮点还是光照系统。我们看到在NO AA模式下，搭配4.2G的3960X处理器和4通道内存，HD7970取得了42.43的FPS成绩，反向推算在4K分辨率下，HD7970约能取得30.25FPS。通过IT垂直媒体相关评测可以得知，HD7870性能约为HD7970的88%-92%。

　　所以在4K分辨率《战地3》游戏下，再次反向推算HD7870大约能取得27FPS成绩(NO AA模式)，大家可以以此推算其他游戏的FPS成绩，笔者估计目前大多数游戏通过优化可以维持30FPS，但是考虑到CPU和内存带宽，最终PS4要想获得4K分辨率流畅运行，必须牺牲画质，放弃AA/AF等图形过滤。希望图形厂商能够尽快摸清PS4的真实性能，开发出4K超大屏能够流畅运行的游戏。

　　PS4触碰发热与功耗墙的尴尬

　　在文章快要结束时，我也在反省自己是否对PS4要求过高，所以对其性能略有失望。但是如今的家用机生存环境，确实无法和当年的PS3、XBox360等经典产品同日而语。那是一个CPU与GPU正在疯狂发展，特别是GPU实现3倍摩尔定律发展的年代，那是一个统一渲染架构US概念刚被提出，业界为之惊喜的年代……其实最重要的是，那一年，我们的游戏级电脑普遍功耗在250W，而不是今天的450W，发热也远没有今天的硬件严重。

　　回想PS3所使用的8+1核心异构处理器CELL，当年的Blue Gene/P超级计算机也使用了这一CPU芯片。CELL同时解码播放48个标准SDTV画质的MPEG2视频流，可进行每秒100次以上的脸部座标追踪，并以720x480每秒30张画面即时输出。前文已经提到PS3的GPU同样表现优异，绝对不会是当时的sweet spot(甜品)级显卡。

　　PS3的竞争对手XBox360也备受尊重，它采用的GPU Xenos是一块支持DX9.0C标准的Unified Shader统一渲染架构芯片，对于当时GPU来说，Unified Shader Model用ALU(算术逻辑引擎)概念来替代我们熟悉的像素渲染和顶点渲染流水线概念，是划时代的产品，不但在浮点吞吐率上逼平当时的顶级PC显卡，而且在技术方向上给游戏行业明晰的指引。

　　但是在随后的几年中情况发生恶化。虽然PC硬件高昂的成本可以随着摩尔定律而得到控制，游戏机厂商可以享受各种边际成本降低带来的红利，但是没有人为发热和功耗找到更好的解决方案。这一方面是由于散热系统的设计到了天花板，很难有飞跃，另一方面CPU和GPU的晶体管速度膨胀超过散热系统发展能力，所以我们只能眼睁睁看着高端显卡和PS4、Xbox 720等主机告别了。

　　我们翻阅2006年2月的xbitlabs对于单显卡功耗的测试得知，PS3所采用的GeForce 7800 GT在满载3D模式下，单卡功耗为56.70W，长期运行情况下，在散热较好的机箱内可以保持60摄氏度低温，对于当时的高端显卡来说这个成绩非常优异，现在则更加无法想象。而到了PS4时代，我们则需要为了更好的性能付出更多电费，PS4可能采用的HD7870单卡满载功耗约为175W，满载最高温度为77度，以sweet spot级显卡来说，这个成绩还算中规中矩，以游戏主机的标准来评定，这样的成绩给及格都困难。

　　在分析了经典游戏主机Xbox 360内部散热布局之后，我们觉得CPU+GPU覆盖铝块，并且用热管连接，用双风扇导流的散热方案简洁明快，成本控制力强。经典版Xbox 360拆机后双风扇、大尺寸散热片、纯铜热管等都赫然在目，而这种设计为后期轻薄版Xbox 360留下足够空间。

　　触碰发热与功耗墙的尴尬不仅让PS4显得尴尬，能否流畅运行4K分辨率成疑，也让Xbox 720失去性能空间，因为后者的CPU和GPU配置更糟糕。不过我们依然对于Liunx系统环境下的图形性能报以希望，以目前的PS4硬件水平，用高清电视机1080P分辨率在30FPS下可流畅运行DX11游戏，甚至某些游戏上4K分辨率并不是难题。

　　这一代家用机硬件已经丢掉了对于未来图形趋势的把握和引导能力，这很遗憾，其产品生命周期也不会是某些厂商所宣称的10年，5年将是它们最后的性能极限。（文/新浪投稿 濮元恺[微博]）

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