اسرار کنسول ها ( قسمت دوم )

[Mason]

در قسمت قبل سخت افزار و نرم افزار یک کنسول گیمینگ را بطور سطحی مورد بررسی قرار دادیم و پارامترهایی از یک سیستم کامپیوتری نظیره : سرعت خواندن اطلاعات از حافظه ی اصلی ، سرعت نوشتن اطلاعات بروی حافظه ی رم ، سرعت خواندن اطلاعات از حافظه ی رم و در نهایت سرعت پردازش پردازنده مرکزی در واحد زمان که در رونده اجرایِ یک بازی ویدئویی تأثیرگذار است را جویا شدیم. در طول این دوران شرکت هایِ زیادی سعی بر این داشتند تا با توجه به تکنولوژیِ سخت افزاریِ موجود و با دیدی به آینده سیستم هایِ کامپیوتری را تولید کنند تا بطور بهینه به اجرایِ بازیهایِ ویدئویی برای سال ها بپردازد و تجربه ای دلپذیر را به مخاطبین دوران خود القاء کند.

از این قسمت به بعد قصد داریم بطور فنی و تخصصی اما با دیدی خلاصه به تفاوت ها و مزیت های کنسول های PS3، PS4 ، Xbox 360 ، Xbox ONE  نسبت به یک سیستم کامپیوتری معمولی و همچنین تکنولوژی های بکار رفته در آنها بپردازیم.
Xbox360

کنسولِ Xbox 360 توسطِ شرکتِ مایکروسافت برای اولین بار در سال 2005 و در شبکه ی MTV آمریکا بطور مختصر معرفی شد و در طیِ نمایشگاهِ E3 همان سال از جزئیات آن بطور کلی پرده برداری شد.
این کنسول طبق دسته بندیِ صنعت گیم جزء هفتمین نسل از کنسول های بازیهای ویدئویی و هم رده با کنسول های PS3 از سوی شرکت سونی و Wii از شرکتِ نینتندو می باشد.
کنسول Xbox 360 مجهز به پردازنده ی مرکزیِ Xenon ساخت شرکتِ IBM می باشد که از سه هسته ی فیزیکی و شش هسته ی منطقی برای پردازش در فرکانس کاریِ 3.2 GHz برخوردار است. این به آن معنا است که گویا سه CPU معمولی در کنار هم قرار گرفته اند و هر کدام از آنها به لطف فناوریِ چند رشته ای و symmetrical می توانند همزمان با دیگر پردازنده ها دستورات را تقسیم و با توجه به فرکانس 3.2 GHz نزدیک به 3200000000 دستور را در یک ثانیه پردازش کنند.
پردازشِ گرافیکی این کنسول به پردازنده ی  ATI Xenos محول شده که این GPU با فرکانس پردازشیِ 500 MHz و داشتنِ 10 مگابایت حافظه از نوعِ eDRAM با پهنایِ بانده 256 GBit/s قبل از زمانِ پردازشِ یک دستور آن را در نزدیک ترین مکان به پرازنده آماده خواهد کرد تا پردازش با سرعت تمام انجام گیرد.
این تازه بخش معطوف به زمان پردازش است ، در اطراف این پردازنده ی سه هسته ای حافظه های نهان یا cache سطح اول و دوم با سرعت و پهنایِ باند بالایی قرار داده شده که یکی از دلایل داشتن حافظه ی رم 512 مگابایتی این کنسول است. بله درست متوجه شدید ، در کنسول Xbox 360 تنها 512 مگابایت حافظه ی رم وجود دارد اما از نوعِ GDDR3 که با پهنایِ باندِ بالا و سرعتِ نسبتاً مناسب در نسل خود همگام با سرعتِ بالایِ CPU اطلاعات را تبادل خواهد کرد. اما آیا تا کنون فکر کرده اید که چگونه با 512 مگابایت رم چنینی کنسولی می تواند یک بازی حجیم مثلِ GTA V را اجرا کند؟...

تکنولوژیِ GDDR3 یا Graphics Double Data Rate 3 توسطِ شرکتِ ATI پیاده سازی شده و با حداقل توان می تواند اطلاعات بیشتری را نسبت به یک رمِ عادی از نوعِ DDR2  در فرکانسِ 700 MHz انتقال دهد. در واقعِ در حافظه های GDDR3 بخشِ اطلاعات خواندنی با اطلاعات نوشتنی جدا شده تا زمان کمتری صرف تبادل اطلاعات شود همینوطر این معماری در فرکانس بالا به واسطه ی توان مصرفیِ کم حرارت کمتری را تولید می کند که همین امر سبب اورکلاک کردن آن بدون مشکل خواهد شد.
حالا این چه ارتباطی با کاهش حجم حافظه در کنسول نسبت به یک کامپیوتر در آن دوران دارد؟...
فرض کنید برنامه ی X برای اجرا نیاز به 256  مگابایت فضا در رم دارد تا خود را بارگذاری کند و از طرفی به حداقل فرکانس 1 GHz برای پردازش اطلاعات توسط پردازنده نیاز دارد ، در این صورت برنامه قبل از اجرا ابتدا 256 مگابایت از اطلاعات خود را درون رم بارگذاری می کند و بعد از آن توسط پردازنده خط به خط آماده ی پردازش می شود اما اگر سیستم اجرای برنامه را طوری تغییر دهیم تا زمانی که هر چند خط از برنامه وارد رم شُد سریع بعد از آن پردازش شود و اطلاعات جدیدی در رم بارگذاری شود یک مزیت به حساب می آید.
مثال ساده در این رابطه می تواند اینطور بیان شود که فرض کنید یک ساختمان اداری گنجایشِ 100 ارباب رجوع را دارد و در هر ساعت این سیستم اداری قادر است تنها پرونده ی 10 ارباب رجوع را بررسی و به درخواست آنها عمل کند از این رو 100 ارباب رجوع وارد ساختمان شده و طبق نوبت و سرعتِ سیستم 10 ساعت طول می کشد تا کار این تعداد ارباب رجوع ها تمام شود.
حالا مسئله را اینطور تغییر می دهیم که گنجایش ساختمان را به حد اکثر 50 ارباب رجوع کاهش و سرعتِ رسیدگی به پرونده ها را به 20 پرونده در ساعت افزایش می دهیم ، بنابراین با فرض اینکه بازهم 100 پرونده در دست 100 ارباب رجوع است و گنجایش ساختمان تنها 50 تا می باشد با ورود 50 ارباب رجوع اول کار آنها با سرعتی دوبرابر نسبت به قبل انجام شده و 50 تای دیگر سریع بعد از نوبت اول وارد ساختمان می شوند تا به پرونده ی آنها هم رسیدگی شود که طبق این تغییرات اینبار تنها در 5 ساعت به 100 پرونده رسیدگی خواهد شد. از این رو با نصف کردنِ فضایِ ذخیره سازی و افزایشِ سرعت انتقال همچنین دو برابر کردن قدرت پردازش شما هم در صرفِ زمان صرفه جویی خواهید کرد و هم در پرداخت هزینه برای ذخیره سازی.
در نهایت با توجه به این معماریِ مهندسی شده توسطِ مهندسین مایکروسافت نباید تاثیر سیستم عامل این کنسول را از یاد ببریم ، در واقع سیستم عامل است که می تواند کنترل این سخت افزار را در دستِ برنامه هایِ نوشته شده مثلِ بازیهایِ کامپیوتری قرار دهد ،همانطور که در قسمت اول ذکر شد سیستم عامل کنسول ها به نوعی پیاده سازی می شود که درصد زیادی از توان سخت افزار در اختیار اجرای بازی قرار خواهد گرفت و همچنین در هنگام پردازش بازی الویت سیستم عامل پردازشِ هر چه سریعتر دستورات بازی است.

منبع : پردیس گیم