PS3 im Technik-Check

Playstation 3
Die jüngste Konsole setzt auf die Zugkraft der Blu-ray-Disk.

Quelle: http://www.sony.com Die PS3 hat dank integriertem Blu-ray die Nase vorn beim Thema Multimedia-Gerät. Mit der Playstation 3 und deren großer Verspätung versucht sich Sony am selben Modell, welches bereits dem Vorgänger zum Erfolg verholfen hat: Neben Spielen soll auch der Wohnzimmernutzen als derzeit günstigstes Abspielgerät für Blu-ray-Disk einen Verkaufspfeiler darstellen. Damit ist die Frage nach dem verwendeten Datenträger geklärt: PS3-Spiele kommen auf Blu-ray-Disks in den Handel, welche anfangs aufgrund der geringen Verbreitung von Brennern und der hohen Rohlingspreise kaum interessant für Raubkopierer werden dürften - eine weitere Analogie zum Vorgänger.

Hauptantrieb: Cell
Quelle: IBM Cell-Prozessor im Die-Shot: Ein Power-PC-Steuerungsprozessor organisiert die Arbeit für die sieben aktiven SPEs und verwaltet nebenbei das Betriebssystem. (Bild: IBM) Ein Supercomputer auf einem Chip sollte er sein, dem Waffenexportgesetz unterliegen: der Cell-Prozessor, eine Gemeinschaftsentwicklung von Sony, Toshiba und IBM. Das Revolutionäre an dem Design sind seine vielen Rechenkerne. Ein Cell verfügt über eine relativ schwache Steuer-CPU, einen abgespeckten Power-PC-Kern und daneben über sieben sogenannte SPE - synergistische Prozessor-Elemente. Der Power-PC-Prozessor läuft mit bis zu 3,2 GHz und verfügt über insgesamt 64 KiB Level-1- und 512 KiB Level-2-Cache. Zwei Programm-Threads kann der 64-Bit-Kern simultan bearbeiten und er verfügt über eine Alti-Vec genannte SIMD-Einheit für Multimedia-Befehle ähnlich Intels SSE-Erweiterung.

Das eigentlich Interessante aber sind die SPEs. Acht Einheiten sind im Cell untergebracht. Eine davon unterstützt den Steuerprozessor in Sachen Betriebssystem und Sicherheit (Kopierschutz) und eine ist aus Kostengründen deaktiviert, damit auch Cell-Chips mit nur sieben funktionsfähigen SPEs noch in der PS3 eingesetzt werden können. Sechs SPEs stehen dem Spieleprogrammierer also zur Verfügung. Die SP-Elemente ähneln den SIMD-Einheiten der Shader in modernen GPUs. Sie arbeiten üblicherweise auf Vektor-Basis mit einfacher Genauigkeit und erreichen bei 3,2 GHz jeweils maximal 25,6 GFLOPs - bei doppelter Präzision, wie in den Gleitkommaeinheiten modernder CPUs genutzt, brechen sie allerdings deutlich ein.

Ein kompletter Cell-Chip erreicht somit knapp 205 GFLOPs pro Sekunde, für PS3-Spiele nutzbar bleiben noch gut 150 theoretische GFLOPs. Diese werden nur mit speziell angepassten Matrix-Multiplikationen erreicht, normaler Game-Code läuft in der Regel deutlich langsamer, da Cell als schwierig zu programmieren gilt.

Grafikengine: RSX
Quelle: Hiroshige Goto Die vielen aufwendigen und großen Chips – Cell, RSX und EE/GS – bedeuten hohe Fertigungskosten für die Playstation 3. (Diagrammvorlage: Hiroshige Goto) Der RSX oder auch Reality Synthesizer ist eine Lizenzfertigung von Nvidia und stammt vom G70-Chip ab. Er verfügt wie dieser über 24 Rendering-Pipelines samt Textureinheiten und 48 MADD-fähige Shader-ALUs. Schöngerechnet erreicht dieser Chip bei 550 MHz über 350 GFLOPs pro Sekunde - die wichtigen Pixel-Shader-ALUs machen 211,2 GFLOPs davon aus.

Da die G70-Pipeline jedoch allgemein als anfällig für Stalls bei Texturzugriffen gilt, sind diese in der Praxis nur in Ausnahmefällen zu erreichen. Auch wenn bei konsolentypischer, sehr hardwarenaher Programmierung auf diese Schwäche und auf die Knappheit von temporärem Registerspeicher Rücksicht genommen werden kann, sollten die hohen GFLOP-Werte nicht zu einer Überbewertung der realen Spieleleistung führen.

Speicher: GDDR3- und XDR-RAM
Der RSX verfügt über 256 MiByte eigenen Videospeicher vom Typ GDDR3, welcher mit einer Bandbreite von 20,8 GByte pro Sekunde an die GPU angebunden ist. Dafür werden 650 MHz schnelle RAM-Bausteine und ein 128 Bit breiter Speicherbus verwendet. Zudem kann der RSX auch über die SPEs auf den Hauptspeicher aus XDR-RAM zugreifen, muss sich diesen 256 MiByte großen Speicher aber via Flex-I/O mit dem Cell teilen. Das XDR-RAM (Rambus) läuft mit dem Octa-Data-Rate-Verfahren (acht Datentransfers pro Takt) und erreicht insgesamt bis zu 35 Gigabyte pro Sekunde Durchsatz. Dabei werden allerdings beide Übertragungsrichtungen per Duplex-Verfahren addiert.

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Neue Konsolen verfügen meist über leistungsfähige Hardware - in der Regel wird gleichzeitig der PC als Spieleplattform totgesagt. PCGH schaut den drei aktuellen großen Wohnzimmerkonsolen unter den Deckel und vergleicht die zugrunde liegende Technik- auch mit dem PC.

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