问题

为什么久多良木健利用cell处理器颠覆x86处理器的伟大构想没能让PS3比PS2更成功?

回答
久多良木健(Ken Kutaragi)利用 Cell 处理器颠覆 x86 处理器的伟大构想,并希望以此为 PS3 带来巨大成功,这无疑是索尼和游戏界一个雄心勃勃的计划。然而,这个计划最终未能让 PS3 复制 PS2 的辉煌。失败的原因是多方面的,既有技术层面的挑战,也有市场和生态系统的制约。下面我们将详细分析这些原因:

一、 Cell 处理器带来的技术挑战与开发门槛:

架构的颠覆性与复杂性: Cell 处理器是索尼、东芝和索尼电脑娱乐(SCE)合作开发的,其设计理念与传统的 x86 架构截然不同。它采用了“异构多核”设计,由一个主处理器(PowerPC 核心,PPE)和多个协处理器(Synergistic Processor Units,SPU)组成。
PPE (PowerPC Processing Element): 类似于传统的 CPU,负责执行操作系统、管理任务和通用计算。
SPU (Synergistic Processing Element): 是 Cell 处理器中最具革命性的部分,数量通常为 8 个(PS3 中是 7 个可用,一个被保留给系统)。SPU 拥有 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) 指令集,非常擅长并行处理数据,对于图形渲染、物理计算等任务具有极高的效率。
开发模式的转变:
学习曲线陡峭: 传统的游戏开发者已经习惯了在 x86 架构上使用成熟的工具链(如 C/C++ 编译器、调试器)来开发。Cell 处理器的异构多核设计,特别是 SPU 的编程方式,需要开发者学习一套全新的编程模型和工具。SPU 的编程更接近底层,需要开发者主动管理数据传输和并行执行,这对很多开发者来说是一个巨大的挑战。
资源管理复杂: 如何有效地将任务分配给 PPE 和 SPU,以及如何管理 SPU 之间的数据传输和同步,是一个复杂的工程问题。稍有不慎,就可能导致性能瓶颈或死锁。
调试困难: 异构多核的调试本身就比单核或同构多核更复杂。定位和解决在 SPU 上出现的问题,需要更高级的调试技术和工具,而这些在 PS3 初期并不完善。
工具链的不成熟: 尽管索尼提供了 Cell SDK(软件开发工具包),但在 PS3 上市初期,SDK 的功能、稳定性和易用性都存在不足。许多第三方开发商发现,要充分发挥 Cell 的潜力,需要花费大量的时间和资源去适配和优化,这大大增加了开发成本和周期。

二、 生态系统的挑战与兼容性问题:

未能延续 PS2 的成功: PS2 的巨大成功很大程度上得益于其对 PS1 游戏的高兼容性,以及一个庞大且成熟的第三方游戏开发生态系统。开发者已经熟悉了 PS2 的架构和开发流程,并且有大量的开发工具和经验积累。
PS3 的架构重塑: Cell 处理器与 x86 完全不同,这意味着 PS3 无法直接运行 PS2 游戏(虽然早期 PS3 型号通过硬件模拟实现了一部分兼容性,但后来为了成本而取消)。这种不兼容性让许多 PS2 玩家感到失望,也需要开发者从头开始为 PS3 开发游戏。
x86 的生态优势: 随着 PC 游戏和通用计算的飞速发展,x86 架构凭借其开放性、成熟的工具链和庞大的开发者社区,在软件开发和硬件支持方面拥有巨大的优势。
PC 的影响力: Cell 处理器虽然在某些并行计算领域表现出色,但与不断发展的 PC 硬件(特别是 GPU 的进步)相比,其优势在通用游戏开发领域并不总是压倒性的。许多游戏开发者更倾向于在已经熟悉的 PC 平台上开发,然后移植到其他主机。
其他主机的选择: Xbox 360 和 Wii 分别选择了更接近 PC 的架构(PowerPC 衍生物和 IBM PowerPC)和更具创新性的体感操作。其中,Xbox 360 的架构相对更容易开发,吸引了大量开发者。

三、 市场定位与成本问题:

高昂的制造成本: Cell 处理器是一款极其复杂和先进的芯片,其设计和制造难度都非常高。这意味着 Cell 处理器的生产成本远高于传统的 x86 芯片。
PS3 的高售价: 高昂的芯片成本直接导致了 PS3 极高的发售价格(通常在 499 美元或 599 美元)。这与 PS2 初期相对亲民的价格形成了鲜明对比,使得许多潜在消费者望而却步。
市场接受度: 在经济不确定和竞争激烈的主机市场中,高昂的价格是最大的销售障碍。
“多此一举”的性能过剩? 虽然 Cell 处理器在理论上提供了强大的并行处理能力,但在实际游戏中,要充分发挥其潜力并非易事。很多开发者选择使用更简单的开发方式,直接利用 PPE 和少量 SPU,或者将很多计算任务转移到独立的 GPU 上完成。这使得 Cell 处理器的强大之处在很多游戏作品中并没有得到完全的体现,用户购买 PS3 的动力也因此减弱。
竞争对手的策略:
Xbox 360: 微软通过降低价格、提供更多开发者支持和成熟的 Xbox Live 在线服务,迅速抢占市场份额。其相对简单的架构也让第三方厂商更容易开发游戏。
Wii: 任天堂以其创新的体感操作和更低廉的价格,吸引了大量非传统游戏玩家,开辟了新的市场蓝海。

四、 软件开发与游戏阵容的问题:

早期游戏阵容的薄弱: 由于开发门槛高、周期长,PS3 在上市初期游戏阵容相对薄弱,缺乏能够真正展示 Cell 处理器强大性能的“杀手级”游戏。
“非卖品”: 很多评论认为,PS3 的许多早期游戏,虽然技术上很先进,但在游戏性、可玩性上并不突出,更像是为了展示技术而制作的“非卖品”。
开发者对 Cell 的态度: 许多第三方开发商对 Cell 的复杂性持观望态度,或者宁愿投入资源开发在其他平台上表现更好的游戏。这导致 PS3 独占大作的数量不如 PS2,影响了玩家购买 PS3 的意愿。
GPU 的重要性: 随着游戏技术的发展,GPU 的重要性日益凸显。许多本该由 CPU 处理的并行任务,如今都可以高效地转移到 GPU 上。这意味着 Cell 处理器在某些方面可能是一种“过度设计”,或者其优势被 GPU 的发展所稀释。

总结来说,久多良木健利用 Cell 处理器颠覆 x86 处理器的构想,其核心理念是打造一款在技术上具有压倒性优势的主机,从而在下一代游戏领域取得主导地位。 这个构想本身是极具前瞻性和颠覆性的。然而,它忽略了以下几个关键因素:

1. 技术复杂性与开发门槛的脱节: 过于激进的技术创新,导致开发难度过大,未能及时建立起与之匹配的开发者生态系统和完善的工具链。
2. 生态系统的惯性与优势: x86 的成熟生态系统以及其他竞争对手(特别是 Xbox 360)更易于开发的架构,使得 PS3 在第三方游戏支持方面处于劣势。
3. 市场定位与成本控制的失误: 高昂的制造成本和零售价格,直接限制了 PS3 的市场渗透率,使得其难以复制 PS2 的大众普及性。
4. 游戏阵容的不足: 缺乏足够多的、能够充分发挥 Cell 优势并吸引玩家的游戏,是 PS3 销量未能超越 PS2 的重要原因。

久多良木健的 Cell 处理器构想是一次大胆的技术探索,但最终未能转化为商业上的巨大成功,更多的是因为在将一项革命性技术转化为一款成功消费电子产品的过程中,平衡技术创新、开发便利性、市场接受度和成本控制等多个复杂因素的挑战。PS3 最终虽然在技术上具有独特之处,并且拥有了一些优秀的游戏,但未能像 PS2 那样成为一代游戏机的代名词,也未能成功颠覆 x86 在游戏领域的统治地位。

网友意见

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宏观上,微处理器之争早在 PlayStation 第一代问世前已落下帷幕,Sony 希望的 Cell 无处不在的未来愿景不切实际,本质上是日本电子厂商二十多年前豪赌未来技术趋势试图再次构建强大生态系统的又一次尝试。事实上直到现在,智能家电厂商更青睐 ARM 这样的低功耗廉价嵌入式芯片,Cell 没有必要。而小型数码产品压根不在 Cell 当初的规划范围内。

PC 平台早已没有日本厂商翻盘的可能,而 IBM 支持 Sony 和东芝多少是出于拉上一个是一个的初衷,自己的真实打算是节省研发和量产成本,在未来的大型机上推广 Cell 架构——双方的目标相距甚远。

IBM 和 Sony 当时更希望将 Cell 推销给当时为 PowerPC G5无法提升的主频和高功耗开始与 Intel 眉来眼去的苹果,希望在个人电脑领域推广会吸引更多的用户和开发人员。纽约时报在2005年一篇题为 What's Really Behind the Apple-Intel Alliance 的报道中,久多良木健与 Steve Jobs 在2004年曾有过一次会面:

nytimes.com/2005/06/11/

Mr. Kutaragi tried to interest Mr. Jobs in adopting the Cell chip, which is being developed by I.B.M. for use in the coming PlayStation 3, in exchange for access to certain Sony technologies. Mr. Jobs rejected the idea, telling Mr. Kutaragi that he was disappointed with the Cell design, which he believes will be even less effective than the PowerPC.

(久多良木健希望 Jobs 未来在苹果的产品中使用 Cell 芯片,并愿意提供相关技术协助。Jobs 回绝了这个提议,表示对 Cell 的架构设计失望,认为性能还不如 PowerPC)

The Race for a New Game Machine 一书中,Cell 研发负责人之一的 David Shippy 则披露:

2001年,索尼、东芝和 IBM 投资40亿美元设计芯片,这还不包括芯片制造所需的生产设备投资。IBM 提供了大部分的人力,设计团队总部也在德州 Austin,索尼和东芝派遣了工程师进驻Austin,目标是让 Cell 芯片为 PS3在2005年圣诞节上市做好准备。但意外的事情发生了,2002年末,微软接触 IBM,要求为它的下一代主机设计芯片。2003年,IBM 的 Adam Bennett 向微软出示正在设计中 Cell 处理器规格。微软很感兴趣,与 IBM 签署了合同,芯片将以 IBM 正在为索尼设计的核心为基础。三家原始合作伙伴同意 IBM 将 Cell 出售给其他客户,但索尼显然不可能同意Cell 还未完成前就出售芯片的关键部分,而且还是向索尼最主要的竞争对手。结果是索尼的研究开发投入转化到了微软的主机内。Shippy 和 Phipps 详细讲述了荒谬的过程:IBM 的雇员背着索尼和东芝的工程师搞小动作,Xbox 芯片的测试就在 Cell 设计团队上面几层的房间内。Shippy 表示当他和微软工程师在一起的时候有种良心上的不安。对索尼来说更糟糕的还在后面:两家芯片的设计都按时送到了 IBM 的制造部门,但首批芯片制造出现了问题,微软很有先见之明,早就安排了第三方制造商,索尼却不得不等6周时间才拿到首批芯片,微软走在了前面,并与2005年11月发布了 Xbox 360。由于多种问题的阻碍,PS3晚了一年才推出。

Solidot | IBM和微软联手玩弄索尼


微观上,Cell 的设计由一个 PowerPC Processing Element 主处理器单元(后来被 IBM 修改为微软新主机的 CPU 部分)和八个 Synergistic Processing Element 协处理器组成,PPE 类似传统 PowerPC 架构,但比同时代 CPU 的设计更简化。SPE 被设计为以运行高度并行化工作量为主要目标,没有缓存,有256KB 局部存储器。没有分支预报器,完全依靠软件分支预报。

由此带来的是开发成本和时间的大幅增长。在跨平台游戏开始占据主流的时代,此举无异于自废武功。幸好 Xbox 360三红事件拉了 Sony 一把。

而 Sony 原订以两块 Cell 芯片实现 CPU+GPU 的计划在 PS3开发过程中发现达不到预期目标,半途向 NVIDIA 求助,总算获得以 GeForce 7900GS 128Bit 显存版为原型的 GPU 核心。

当499/599 USD 的首发价公布的那一刻,场下尴尬的反应成为最好的注解。演示过程中源氏——神威奏乱制作人介绍游戏“以真实历史为依据”而屏幕上出现巨型螃蟹的一幕,则成为欧美玩家圈里著名的螃蟹梗。

Sony's Embarrassing E3 2006 Press Conference

而 Cell 在 PS3上的性能究竟如何,除过顽皮狗这样愿意花费大量人力物力时间挖掘 Cell 潜力的开发商,多数厂商主要依靠 PPE,而 PPE 本身又是一个精简化的 PowerPC 处理器,根据一些开发商的观点,性能接近同时代 Pentium 4,对没错是那个2000年发售、2006年即将被 Core 架构取代,先后被 AMD Athlon(K7)、Athlon 64(K8)暴打的 Pentium 4。

Xbox 360的开发机 Alpha Xenon Kit 实际上是一台双 PowerPC G5 处理器的 Power Mac G5,配备一块 ATI Radeon X800 XT 显卡。消息出来时玩家们惊呼微软秒天秒地秒空气,实际发布后统统变成麻将脸。不过这算不上夸大机能,比起 PS3发布前一年的游戏画面展示不知低调到哪里去了。

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