Как игровая консоль устроена внутри

Будь то Nintendo Switch, PS4 Pro или Xbox One X, все это – платформы, позволяющие играть в новые, самые современные игры, но что отличает все эти машины друг от друга или от мейнстримных игровых ПК? Во многих случаях гораздо меньше, чем можно было бы ожидать.

Традиционные ПК – это универсалы, к которым можно подключать различные устройства, расширяющие их функционал (вроде топовых видеокарт). Консоли размещены в маленьких корпусах и предназначены для видеоигр, благодаря чему их производительность можно улучшить за счет высокоуровневой интеграции компонентов. И смартфоны, и игровые консоли, и ПК – все эти устройства можно оснастить специальным процессором, известным как SoC (от англ. «system-on-chip», что значит «система на кристалле»), который объединяет в себе ядра CPU, кэши L1 и L2, графический процессор, функционал для связи с другими устройствами (USB-портами, жесткими дисками) и контроллер памяти, который служит интерфейсом между системной RAM и другими функциональными блоками системы. Прежде все эти функции были разделены между разными чипами материнской платы, но сегодня все они объединены в один функциональный блок.

К примеру, вот так выглядит «материнка» для PlayStation 3.

Слева находится GPU от NVIDIA, справа – процессор с архитектурой Cell Broadband Engine (CBE), а выше CBE – «южный мост», обеспечивающий I/O коммуникацию. Четыре блока XRD RAM для процессора находятся справа от CBE. Сравните это с Xbox One X:

Хотя платформы вроде PS3 к более позднему этапу жизненного цикла все же перешли на SoC, консоли Xbox One X и PS4 сразу дебютировали в «собранном» виде. Причина проста: чем меньше чипов на плате, тем проще организовать коммуникацию между компонентами и тем меньше производителям нужно потратить денег на устанавливаемые компоненты. Центральный SoC на Xbox One X – это огромный процессор, окруженный чипами памяти. Хотя в этой статье речь идет лишь о самой мощной и самой слабой консолях текущего поколения (Xbox One X и Nintendo Switch), все это правдиво и для PS4, и для PS4 Pro.

Что любопытно, тот же самый дизайн можно увидеть не только в консолях, но и в смартфонах. А вот так выглядит материнская плата Nintendo Switch:

На этом фото показаны SoC (обведен красным), 4 Гб RAM (обведен оранжевым), а также контроллеры WiFi и Bluetooth (обведены зеленым). Удивительно здесь не то, что мобильное устройство обладает столь тесной интеграцией, а то, что подобная интеграция оказывается полезной и в более крупных устройствах. То же касается и ПК. Многие ПК по-прежнему оснащены большим количеством портов PCI Express для внешних устройств (что требует дополнительного пространства на «материнке»), но сейчас выпускается немало моделей, у которых эти порты встроены прямо в SoC, где к ним сразу подключены все необходимые компоненты.

На аппаратном уровне консоли и ПК очень похожи. Switch работает на ARM, но Xbox One и PS4 (и их модифицированные версии) используют процессоры x86, чья архитектура позаимствована у GPU для персоналок. Впрочем, с практической точки зрения единственная разница между Xbox, PS4 и ПК – это операционная система и возможности, которые разработчик решил предоставить конечному потребителю.