為什麼遊戲主機的功耗越來越高?

時間 2021-05-30 21:14:08

1樓:

這個問題其實要回答清楚不是很容易,因為涉及到一些計算機圖形學以及半導體方面的知識。

但是這個問題對於完全不懂的人來說其實又不應該是個問題,因為效能越來越強大自然是功耗越來越高。拿汽車作比喻的話,就好比乙個1.8T的發動機和乙個3.

0的發動機那樣,你說哪個馬力更足?

其實並不是只有遊戲主機的功耗越來越高。差不多所有電子產品的功耗都在增加(除了電燈泡在明顯降低),特別是電腦/手機等數碼產品。

直接原因自然是因為人們貪婪的本性,永不知足的慾望。對遊戲機來說,早期的遊戲畫面是點陣式的,也叫畫素風,而且是平面(2D)的(如ps1)。後來出現了3D,除了要處理畫面的前後關係,還要處理透視關係。

以前馬里奧裡面的磚塊是乙個方形,有了3D變成了立方體,乙個面變成了6個面,4個頂點變成了8個頂點。玩家操控的人物的移動方向也從上下左右變成了前後左右上下,敵人也同樣。自然需要計算的東西一下子多了許多。

(如ps2)

再後來,玩家覺得既然3D了,那麼就應該接近我們日常生活的世界,不再滿足於畫素風或者二次元風。畫面的解析度首先上公升,從模擬時代的4、500多掃瞄線(SD解析度)公升級到1080線(HD解析度)(PS3),然後又公升級到2160線(4K解析度)(PS4),下一代估計是4320線(8K解析度)

這裡要注意的是,電視的螢幕是個矩形。因此邊長如果翻倍,則面積翻4倍。因為遊戲畫面是乙個畫素乙個畫素地算出來的,所以,僅僅是解析度的提公升就對GPU產生了4倍以上的效能要求。

下圖是一些顯示卡在4K時和HD時的功耗比較,可以看到大致上正好是4倍的關係。

這其實也隱含了乙個事實,那就是近代的半導體效能提公升,其實很大程度上是依靠功耗的提公升。這主要來自兩個方面:一是半導體工作頻率的提公升(即,單位時間當中工作的次數提公升);二是半導體面積以及單位面積整合的元件數目的提公升。

可能對於非相關專業的人來說不太好理解,那麼我們打個比喻。把CPU或者GPU想象成為乙個公司,在最近一段時間內,該公司的業績飛速提公升。但是當我們深入調查一下的話,就發現這個公司業績的提公升其實並非是因為效率的提公升,而實際上是因為:

1,該公司延長了勞動時間,增加了工作強度(996);2,該公司擴大了人員規模

這就是近代半導體產業效能提公升的最主要原因。當然,公平一點兒的說的話,效率也並非完全沒有提公升。事實上CPU/GPU每次微架構的公升級,大都帶來了一些效率上的提公升。

最為直觀地能夠反映這個事實的,就是PPW(Performance Per Watt),即單位功耗(瓦特)所對應的效能,其實是在提公升的。(參見下圖。未找到最新的圖,找了一張稍微老點兒的,大約8-10年前吧)

從這個圖可以看到,PPW其實是在不斷上公升的。這就是說效率本身也在提高。但是,這個提公升的速度是不快的,相對於玩家的要求的提公升,以及解析度的提公升(還有場景複雜度、材質複雜度的提公升)等等來說,幾乎可以忽略不計。

並且,在最近的幾年裡面,其實已經碰到天花板了。

而且隨著積體電路的規模越來越大、整合程度越來越高,半導體內的結構越來越精密,導電溝道與溝道之間的牆壁越來越薄,漏電電流越來越大,轉化成熱能白白浪費掉的電力越來越多。從而,在PPW不斷公升高的同時,其實每瓦特當中真正用於計算的部分越來越少,大部分電力都被冷卻系統吹掉了。

最明顯直觀的就是CPU上風扇越來越大,越來越高,甚至得上水冷。顯示卡的風扇也越來越多,越來越大。況且,這些風扇本身也是要耗電的。

小結一下的話,那就是因為人們對包括遊戲機在內的電子產品的效能要求越來越高,但是電子產品本身的工作原理和工作效率並沒有得到等倍的提公升,從而不得不以提公升耗電量的方式來滿足需要。

2樓:盧Alpha

因為圖形技術標準在那一時期基本統一了,在之後,對於「更好的畫面」的評價標準也變得單一化,基本就是更多的多邊形和更真實的光影,這兩項對效能的需求可以說是無底洞,效能需求高了隨之而來的就是功耗上公升。

你看日式遊戲那種風格化的畫面,對效能就沒什麼需求,但是已經沒人覺得好了。

這是不是也是一種「內捲化」?

3樓:孟德爾

功率暴增不是從PS3開始,而是從PS2開始的。

排除一些比較另類的個例,DC之前的遊戲機都是無需主動散熱的,無論是FC還是PS,都是直接在晶元上帖乙個散熱鋁片。DC開始加入風扇。街機開始使用風扇散熱也是差不多的時期。

直到DC之前,遊戲機的效能其實都是很差的,比同期的PC至少落後一代,純粹是因為有專門的圖形硬體才能比PC畫面好。從N64開始,遊戲機開始使用比較新的CPU,以及專用的大型顯示卡,功耗徹底剎不住了。由於遊戲機本身還要和PC競爭遊戲效能,因此也不能為了節能犧牲效能。

以早期家用遊戲機的尺寸,20W就是被動散熱的極限了。DC是22 W,不得以上了風扇。

雖然後來的遊戲機尺寸越來越大,但是功耗也更高了,PS2初版的功耗是DC的3倍以上。

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