Download Ver/Descargar el artículo

videoconsolas.qxp
12/11/2009
14:01
PÆgina 67
AUTORES CIENTÍFICO-TÉCNICOS Y ACADÉMICOS
Videoconsolas
de última generación
Miguel Ángel Martínez Ruiz
“The details are not the details. They make the design”.
Charles Eames.
à
Introducción
A
ctualmente, la gran mayoría de familias de todo el mundo desarrollado tienen o han tenido en alguna ocasión una videoconsola con la que pasar su ratos de ocio. Es sorprendente destacar cómo el
número de ventas va creciendo incesantemente, incluso en épocas de
dificultad económica como la actual.
Una videoconsola es un sistema electrónico de entretenimiento
para el hogar que ejecuta juegos electrónicos (conocidos como videojuegos) que están contenidos en cartuchos, discos ópticos, discos
magnéticos o tarjetas de memoria.
En la industria de los videojuegos, las videoconsolas han sido clasificadas (según su tiempo de lanzamiento y la tecnología existente) en
distintas generaciones.
En este artículo se realizará un breve repaso por las distintas generaciones y se detallarán algunos aspectos interesantes de la tecnología
de las videoconsolas de última generación, como son la PlayStation 3,
la Xbox 360 y la Nintendo Wii.
à
Historia
En 1972 la compañía electrónica Magnavox lanzó la primera videoconsola de sobremesa. Fue conocida como Magnavox Odysse y
tuvo un éxito moderado en el mercado hasta que apareció el archico-
67
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:52
PÆgina 68
ACTA
Videoconsolas de última generación
nocido juego Arcade Pong (creado por Atari). Este
novedoso juego hizo que los videojuegos se hicieran
muy populares en aquella época y, sobre todo, consiguió despertar bastante interés en determinados sectores de la sociedad.
cambio muy brusco en el mercado que se materializó
en cuantiosas pérdidas.
Se considera que en 1985 apareció la tercera
generación con videoconsolas como Nintendo Entertainment System (NES) o la Sega Master System de
SEGA y, con ellas, volvió a renacer el mundo de las
consolas. NES fue un éxito rotundo y se mantuvo en
el mercado hasta 1995. Estas videoconsolas incorporaban arquitectura de 8 bits, lo que ofrecía gráficos
con una calidad superior a sus predecesoras, pero
muy irreal comparada con la apariencia actual, que
cuentan con más de 128 bits.
Figura 1. Imagen del primer juego Arcade Pong.
Figura 3. Fotografía videoconsola Sega Master System.
Hacia 1988 llegó la cuarta generación. SEGA presentó su primer equipo de 16 bits, conocido como
Sega Mega Drive, con una CPU Motorola 68000.
Sucesora de Sega Mega System, arrancó con una de
las guerras de videoconsolas más intensas. El equipo
presentó una evolución en los entornos gráficos 2D;
además, los juegos presentaban más detalles en los
escenarios y personajes.
Figura 2. Fotografía videoconsola Magnavox Odyssey.
Sin embargo, la consola más vendida de esta
generación fue la Super Nintendo Entertainment
System (SNES), con su juego más vendido, Super
Mario Bros. De hecho, sus juegos fueron transferidos
con el tiempo a la Game Boy Advance.
Años después aparecieron las consolas de
segunda generación con videoconsolas como la
Sega SG-1000, que supuso la primera incursión de
una compañía japonesa en el mundo de las consolas. Por otro lado, Atari 5200 fue considerada la
consola más avanzada de su tiempo.
En el año 1983 comenzó una gran crisis en la
industria de los videojuegos que hizo abandonar el
sector a múltiples compañías. Aunque hasta dicho
momento el mercado del videojuego estaba viviendo
su mejor momento (debido a que las ventas de juegos se habían triplicado respecto a 1982), hubo un
68
Figura 4. Fotografía videoconsola Sega Mega Drive.
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:52
PÆgina 69
Videoconsolas
de última
generación
Los años que van desde 1993 hasta 2002 fueron
considerados como la quinta generación (también
conocida como la era de los 32 bits). Las compañías
desarrolladoras de juegos comenzaron a presentar
títulos en un entorno tridimensional, aprovechando la
capacidad del hardware que tenían los equipos. Se
trata de una generación que supuso el paso de los 2D
a los entornos tridimensionales, un hecho esencial en
el camino a los gráficos actuales.
En ese momento el mercado estaba dominado,
básicamente, por dos consolas, PlayStation (1994) y
Nintendo 64 (1996).
La PlayStation 2 de Sony continuó con el mismo
éxito de su predecesora, la PlayStation, y fue la primera videoconsola casera en incluir un reproductor
de DVD, lo que fue un paso muy interesante, pues la
consola se convertiría en algo más que en una máquina para jugar. Esta consola es considerada como la
auténtica joya de la corona de Sony, ya que ha logrado ser la consola más vendida de la historia.
En 2004 la lucha fue por el mercado de las consolas portátiles. Hasta esa fecha sólo se habían visto
evoluciones de la Game Boy (GameBoy Pocket,
Game Boy Color, Game Boy Advance). Nokia entró
en la lucha con su N-Gage, Nintendo respondió con
la Nintendo DS y poco después vino Sony con su
PSP (PlayStation Portable).
El mercado de la séptima y actual generación de
videoconsolas está dominado por tres consolas: Xbox
360, PlayStation 3 y Wii. En esta nueva generación,
Microsoft y Sony apuestan por un salto cualitativo en
el apartado gráfico, mucho más potente y realista,
manteniendo una manera de interacción con la videoconsola similar a la de generaciones anteriores. Por
otro lado, Wii favorece la jugabilidad frente a la calidad
de los gráficos y revoluciona el mercado con su mando
interactivo.
Figura 5. Fotografía videoconsola PlayStation.
En esta generación, los usuarios podían disfrutar
de juegos como Virtua Fighter 2, Gran Turismo,
Super Mario 64, Sonic Adventure.
Figura 6. Imagen videojuego Virtua Fighter 2.
En la sexta generación se produjeron equipos con
similitudes respecto a la arquitectura de un computador personal; no obstante, las consolas de sobremesa prescindieron de los cartuchos y utilizaron medios
de almacenamiento de gran capacidad, como el
DVD, CD-ROM, GOD, lo que hizo que los juegos
fuesen más largos, con más fases y visualmente más
atractivos.
Figura 7. Fotografía de las tres videoconsolas de última generación
(Xbox 360, PlayStation 3 y Wii).
El siguiente esquema resume el sorprendente proceso que han sufrido las videoconsolas en los últimos
años.
69
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:52
PÆgina 70
ACTA
Videoconsolas de última generación
Figura 8. Generación de consolas.
à
Videoconsolas de última
generación
La Xbox 360 y la PlayStation 3 suponen un cambio de filosofía respecto a sus predecesoras, pues para
aumentar el rendimiento de sus CPU han apostado
por el empleo de varios core o núcleos, incorporando
múltiples procesadores en su interior.
También está marcada por la integración del formato de disco óptico Blu-ray, utilizado únicamente en
la PlayStation 3. Han aparecido controladores
inalámbricos y detección de movimiento que han
desplazado el clásico controlador por cable.
con el que se ha diseñado la Wii, se ha posicionado
en primer lugar en las ventas de videoconsolas de
sobremesa. La gran novedad del nuevo sistema de
control, unido a la fiel legión de fans que la marca
nipona se ha ganado a través de los años, hacen que
la Wii pueda competir con Microsoft y Sony.
Xbox 360
La primera videoconsola que se ha procedido a
estudiar ha sido la Xbox 360 de Microsoft. El esquema general de esta videoconsola puede visualizarse
en la siguiente figura:
Es curioso mencionar cómo en esta generación
ya no se cuenta con una de las compañías importantes en la fabricación de videoconsolas que se ha
venido citando hasta ahora, Sega. Únicamente tres
compañías se disputan el mercado (Nintendo, Sony
y Microsoft). A finales del año 2005, la Xbox 360 de
Microsoft fue la primera en pertenecer a esta generación y en noviembre de 2006 se incorporaron la
PlayStation 3 de Sony y la Wii de Nintendo.
Respecto a las ventas, la compañía Nintendo recuperó el mercado perdido en las dos últimas generaciones debido a la popularidad de la marca PlayStation de Sony. Gracias al nuevo enfoque de Nintendo
70
Figura 9. Esquema de la Xbox 360.
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:52
PÆgina 71
Videoconsolas
de última
generación
Si se desmonta la carcasa de esta videoconsola se
pueden observar los siguientes componentes:
Cada core, basado en la arquitectura PowerPC,
dispone de 32 KB + 32 KB de caché L1 (instrucciones y datos). La caché L2, de 1 MB, es compartida
por los tres procesadores. Su ancho de banda con el
bus de sistema es de 21,6 Gb/s.
Xenos, su GPU
Figura 10. Fotografía del interior de una Xbox 360.
Los dos elementos más importantes y que merece
la pena detallar son la CPU y la GPU; es decir, las dos
unidades de procesamiento que hacen de esta videoconsola una auténtica revolución en la tecnología.
Xenon, su CPU
La Unidad de Procesamiento Central (CPU)
de esta videoconsola es conocida como Xenon. Es un
chip de tres cores con tecnología de 90nm funcionando a 3,2 GHz. Cada uno de los cuales puede ejecutar
dos threads simultáneamente, y disponen de una unidad de ejecución VMX (que se encarga del cálculo
vectorial), que le otorga casi todo su rendimiento en
coma flotante. Ha sido desarrollado por IBM.
Figura 11. Esquema de Xenon.
Se recuerda que una Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU) se encarga de las tareas gráficas
específicas, como son los cálculos de la geometría,
texturizado, iluminación, efectos y generación de la
imagen. Hasta hace unos años, los cálculos de geometría y orientación se hacían en lugares diferentes
que los relacionados con las texturas e iluminación.
Hoy en día, este concepto ha cambiado en algunas
GPU y los mismos procesadores son capaces de
hacer ambas tareas. A esto se conoce como arquitectura unificada.
La unidad de procesamiento gráfico que cuenta
esta consola es la primera GPU, fabricada por ATI y
Microsoft, con arquitectura unificada que se incluye
en una consola de videojuegos. Es decir, que no distingue entre procesadores de vértices o de píxeles.
Incluye un array de 48 shaders genéricos que pueden
procesar píxeles y vértices indistintamente.
Cada shader sólo puede ocuparse de una de las
dos tareas (vértices o fragmentos), pero en un
momento posterior puede cambiar para ocuparse de
la otra. Esto otorga más flexibilidad, debido a que si en
un momento dado se requiere más píxel shading, se
pueden dedicar los 48 shaders a ello, y si más tarde
esta demanda decae, se puede rebalancear la carga,
dedicando más shaders al procesado de vértices. Este
es uno de los grandes problemas de las GPU con
cauce gráfico clásico, con procesadores especializados.
Figura 12. Fotografía de la GPU.
71
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:52
PÆgina 72
ACTA
Videoconsolas de última generación
Cada shader es capaz de realizar diez operaciones
en coma flotante por ciclo de reloj, lo que le confiere
la capacidad de hacer 240 GFLOPS. Esta cifra se
puede comparar con la PlayStation 2, considerada en
su momento una de las más potentes herramientas en
coma flotante, con 6,2 GFLOPS.
Los píxeles procesados son almacenados en la
memoria de vídeo, listos para ser ensamblados en la
imagen final, que pueda ser mostrada en pantalla. De
esta tarea se encargan los ROP (Raster Operations
Pipelines). Xenos tiene ocho ROP, cada uno de los
cuales puede generar un píxel, para ser mostrado por
pantalla, lo que significa que es capaz de dibujar
4.000.000.000 de píxeles por segundo en pantalla,
como máximo.
PlayStation 3
Su nuevo procesador, el esperado Cell Processor
de IBM, es una arquitectura completamente nueva,
con siete procesadores trabajando de forma paralela,
que puede compararse con supercomputadores científicos. Posee un disco duro de 60 GB.
El PPE está basado en la arquitectura PowerPC,
capaz de ejecutar dos threads, como el Xenon.
Es tan potente que puede hacer 256 millones de
cálculos por segundo, lo que permite interactuar con
una impresionante cantidad de personajes de manera simultánea, cada uno con texturas reales e inteligencia artificial propia.
RSX, su GPU
La PlayStation 3 tiene una GPU (la Reality Synthesizer) de bastante potencia, fabricada por NVIDIA en
tecnología de 90 nm, y equiparable en muchos aspectos a una Geforce 7800 GTX. Es capaz de procesar
1,8 TFLOPS de rendimiento en cálculo de operaciones de coma flotante (las más abundantes en los videojuegos). Tiene un pipeline completamente programable; sin embargo, debido a su alto grado de
paralelismo, resulta tremendamente complicado
hacerlo. Al contrario que el Xenos de la Xbox 360, el
RSX no es una arquitectura unificada y, por tanto, dispone de vertex y píxel shaders. En concreto, tiene
ocho unidades de vertex shaders y 24 de píxel shaders, así como ocho ROP.
Los vertex shaders del RSX son capaces de hacer
diez operaciones en coma flotante por ciclo pero,
además, los píxel shaders son más robustos, pues permiten hacer veinte operaciones, al disponer de dos
unidades vectoriales y dos escalares. Mientras que la
Xbox 360 es capaz de hacer 240 GFLOPS, el RSX
alcanza los 280 GFLOPS.
La calidad de los gráficos de los videojuegos
creados en esta videoconsola puede llegar a ser
asombrosa.
Figura 13. Aspecto interno de la PlayStation 3.
Cell, su CPU
La arquitectura consiste en un único chip con 234
millones de transistores. Cuenta con un procesador
maestro (PPE) cuya función principal es sincronizar y
jerarquizar los procesos que se producen en los ocho
procesadores satélites (SPE) de 3,2 GHz, con capacidades reducidas donde se realizan las tareas intensivas de cómputo en coma flotante.
72
Figura 14. Aspecto de un videojuego corriendo
en la PlayStation 3.
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:53
PÆgina 73
Videoconsolas
de última
generación
Wii de Nintendo
Wii es el nombre de la videoconsola de séptima
generación de Nintendo, que no puede competir con
la PlayStation 3 o la Xbox 360 en lo que a gráficos se
refiere. Por ello, Wii es la consola más barata, pequeña y ligera de esta generación, debido a su inferioridad potencial respecto a sus competidoras, siendo
una máquina más destinada a la experiencia de juego
que al realismo gráfico.
Por otro lado, accesorios como la tabla Wii Fit,
hacen de la videoconsola algo más que un aparato
para jugar.
Es la consola de sobremesa más pequeña hasta la
fecha. Mide 44 mm de ancho, 157 mm de alto y
215,4 mm de profundidad en su orientación vertical,
el equivalente a tres cajas de DVD apiladas juntas. La
consola pesa 1,2 kg, lo que hace de ella la más ligera
de las tres principales consolas de séptima generación
Todas las evoluciones antes y después del uso de
gráficos tridimensionales han sido únicamente
aumentos de potencia, mejorar la calidad visual con
más colores, efectos, número de polígonos, escenarios mayores y detallados... La Wii es otro tipo de
revolución en los videojuegos, ya que cambia por
completo el concepto de jugar creando una especie
de realidad virtual en las videoconsolas domésticas.
La principal característica de Wii es el control inalámbrico de la consola, que es capaz de detectar el movimiento y rotación en un espacio de tres dimensiones.
Este famoso mando ha tenido una reciente mejora, conocida con el nombre de Wii Motion Plus. Este
nuevo accesorio viene a completar la captura de
movimientos, haciendo que la detección sea mucho
más sensible a los giros (cosa de la que carecía el
mando original). Su novedoso sistema está basado en
un giroscopio, que combinado con el acelerómetro del
mando original puede capturar casi perfectamente el
movimiento real y plasmarlo en movimiento virtual.
Figura 16. Manipulación de los mandos de la Wii.
Otra de sus peculiaridades es lo que se ha llamado WiiConnect24, que permite recibir mensajes y
actualizaciones a través de Internet en el modo de
espera. Por último, la Wii puede sincronizarse con la
consola portátil Nintendo DS, lo que permite que la
consola Wii aproveche la pantalla táctil de la Nintendo DS.
Vamos a desmontar la Wii para analizarla por
dentro:
Figura 17. Consola Wii por dentro.
Broadway, su CPU
Figura 15. Fotografía del nuevo Wii Motion Plus.
La CPU de la Wii es conocida como Broadway,
realizada con tecnología 90nm SOI CMOS y desarrollada y fabricada conjuntamente con IBM. Es un
73
videoconsolas.qxp
12/11/2009
12:53
PÆgina 74
ACTA
Videoconsolas de última generación
PowerPC a 729 MHz, frente a los 485 MHz que alcanzaba la Gamecube, su antecesora.
shaders. Hollywood es un chip integrado a larga escala que incorpora la GPU, DSP, puente I/0 y 3 MB de
memoria para texturas.
Es un microprocesador superescalar con seis unidades de ejecución (unidad punto flotante, unidad de
ramificación, unidad de los registros del sistema, unidad de load/store, dos unidades del número entero).
à
Conclusiones
Figura 18. Fotografía del procesador central de la Wii.
En el siguiente esquema se puede apreciar la distribución y las conexiones de todos los componentes
de la Wii. Aspectos como el Wi Fit, el sistema operativo o demás cosas secundarias que tiene la Wii, corren
a cargo del Starlet, que no es más que un microprocesador ARM9 (Advanced RISC Machines) a 243 MHz,
con lo que no se pierde nada de rendimiento de los
chips principales con esas cosas extras.
Las videoconsolas, junto con su tecnología, han
evolucionado muchísimo en las últimas décadas.
Empezaron siendo simples máquinas para jugar y
han terminado convirtiéndose en increíbles centros
de ocio, con un diseño que permite que la videoconsola se convierta en un elemento más en nuestro
salón. La potencia de cálculo que tienen, hace que la
PlayStation 3 o la Xbox 360 (en menor medida) sirvan como clústers para realizar cálculos científicos
que necesiten una gran potencia computacional, no
obtenida en computadores personales con una arquitectura tradicional.
No obstante, el éxito de este tipo de máquinas no
lo otorga el disponer de grandes gráficos o insuperable potencia. Nintendo ha demostrado a lo largo de
los años que la jugabilidad es un factor muy importante (si bien no es el único), y está consiguiendo
hacer frente a dos máquinas de muy alto diseño.
Así, se ha llegado al nivel de incluir la realidad virtual en los videojuegos comunes y se presupone que
esa será la línea de investigación que lleve a la creación de una octava generación.
à
Bibliografía
Figura 19. Esquema de la Wii.
Hollywood, su GPU
Su nombre en clave es Hollywood, desarrollado
conjuntamente con ATI y BroadOn, y fabricado por
NEC Electronics. Su estructura no tiene nada que ver
con la estructura de una GPU de un PC.
Es un sistema LSI; es decir, tiene varios núcleos
funcionando paralelamente. Aunque casi nada está
confirmado por Nintendo, se dice que alcanza una
velocidad de reloj de unos 243 MHz y que no posee
74
n Periódico “El Mundo”. 30 años de videoconsolas.
Gráficos Interactivos.
http://www.elmundo.es/elmundo/2007/graficos/dic
/s4/consolas.html
n http://www.tomshardware.com
n http://www.beyond3d.com
n La nueva generación de videoconsolas. David
Senabre Albujer. 2006
n Libro de Nvidia GPU Gems y GPU Gems2.
n Páginas de la PlayStation 3 y la Xbox 360
http://www.anaitgames.com/?p=2223