Как менялась производительность игровых приставок и топовых видеокарт для ПК с 2000 по 2020 годы
10 ноября состоялся мировой релиз Xbox Series X, и сегодня в России стартовали продажи PlayStation 5. А 20 лет назад в Европе появилась самая популярная консоль в истории игровой индустрии, PlayStation 2 (первое поколение вышло в 1994 в Японии и год спустя — в США и Европе). Этот юбилей — хороший повод для того, чтобы оценить прогресс производительности как самих консолей, так и современных им топовых видеокарт (в операциях с плавающей точкой одинарной точности, TFLOPS FP32):
| ноябрь 2000 | ноябрь 2001 | ноябрь 2005 | ноябрь 2006 | ноябрь 2013 | август-ноябрь 2016 | ноябрь 2017 | ноябрь 2020 | |
| Xbox | — | 0.0200 ($300) | 0.240 ($300) | — | 1.31 ($500) | 1.40 ($400) | 6.00 ($500) | 12.15 ($500) |
| Sony | 0.0062 ($300) | — | — | 0.230 ($500) | 1.84 ($400) | 4.20 ($400) | — | 10.28 ($500) |
| Топовая видеокарта на момент релиза игровой приставки | 0.0016 ($300) | 0.0019 ($350) | 0.165 ($600) | 0.346 ($600) | 5.35 ($700) | 8.87 ($600) | 11.34 ($700) | 20.74 ($650) |
Обратите внимание, что в 2000 году PlayStation 2 по быстродействию превосходила топовую видеокарту своего времени (Nvidia Geforce2 GTS) почти в 4 раза. Отчасти это объясняет почему консоль стала самой популярной в истории игровой индустрии. PlayStation 3 и Xbox 360 (2005-2006) отставали от Nvidia GeForce 8800 GTX в полтора раза, а в последующих поколениях разница стала примерно двукратной. Примерно столько же нынешние консоли уступают игровому компьютеру с видеокартой Radeon RX 6800XT и 8-ядерным процессором Ryzen 7 5800X ($450) — но зато они как минимум втрое дешевле последнего:
| Xbox Series X ($500) | Playstation 5 ($500) | Radeon 6800 XT ($580) | Apple M1 | |
| Производительность (TFLOPS FP32) | 12.15 (75%) | 10.29 (64%) | 20.74 | 2.60 (16%) |
| Производительность пиксельная (Гпикс/с) | 116.8 (58%) | 142.9 (71%) | 202.1 | 41.0 (20%) |
| Производительность тексельная (Гтекс/с) | 379.6 (75%) | 321.6 (64%) | 505.2 | 82.0 (16%) |
Ниже приводятся подробные характеристики и производительность топовых видеокарт, с которыми выше сравнивались игровые приставки:
| Nvidia Geforce2 GTS | Nvidia GeForce3 Ti500 | Nvidia GeForce 7800 GTX | Nvidia GeForce 8800 GTX | Nvidia GeForce GTX 780 Ti | Nvidia GeForce GTX 1080 | Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | AMD Radeon 6800 XT | |
| Дата релиза | апрель 2000 | октябрь 2001 | июнь 2005 | ноябрь 2006 | ноябрь 2013 | май 2016 | март 2017 | ноябрь 2020 |
| Цена | $300 | $350 | $600 | $600 | $700 | $600 | $700 | $650 |
| TDP | ? | ? | 86 Вт | 155 Вт | 250 Вт | 180 Вт | 250 Вт | 300 Вт |
| Площадь кристалла | 81 мм² | 128 мм² | 333 мм² | 484 мм² | 561 мм² | 314 мм² | 471 мм² | 536 мм² |
| Техпроцесс | 150 нм TSMC | 150 нм TSMC | 110 нм TSMC | 90 нм TSMC | 28 нм TSMC | 16 нм TSMC | 16 нм TSMC | 7 нм TSMC |
| Кол-во транзисторов | 25 млн | 57 млн | 302 млн | 681 млн | 7.08 млрд | 7.2 млрд | 11.8 млрд | 26.8 млрд |
| Кол-во пиксельных шейдеров | 4 | 4 | 24 | — | — | — | — | — |
| Кол-во вершинных шейдеров | — | 1 | 8 | — | — | — | — | — |
| Кол-во унифицированных шейдеров | — | — | — | 128 | 2880 | 2560 | 3584 | 4608 |
| Кол-во TMU | 8 | 8 | 24 | 32 | 240 | 160 | 224 | 288 |
| Кол-во ROP | 4 | 4 | 16 | 24 | 48 | 64 | 88 | 128 |
| Тактовая частота ГПУ | 200 МГц | 240 МГц | 430 МГц | 576 МГц | 928 МГц | 1733 МГц | 1582 МГц | 2250 МГц |
| Память | 32 МБ DDR | 64 МБ DDR | 256 Мб GDDR3 | 768 Мб GDDR3 | 3 Гб GDDR5 | 8 Гб GDDR5 | 11 Гб GDDR5 | 16 Гб GDDR6 |
| Производительность (FP32) | 1.6 GFLOPS | 1.9 GFLOPS | 165 GFLOPS | 345.6 GFLOPS | 5.345 TFLOPS | 8.873 TFLOPS | 11.34 TFLOPS | 20.74 TFLOPS |
| Производительность пиксельная (Гпикс/с) | 0.8 | 0.96 | 6.88 | 13.82 | 55.68 | 110.9 | 139.2 | 288 |
| Производительность тексельная (Гтекс/с) | 1.6 | 1.92 | 10.32 | 36.86 | 222.70 | 277.3 | 354.4 | 648 |
| Производительность вершинная (Мвершин/с) | — | 60 | 860 | — | — | — | — |
Таким образом, за последние двадцать лет производительность топовых видеокарт увеличилась следующим образом:
- в операциях с плавающей точкой одинарной точности (FP32) — почти в 13 тыс раз;
- пиксельная — в 360 раз;
- тексельная — в 405 раз.
В свою очередь консольное быстродействие в операциях с плавающей точкой в 2000-2020 выросло примерно в 2 тыс раз.
Какой будет производительность игровых приставок еще через двадцать лет, остается только гадать. С точки зрения закона Мура (который всё еще действует, но приближается к концу), получается около 12 PFLOPS FP32 — в тысячу раз больше нынешних 12 TFLOPS у Xbox Series X. А как уже рассказывал Gadgets News, анонсированный вчера ускоритель AMD Instinct MI100 имеет производительность почти на уровне ASCI White (IBM), самого быстрого суперкомпьютера 20-летней давности (11.5 и 12.3 TFLOPS FP64). Сегодня таким суперкомьютером является Fugaku, с производительностью 514 PFLOPS FP64. Как знать — возможно этого уровня достигнуть и будущие игровые приставки — если ограничения закона Мура удастся обойти за счет использования новых сплавов, новой архитектуры, программной оптимизации и т.д. Свою роль в дальнейшем прогрессе может сыграть и уход игр в облако, где рост производительности будет поддерживаться объединением процессоров посредством фотоники и других передовых технологий.