不斷飛躍推新的電視遊樂器

電視遊樂器(Game Console)的市場到底有多大？這個推估似乎不斷地跌破專家與觀察家的眼鏡。以前有人統計出日本每九戶人家就有一戶有電視遊樂器，因此認為電視遊樂器的市場已經飽和了；但沒想到電視遊樂器不僅機種規格不斷推新，而且銷售與普及率沒有停歇地攀升，著實讓人意外。

《圖一　PlayStation 2》

另外以往稱霸大型投幣電玩的遊戲業者，也很不屑家庭電視遊樂器，認為推出電視遊樂器是開規格倒車的行為(因為電視遊樂器的硬體規格遠遜於大型投幣電玩)；沒想到如今電視遊樂器的地位一點也不輸大型投幣電玩，這樣的歷史似乎就跟當年大電腦的廠商瞧不起個人電腦一樣，如今卻不得不正視這股趨勢。

雖然電視遊樂器逐漸受到重視，但許多人還是認為，電視遊樂器僅是在東亞這種地狹人稠才需要的休閒機器。一直到2000年3月10日世界軟體霸主微軟(Microsoft)宣佈以「XBOX」跨足電視遊樂器市場後，人們才更加重視電視遊樂器的地位，並群起討論新一代電視遊樂器的規格與性能。為何微軟會跨足電視遊樂器？微軟決定推出XBOX絕不是臨時起義的行動。事實上，微軟希望讓PC進駐到客廳的企圖心早在數年前即可看出，例如在PC硬體設計建議書中，要求新生產的PC要配備電視輸出(TV-Output)功能，另外也買下WebTV公司，想盡各種方式將微軟軟體推向家庭客廳，但成效都有限。

《表一　》

而有鑑於SONY在電視遊樂器市場上逐漸茁壯，新的PlayStation 2(以下簡稱PS2)電視遊樂器亦不僅用於執行遊戲(圖一)，甚至可以上網、觀賞VCD、DVD-Video。未來不無可能在此機台上建構應用程式，早微軟一步奠定在客廳的軟體地位。因此在TV-Output與WebTV皆未達預期普及度的情況下，也就直接推出XBOX，正面與SONY的PS2對抗(圖二)。

除了MS與SONY的新機較勁外，一向是遊樂器主流，直到SONY PlayStation出現才居於劣勢的日本任天堂(Nintendo)公司，在發現Nintendo 64bit的電視遊樂器不如PS2與XBOX後(甚至不如SEGA Sarturn與SONY PlayStation)，也急於推出新機種，企圖挽回以往的主流地位，並與PS2、XBOX等新機抗衡(表一)。此一新遊樂器之研發代號稱為「Dolphi，海豚」，而正式名稱最近也正式定案，稱為「GameCube」(此名稱大概受Apple的新電腦Cube所影響吧！)。

SONY PlayStation 2

PlayStation 2，顧名思義是PlayStation的第二代，PlayStation(以下簡稱PS)從1994年12月正式發表(售價39,800日幣，300美元)，一直到2000年3月PS2的發表共相隔五年，與x86 PC的每18月提升一倍效能相較，消費性電子產品的汰舊換新是較慢的。PS2的CPU是由SONY所開發的Emotion Engine，簡稱"EE"。由於3D遊戲當道，所以CPU除了負責遊樂器全系統的運作控制與協調外，更重要的任務是負責3D畫面的座標、頂點等浮點運算，所以CPU的浮點運算能力必須以高標要求。EE晶片的運作時脈為294.912MHz，使用0.18um技術製造，每秒可以執行6.2G浮點運算（6.2GFlops）。

除了EE CPU，另一關鍵晶片是繪圖晶片。這也是由SONY自行開發設計，稱為Graphics Synthesizer，簡稱"GS"。同樣的受到3D遊樂風行的影響，繪圖晶片的3D顯示效能也成為最重要的性能評估指標，GS時脈為147.456MHz，128bit的運算核心，每秒可以產生66M個多邊形(Polygon)。

而PS2的系統記憶體使用32MB的Rambus Direct-RDRAM，資料傳輸率為3.2GB/Sec，筆者猜測其組態為雙通道的RDRAM(一個通道16bit)，時脈為800MHz，才能達3.2GB/Sec的效能。至於在視訊記憶體方面，PS2使用4MB的VRAM，4MB對3D顯示而言實在"小氣"。不過根據側面了解，SONY似乎希望用較快的傳輸速度(48Gb/Sec)來彌補視訊記憶體容量過小的情形。

除了3D顯示上有長足的進步外，音效方面PS2同樣也有突破。原先PS使用SONY自行開發的SPU晶片來負責遊戲音效，如今PS2使用SPU2的二代晶片，不僅MIDI同時發聲數提升到48聲道(PS僅24聲道)，而且還加入AC-3與dts等環繞音效。加上PS2本身配備DVD-ROM，因此PS2也可以充當DVD-Video播放機使用。

此外搭配SPU2晶片的音訊記憶體(應當是Wavetable用的音色記憶體)，也由原來PS的512KB提升成2MB。就因為具有AC-3、dts等音效輸出功能，所以PS2也就具有S/PDIF(Sony/Philips Digital InterFace)的光纖輸出端子，用於輸出多聲道音效。此外回過頭來補充GS晶片，GS晶片內也具備了硬體MPEG-2的解碼電路，如此才能讓PS2順暢播放DVD-Video。

接著是光碟機方面，原PS使用2倍速的CD-ROM，特別版本的PS機種可以播放VCD，而PS2則是使用4倍速的DVD-ROM，相容於CD-ROM時則為24倍速的CD-ROM。至於其他方面，PS2的許多規格都與x86 PC相仿，例如USB v1.0/1.1埠、i.Link埠(即是IEEE-1394埠)、PCMCIA埠(Type III)，必要時可用PCMCIA連接硬碟機。至於控制器方面維持兩個，與PS相同，也可以使用以前PS的控制器。

此外更重要的一點，PS2可以相容執行既有PS的遊戲。為了達到相容，原本PS的CPU：特製版的MIPS R3000(32bit，33.8688MHz)，在PS2內也將具備，以便在執行原有PS遊戲時可以派上用場，而平常這顆晶片也負責PS2內的I/O處理工作。PS2的此一相容做法相當正確，因為截至2000年5月為止，PS至少已經出貨達7,300萬台，所以相容執行PS平台上的遊戲，也成為SONY不得不給消費者的承諾。雖然新推出的PS2遊戲機價格偏貴，但至今在日本境內也已經出貨達400萬台。

Microsoft XBOX

微軟跨足的領域不斷增加，2000年4月宣佈Pocket PC(手持式電腦)與XBOX(電視遊樂器)，2000年底的Comdex Fall電腦展也推出Tablet PC(手板式電腦)，因此MS跨足PC之外的領域相當明顯。XBOX的所有組件都與x86廠商有關，首先是CPU部份，參選者有AMD的K6-2與Intel的Pentium III(簡稱P3)。後來Intel入選，有側面消息是說Intel給予極優惠的價格供應XBOX用的Pentium III處理器，並且五年內不變動價格(XBOX與其他電視遊樂器相同，預估主機壽命為五年)，但此消息未被證實。

2000年3月公佈XBOX時，據說會使用600MHz的P3，並預計2001年秋天(七月)正式推出。不過至2001年3月，已經將時脈標準往上拉抬到733MHz，相信到正式推出前都可能再往上推升，似乎把x86 PC的演進速度帶到電視遊樂器領域中。由於P3的相關規格許多人都相當熟悉，筆者在此就不贅述，而將目標轉移到其他晶片上。其實XBOX最令人訝異的，除了已經成熟的P3晶片外，MS更大膽採用許多新架構、新設計與新晶片，並且都尚在開發中，令人相當不解。

首先是3D繪圖晶片，MS XBOX採用nVIDIA正在研發中的X-Chip，研發代號稱為NV25(後改稱為NV2A)，預計比最近才發表的NV20：GeForce3還要快速。NV25/NV2A將使用0.13um製造(可能委請台積電代工)，時脈為300MHz(後來調降為250MHz)，視訊記憶體方面的速度達200MHz；但使用DDR SDRAM的結果，實際效果可達400MHz，X-Chip推估將使用達6,000萬的電晶體來完成。

X-Chip除了時脈向下修正外，其餘規格也與2000年3月的公佈有出入，且都是向下修正。原本宣稱有300M Polygon/Sec，後來修正為150M Polygon/Sec，之後又降成125M Polygon/Sec。另外也公佈另一項效能指數為Pixel產生速度，最高的宣稱為4.8G Pixel/Sec，後來修正為4.0G Pixel/Sec。

談完XBOX的CPU與GPU(Graphics Processor Unit)後，接著是XBOX的記憶體架構。XBOX的記憶體與其他遊樂器相較相當不同，使用64MB的QBM SDRAM，據說是4倍速的SDRAM，傳輸速率達6.4GB/Sec。更耐人尋味的一點在於，無論系統記憶體、視訊記憶體還是音訊記憶體，統統使用此一64MB；即是與以前RISC工作站或現有低價x86 PC用的UMA(Unifield Memory Architecture)架構相同。

除了X-Chip外，另外還有一顆專責其他附屬工作的“MCPX“晶片，也是由nVIDIA所開發。負責XBOX的音效、通訊以及其他I/O等工作，預計使用0.15um製造，運作時脈200MHz，負責乙太(Ethernet)網路、USB、1394、EIDE界面等工作。MCPX所提供的音效功能，是256聲道的ADPCM音效，另外也支援AC-3、THX等多聲道環繞音效。

另外光碟機方面，XBOX最初的公佈是使用4倍速的DVD-ROM，不過後來也考慮使用更高倍速的碟機。雖然XBOX與PS2相同都使用DVD-ROM，但XBOX預設卻無法播放DVD-Video。其理由是因為DVD-Video有區碼的問題，會使XBOX的銷售受限，所以DVD影片的播放功能在XBOX中屬於選用功能，可透過套件附加此一功能。

XBOX與以往電視遊樂器最大的一點差異，在於XBOX預設出貨就有硬碟跟乙太網路。這當然是微軟希望能將其在PC與Internet上的優勢可以快速移植到遊樂器上，而此兩種周邊與功能卻是PS2與後面介紹的GameCube所缺乏的，或許是選購才有的。

在控制器上，XBOX使用4個USB埠來連接控制器。不過僅是插座使用USB零件，既有PC用的USB控制器無法在XBOX使用。而大家當初所期望，XBOX可以直接讀取與執行PC上的遊戲，事實上也無法做到。僅是歐美等習慣開發PC Game的廠商，可以很容易將遊戲移植到XBOX而已。

另外XBOX使用的作業系統，即是特別版本的Windows 2000。不過這不用太訝異，因為日本SEGA的DreamCast遊樂器，也是使用特別版的Windows CE；也因為XBOX使用Windows 2000，所以主要的Game API就是DirectX嘍！據宣稱至少是DirectX v8.0(簡稱DX8)。最後是價格與上市時間。微軟宣佈XBOX絕對低於399美元，並且希望在2001年7月推出後。銷售一年的時間，到2002年6月要有500萬台的銷量，並且希望到2004年時有1000萬台的銷量。

Nintendo GameCube

以往電視遊樂器的主流一直都是任天堂的天下，從最早的紅白機(Family Computer；FC)到超級任天堂(Super Family Computer；SF)。這段獨霸期間無論SEGA推出任何第四代、第五代主機都無法動搖任天堂的地位，而曇花一現的PC Engine與SNK NeoGeo更是不在話下。不過因為長期勝利的結果，更新一代的任天堂64(Nintendo 64；N64)則大大敗北。

最大的錯誤在於N64沿襲以往機種採行Mask-ROM為主的卡匣，雖然任天堂強調卡匣速度快於光碟，但Mask-ROM容量有限。愈來愈華麗的遊戲需要更大的儲存容量，每每為了推出N64專用的遊戲，遊戲開發商必須不斷壓縮與犧牲原遊戲的資料與品質；因此遊戲推出速度緩慢，導致N64無法成為新世代主機的主流。

不過任天堂並沒有傷到太多元氣，一方面GameBoy的掌上遊戲機跨入市場極早，成為目前最成功的掌上遊樂器，發表至今已經有11年，出貨達一億台。任天堂當然也想挽回家庭主流市場，並展開新一代的主機計畫，主機代號為“Dolphi，海豚“，而近日也已經證實其正式名稱為“GameCube“，這大概是受Apple PowerPC G4 Cube的影響吧！名稱都為“Cube“，主機模樣也都是四四方方的。

《圖二　XBOX》

GameCube的CPU是名稱為“Gekko，月光“的PowerPC晶片(G3等級)。PowerPC雖然是Motorola所開發，但衍生版本非常多。IBM也有生產PowerPC的權利，而GameCube的PowerPC正是由IBM所生產的；時脈為405MHz，整數運算為32bit，浮點數運算為64bit，浮點效能為每秒13Gflops；以0.18um銅製程技術製造，內建L1快取64KB(32KB指令，32KB資料，2Way組態)，L2快取256KB(指令資料不區分，8Way組態)。

接著是3D晶片，GameCube用的是加拿大ATi公司所開發的Flipper晶片。該晶片將使用上ArtX公司(原為SGI的子部門，後來獨立成公司，之後又被ATi公司併購)的3D技術，運作時脈205MHz，3D效能為6M至12M Polygon/Sec，由NEC公司以0.18um技術製造(圖八)。Flipper晶片內具有2MB的視訊記憶體，跟1MB的材質快取記憶體(Texture Cache)，此兩內建的記憶體都是使用5nS存取間隔的Mosys 1T-SRAM，資料寬度為40bit，材質快取的傳輸率高達12.8GB/Sec。另外除了ArtX公司的3D技術外，Flipper也使用上ATi的Radeon256晶片的3D技術。Gekko內部跑405MHz，外部跑202.5MHz，好與Flipper晶片連接；如此Gekko與Flipper間的傳輸率為1.6GB/Sec(32bit位址，64bit資料)。

系統記憶體方面，GameCube的系統記憶體是24MB的1T-SRAM。雖然Flipper內建的是5nS的1T-SRAM，但系統記憶體的1T-SRAM是使用10nS以下的1T-SRAM，資料傳輸率達3.2GB/Sec。視訊記憶體方面GameCube做法比較傳統，使用16MB的SDRAM，速度達100MHz(PC-100)。至於音效上，GameCube有個特殊的16bit DSP晶片專責音效，運作時脈為101.25MHz(Flipper只有Gekko的一半速度，音效DSP又比Flipper慢一半)，可以提供48KHz的ADPCM音效，最多可達64聲道，至於音訊記憶體則是與系統主記憶體共用。

接著關於光碟機，這次任天堂終於捨卡就碟，不過仍是使用專屬規格(可能是怕遊戲片被盜拷吧！)。GameCube使用特製的8cm直徑的DVD-ROM碟片，容量達1.5GB，碟機的資料傳輸率為16Mbps至25Mbps，平均存取速度為24mS。此外，GameCube的其他規格還包括四個控制器埠、選用性網路設備(乙太網路、數據機)、類比與數位電視輸出埠、高速串列埠x2與高速並列埠x1等等。其中最值得一提的是控制器埠，GameCube將可與任天堂新一代的掌上型遊樂器：GameBoy Advance(簡稱GBA，2001年3月21日正式發表)連接；達到外出時2D，在家時3D的娛樂效果。甚至GBA與GameCube連接，可以玩紙牌、麻將等遊戲，GBA上的液晶顯示器只顯示自己的私密畫面，電視則顯示公眾畫面。

另外GameCube雖然不能播放標準的DVD-Video，但任天堂已經與Panasonic計畫合作。Panasonic將會推出一系列與GameCube相容的影音設備，藉以彌補GameCube在遊戲之外的娛樂功能。最後關乎售價與正式發表時間，GameCube預計以199美元發售，時間為2001年下半年正式發表。

結語

從這三部新的遊樂器主機中，我們逐漸能發現一些趨勢：

繪圖晶片重要性超越處理器有的繪圖晶片內部就具有浮點運算功能，如XBOX。如此處理器僅完全著重在控制與遊戲的邏輯、人工智慧演算方面，繪圖運算能力不被強調。

電視遊樂器與PC規格愈來愈接近如USB、1394、PCMCIA等，尤其是任天堂幾乎完全採用歐美規格，不似SONY仍有關鍵晶片自行研發的概念。

遊戲全面DVD光碟化雖然任天堂採用專屬的8cm DVD-ROM，但總體而言都趨向使用DVD技術儲存遊戲。

朝連線能力發展XBOX直接內建網路功能，而PS2與GameCube在選購上也可以連接上寬頻。

---本文作者任職於資策會---