CEO AMD Lisa Su hồi tưởng về việc thiết kế bộ xử lý Cell tai tiếng của PS3
(tomshardware.com)- CEO AMD Lisa Su từng tham gia phát triển bộ xử lý Cell cho PS3 khi còn ở IBM, và sau đó tại AMD cũng tiếp nối sự nghiệp gắn với phần cứng PlayStation 4·5
- Su, khi đó là Emerging Products Director của IBM vào năm 2001, cho biết IBM·Sony·Toshiba đã hình dung từ con số 0 về “bộ xử lý cần thiết sau 5 năm” và tập trung cực độ vào tính song song
- Cell là một thiết kế đầy tham vọng vào thời điểm đó, nhưng PS3 khó lập trình nên hiệu năng của game đa nền tảng đôi khi không đạt kỳ vọng
- Sau khi các nhà phát triển first-party của Sony làm chủ phần cứng, thành tựu hình ảnh của các game độc quyền đã tăng mạnh, nhưng chuyển dịch sang HD và áp lực đa nền tảng khiến gánh nặng khác biệt hóa của Cell lớn hơn
- Từ thế hệ console thứ 8, PlayStation và Xbox chuyển sang CPU·GPU x86 dựa trên AMD, qua đó AMD trở thành nhà cung cấp phần cứng cốt lõi cho hai nền tảng console lớn
Mối liên hệ giữa Lisa Su và phần cứng PlayStation
- Ngay sau Computex 2024, CEO AMD Lisa Su đã nhắc đến thời gian ở IBM và kinh nghiệm liên quan đến PlayStation khi nói về việc giải quyết các bài toán khó trong suốt sự nghiệp trong phỏng vấn với Stratechery
- Su nói rằng bà đã làm việc với PlayStation trong thời gian dài, qua nhiều công ty khác nhau, lấy “PlayStation 3, 4, 5” làm ví dụ
- Bộ xử lý Cell dựa trên IBM PowerPC của PS3 vốn nổi tiếng là có cấu trúc khó lập trình, nhưng việc Su từng tham gia vào dự án này không được biết đến rộng rãi cho đến trước cuộc phỏng vấn này
Năm 2001: IBM·Sony·Toshiba hình dung về Cell
- Su, khi đó là Emerging Products Director của IBM vào năm 2001, đã mô tả thời điểm IBM·Sony·Toshiba đang hình dung kiến trúc bộ xử lý thế hệ tiếp theo
- Su cho biết khi đó nhóm đã “bắt đầu từ một tờ giấy trắng và tưởng tượng xem sau 5 năm sẽ cần bộ xử lý như thế nào”
- Ba công ty đã quyết định tạo ra một CPU tập trung mạnh vào tính song song
- Trong bối cảnh khi đó, cách tiếp cận này gần như là một lựa chọn đi trước thời đại
- SMT xuất hiện vào năm 2002
- CPU đa nhân tiêu dùng đầu tiên của AMD và Intel mãi đến năm 2005 mới ra mắt
- IBM phát hành bộ xử lý đa nhân đầu tiên cho workstation·server vào năm 2001, và cùng năm đó cũng đang lên kế hoạch cho bộ xử lý Cell của PS3
Độ khó phát triển trên PS3 và thành quả giai đoạn cuối
- PS3 được đánh giá là một trong những console kém thành công hơn của Sony, bị cho là lép vế trước Wii giá rẻ, thiên về casual của Nintendo và Xbox 360 kém mạnh hơn nhưng dễ xử lý hơn của Microsoft
- Do độ phức tạp của kiến trúc, game đa nền tảng trên PS3 không phải lúc nào cũng đạt hiệu năng như kỳ vọng
- Khi các nhà phát triển, đặc biệt là đội first-party của Sony, dần làm chủ phần cứng, đến nửa sau vòng đời thế hệ này, các game độc quyền của Sony được đánh giá là những game console có chất lượng hình ảnh rất cao
- Ví dụ được nhắc đến là Uncharted 3
- Su đánh giá Cell là một thiết kế rất tham vọng vào thời điểm đó, nổi bật ở cách khai thác tính song song
- Bà nói rằng xét về góc độ kinh doanh thì Cell là một thành công, nhưng cũng nói thêm rằng nếu nhìn từ góc độ lịch sử thì bảng xếp hạng có thể sẽ khác
Nhu cầu của nhà phát triển thay đổi sau chuyển dịch HD
- Theo Su, kỷ nguyên console đã đi qua nhiều giai đoạn, và sau chuyển dịch sang HD, chi phí tạo asset tăng lên đáng kể
- Các nhà phát triển có động lực mạnh hơn để hỗ trợ nhiều bộ xử lý khác nhau, và các game engine cũng bắt đầu xuất hiện cùng lúc
- Trong dòng chảy này, thay vì muốn tạo khác biệt riêng trên Cell, các nhà phát triển muốn game có thể chạy được trên Cell
- Cấu trúc độc đáo của Cell đầy tham vọng về mặt kỹ thuật, nhưng trong bối cảnh phát triển đa nền tảng và quy trình sản xuất dựa trên engine, nó lại trở thành gánh nặng
Vị thế thay đổi của các hãng console và AMD
- Trong thời kỳ console gia đình thế hệ thứ 7 gồm PlayStation 3, Xbox 360, Nintendo Wii/Wii U, cả ba nhà sản xuất console đều sử dụng kiến trúc CPU PowerPC
- AMD khi đó cung cấp chip đồ họa cho Nintendo và Xbox
- Từ thế hệ console thứ 8, lựa chọn phần cứng đã thay đổi
- PlayStation 4 và Xbox One chuyển sang kiến trúc CPU·GPU x86 dựa trên AMD
- Nintendo Switch chuyển sang thiết kế SoC dựa trên Nvidia, bao gồm các lõi CPU Arm
- Su từng là Product Director·Engineer tham gia vào PS3 khi ở IBM, sau đó trở thành Senior Vice President của AMD vào năm 2012 và CEO AMD vào năm 2014
- AMD đã cung cấp phần cứng console chủ chốt cho PlayStation và Xbox trong hai thế hệ liên tiếp, và được dự đoán sẽ tiếp tục ở thế hệ tiếp theo
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Tôi từng dùng PS3 trong một môn học về lập trình dị thể để triển khai những thứ như một bộ mã hóa cơ bản kiểu MPEG
Đó là một trải nghiệm thú vị, nhưng điều tôi còn nhớ là để đạt hiệu năng ổn thì phải tận dụng đơn vị vector của SPE thật cẩn thận, và việc đồng bộ giữa SPE và PPE khá phiền phức
Với mỗi bài tập, giáo sư đều kèm benchmark để có thể so sánh hiệu năng trong lớp, và khác biệt giữa những sinh viên bỏ thời gian tối ưu và những người chỉ làm bản triển khai cơ bản là cực kỳ lớn
Vì tôi đã học một môn OS tự xây từ đầu, nên nó có vẻ như là bước tiếp theo
Môn OS là 20 tín chỉ, nhưng môn lập trình dị thể chỉ 10 tín chỉ, dù nhiều người nói khối lượng công việc thực tế lớn hơn rất nhiều so với 10 tín chỉ, nên vì còn phải học các môn khác và làm luận văn, cuối cùng tôi đành bỏ qua
Môn OS ở đây: https://www.uio.no/studier/emner/matnat/ifi/IN4000/index-eng...
Tôi cũng muốn biết liệu đây có phải là môn học trực tiếp về phát triển game/console hay không
Trải nghiệm của nhà phát triển là thứ chính các nhà phát triển tự cảm nhận, nên không phải thứ quá khó để làm cho đúng, và lợi ích khi làm tốt thì rất lớn
Ngày nay tôi cũng thấy tình huống tương tự trên GPU, nơi bạn phải chuyển dữ liệu, thiết lập pipeline và để ý đến đặc tính của từng GPU cụ thể
Không biết giờ nó còn được mở nữa không
Tôi không biết Lisa Su có tham gia vào thiết kế Cell, khá ngầu đấy
Ở một góc độ nào đó, kiến trúc Cell đi trước thời đại khá xa, và nếu nhìn theo cách khác thì cấu hình PPE/SPE cũng giống kiểu Grace/Hopper ngày nay, nơi một lõi xử lý phân nhánh lớn điều phối nhiều lõi vector nhỏ hơn
Chỉ là nó khác mọi thứ khác quá nhiều, nên việc thiết kế game và port game là một cơn ác mộng thực sự
Nhưng đến khi ra thị trường vào năm 2005, x86_64 đã giành ngôi vương rõ rệt về hiệu năng CPU, ARM dẫn đầu ở mảng di động công suất thấp, còn cuộc đua GPU thì do ATI và Nvidia chi phối
Kết quả là Cell trở thành một thứ đắt đỏ, làm được mỗi thứ một ít nhưng không phải tốt nhất ở bất kỳ thứ gì, lại còn khó lập trình, và các thị trường mới khi đó không cần một sản phẩm như vậy
Có vẻ Sony hay bất kỳ ai khác cũng không ngờ rằng ngành CPU và GPU tiêu dùng lại phát triển nhanh đến thế trong giai đoạn đó, và nếu biết trước thì có lẽ họ đã không đổ hàng trăm triệu USD để tạo ra một kiến trúc hoàn toàn mới
Intel khi đó cũng mắc sai lầm tương tự khi cố tái tạo cả ngành với Itanium, và nhìn lại thì điều đó rất rõ ràng
Tốc độ phát triển công nghệ thời đó thực sự rất dữ dội
Bạn mua một CPU mới, rồi hai năm sau CPU 64-bit trở thành xu hướng chủ đạo; bạn mua CPU 64-bit cho ngầu, rồi chẳng bao lâu sau CPU dual-core lại thành mốt
Chuyện bên lề: Lisa Su và Jensen Huang có quan hệ họ hàng: https://www.tomshardware.com/news/jensen-huang-and-lisa-su-f...
Trên thực tế, chuỗi cung ứng chip bán dẫn phân tán đến mức nếu xảy ra một cuộc chiến làm gián đoạn thương mại quốc tế một cách đáng kể thì cả ngành có thể sụp đổ
Trong các nhà cung cấp cốt lõi của chuỗi cung ứng bán dẫn, có quá nhiều trường hợp là một công ty duy nhất hoặc gần như độc quyền nhóm trong một quốc gia
Bối cảnh ở đây: https://news.ycombinator.com/item?id=5561505
Tôi thật sự rất thích làm việc với Cell
Tôi nhớ lần đầu viết mã SPU là vào thời bộ dev kit PS3 còn là một chiếc hộp thép không gỉ khổng lồ
Sau này, trong Midnight Club, tôi đã triển khai vật lý dự đoán trên SPU để tối ưu đường đua, và điều đó cực kỳ thú vị
Điểm lạ là kích thước bit trung gian của đơn vị dấu phẩy động khác với PPU, nên để có kết quả mang tính quyết định, phải lên lịch sao cho các luồng luôn được gán một cách tất định cho PPU hoặc SPU
Điều này là bắt buộc với game mạng, nơi mô phỏng phải giống nhau từng bit giữa những người chơi
Chuyện đã lâu rồi, nhưng tôi vẫn nhớ nhiều bài toán khó
SPE không có truy cập bộ nhớ dùng chung tới RAM, nên nhà phát triển phải tự xử lý việc truyền dữ liệu, và mỗi SPE có 256KB RAM
Theo tiêu chuẩn thời đó, các thiết bị này rất nhanh và xử lý dữ liệu trong chớp mắt, nên chúng tôi dùng double buffering cho RAM, dùng khoảng 100KB cho dữ liệu và 100KB khác đồng thời làm bộ đệm đọc của DMA engine
Phần khó nhất là đưa dữ liệu vào và lấy dữ liệu ra
Có 6 SPE khả dụng, 2 cái bị OS giữ lại, và để giữ tất cả luôn bận thì phải dùng DMA engine gần như tối ưu
Truy cập bộ nhớ chậm đến mức sau khi phát lệnh DMA phải mất hơn 1000 chu kỳ thì dữ liệu mới bắt đầu đi vào
Khi đó C++ đang là lựa chọn chủ đạo và nhiều mẫu hình C++ khác nhau được dùng, nhưng vì giới hạn kích thước lệnh quá ngặt nghèo nên mã chạy trên SPU được viết thủ công và không ăn khớp với phần còn lại của engine
Cuối cùng nó trở thành kiểu lấy keo dán hai codebase khác nhau lại với nhau
Tôi nhớ sự khéo léo mà thời đó buộc phải có, nhưng không nhớ sự phức tạp của nó
Console ngày nay về cơ bản là PC kèm công cụ phát triển kiểu PC, nên đơn giản hơn rất nhiều
Dù vậy, người ta phàn nàn về PS3 rất nhiều, nhưng ít nhất nó không phải PS2
Bài viết nói rằng PS3 là một trong những máy console kém thành công nhất của Sony, đã thua đậm trong cuộc cạnh tranh của thế hệ đó trước Nintendo Wii rẻ hơn, thân thiện với người chơi casual hơn, và Xbox 360 kém mạnh hơn nhưng dễ phát triển hơn
Tuy nhiên ở châu Âu, có cảm giác Xbox không thực sự tạo được chỗ đứng trong EU, và PS3 lại khá phổ biến, đặc biệt là cùng với Call of Duty
Wii khi đó cũng cực kỳ nổi tiếng, nhưng nhóm người mua PS3 và Wii là khác nhau
Wii phù hợp hơn với game casual cho gia đình, còn PS3 dành cho những game thủ nghiêm túc chơi các tựa như COD, FIFA, PES, và với các game thủ thật sự hardcore thì dĩ nhiên vẫn có PC
Nếu nghĩ đến sự thống trị áp đảo của PSX và PS2 thì đây rõ ràng không phải kết quả Sony mong đợi
Không kịch tính như Nintendo đánh mất thị trường khi chuyển từ SNES sang N64, nhưng hẳn trong nội bộ Sony cũng đã có nhiều cuộc thảo luận tương tự
Ở thế hệ trước đó, Xbox là chiếc console hạng ba bị bỏ xa, nên việc chỉ thua sít sao Sony vào phút chót nhiều khả năng đã được xem là một thành công lớn từ phía Microsoft
Đặc biệt là sau thảm họa RROD, và nếu không có vấn đề đó thì rất có thể Microsoft đã vượt Sony về doanh số
Nhưng khó có thể nói nó đã “thảm bại” trước Xbox 360, và dù mất thời gian thì cuối cùng nó vẫn bán được nhiều hơn
Có vẻ cách diễn đạt của người phỏng vấn đã mạnh tay một cách thiếu chính xác
Và cũng có vẻ sức mạnh của Xbox 360 đang bị đánh giá thấp
CPU đúng là nhỏ hơn Cell khá nhiều, khoảng 150 triệu transistor so với tầm 250 triệu của Cell, chứ không phải chênh lệch theo bội số như một số bài viết ám chỉ
GPU thì ngược lại, có thể xem phía Xbox vượt trội đáng kể hơn
Kích thước tương đương hoặc thậm chí nhỉnh hơn một chút, và dùng kiến trúc shader hợp nhất sau này đã thống trị GPU
Nhờ cấu trúc linh hoạt hơn, nó cũng có thể xử lý các tác vụ GPU mục đích chung mà trên PS3 có lẽ Cell SPU sẽ đảm nhiệm
Dù vậy, các mô hình GPU mục đích chung đời đầu này cũng khó lập trình giống như Cell SPU
Vì thế, thay vì một bên đơn giản dễ dùng và bên kia điên rồ, phức tạp nhưng tiên tiến, có lẽ đúng hơn là một bên có yếu tố thử nghiệm ở die CPU/Cell, còn bên kia có ở die GPU
Các kỹ thuật được dùng trong GPU tiếp tục phát triển và thay thế phần lớn những gì mang phong cách Cell
Điều đáng tiếc nhất ở PS3 là các game tuyệt vời như MGS4 và Demon’s Souls bị mắc kẹt trên nền tảng này do thiếu khả năng tương thích về sau
Trong khi đó phía Xbox có tới 633 game Xbox 360 có thể chơi được chỉ bằng cách đưa đĩa vào máy Xbox đời mới
Một phần có lẽ là do khác biệt trong cách tiếp cận kinh doanh của doanh nghiệp, nhưng theo những gì tôi đọc thì kiến trúc độc đáo và rối rắm của PS3 cũng là nguyên nhân lớn
https://en.m.wikipedia.org/wiki/List_of_backward-compatible_...
Nhờ trình giả lập RPCS3 tuyệt vời, tôi đã ngạc nhiên khi thực sự có thể chơi game PS3 trên một chiếc laptop cũ và không thuộc hàng cao cấp
PS5 mạnh hơn laptop của tôi rất nhiều, nên về lý thuyết SONY hoàn toàn có thể cung cấp các game PS3 đó bằng giả lập
Có vài game PS3 tôi quan tâm, và nếu chúng chạy được trên PS4 thì tôi đã mua PS4, và có lẽ cả PS5 nữa
Chip đồ họa của Xbox 360 và Wii đều do ATI phát triển
AMD đúng là đã mua lại ATI vài tháng trước khi Wii ra mắt, nhưng nói rằng AMD làm ra các con chip đó thì hơi mang tính xét lại lịch sử
Thực ra thiết kế này do ArtX đảm nhiệm, với nòng cốt là các cựu nhân sự SGI từng làm N64, rồi sau đó ATI mua lại ArtX
Có một bài blog rất hay về kiến trúc PS3: https://www.copetti.org/writings/consoles/playstation-3/
Bài này tổng quan rất tốt về bộ xử lý Cell, và nếu muốn tìm hiểu sâu hơn thì cũng có các tài liệu liên kết sẵn
Nó đầy ắp thông tin chi tiết về console, và cách kết hợp giữa bài viết, hình ảnh, thậm chí cả mô hình 3D cũng rất đẹp mắt
Tôi hiểu vì sao bài viết mở đầu bằng câu hỏi về cụm từ “tai tiếng”, nhưng nó lại dẫn tới một vấn đề sâu hơn đã khiến tôi khó chịu suốt vài năm gần đây
Console game ngày nay về cơ bản là PC được tối ưu hóa
Nó gần như hoàn toàn khác với console thế hệ 1, 2, 3, khi còn có phần cứng độc đáo và các game độc quyền hấp dẫn
Cell có thể từng khó lập trình cho đúng cách, nhưng chính việc người ta lo ngại liệu các nhà phát triển có thể lười biếng khi port game hay không đã cho thấy rất rõ tình trạng hiện tại của console
Kiểu như người tiêu dùng ngốc nghếch thì đằng nào cũng sẽ mua mọi thứ
Nhờ phần cứng tương đối độc đáo của các thế hệ đầu, game thực sự phải được tối ưu hóa và tinh chỉnh cho phù hợp với phần cứng
Không có chuyện port cẩu thả, và game độc quyền phải hay hoặc ít nhất phải cho thấy console đó làm được gì
Vậy đó có phải lý do Cell tai tiếng không? Cell từng là thứ tạo ra cả những bài báo về việc có thể chạy theo cụm nữa mà
Cách tôi nhìn nhận thì khác
Cell là tàn dư của thời kỳ mà console vẫn còn đáng để bỏ thời gian vào
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/PlayStation_3_cluster
Đây không phải vấn đề lười biếng khi port, mà là vấn đề ngân sách tài sản game đã phình to đến mức chi phí làm game trở nên quá đắt đỏ
Một công ty bình thường nếu muốn thu hồi vốn thì trên thực tế gần như phải phát hành trên nhiều hệ thống
Mỗi khi đồ họa đẹp hơn thì vấn đề này lại càng tệ hơn
Model, texture, chi tiết, mọi thứ đều nhiều hơn và tất cả đều tốn tiền
Trừ khi đó là siêu hit cỡ Zelda hay Last of Us, nếu không có thể bạn sẽ không thu hồi nổi chi phí chỉ với một thiết bị
Mà ngay cả khi có thể, cũng chẳng có lý do gì không phát hành thêm trên nền tảng khác để kiếm nhiều tiền hơn
Có lý do khiến game độc quyền hầu như chỉ đến từ studio first-party
Vấn đề lớn hơn của console thế hệ hiện tại, đặc biệt là PS5 và Xbox, theo tôi là sự đồng nhất và trì trệ của thiết bị nhập liệu
Trong lịch sử, console từng nhìn về phía trước bằng cách cho phép những kiểu chơi mới thông qua controller
Nếu bỏ qua các phụ kiện tùy chọn và chỉ nhìn vào khả năng mặc định đi kèm, thì N64 có điều khiển analog, 4 cổng controller và cổng mở rộng trên controller; PS1 có điều khiển dual analog; PS2 có nút nhạy áp lực và rung tích hợp; Wii có motion control; Wii U có màn hình trên gamepad; PS4 có touchpad; Switch có controller có thể tách rời và chia sẻ; XB1 có Kinect
Không phải mọi kiểu nhập liệu mới đều thành công, nhưng cho đến khoảng thời PS3/360, console vẫn mang lại điều gì đó mới mẻ trong cách trải nghiệm game
Giờ thì điều đó gần như đã dừng lại, và nơi duy nhất vẫn đều đặn đưa vào những kiểu chơi mới mà PC không dễ tái hiện chính là Nintendo
Ngày nay nếu cắm controller PS5/Xbox vào PC thì bạn sẽ có trải nghiệm ngang bằng hoặc tốt hơn so với mua hẳn console chuyên dụng, và như vậy lý do để mua console lại càng ít đi
Console vẫn có phần cứng độc đáo cho đến tận thế hệ 7 là PS3 và Xbox 360
Nó cũng tương tự như sự cường điệu quanh Emotion Engine của PS2
Vấn đề lớn là SPE không có cách truy cập bộ nhớ chính, nên dữ liệu trong RAM phải được sao chép vào bộ nhớ cục bộ của từng SPE
Đây là bài viết giải thích lại một cuộc phỏng vấn, nên nếu xem nguyên văn phỏng vấn thì bạn có thể tự diễn giải tốt hơn
Có nhiều chi tiết mà tôi thấy thú vị hơn nằm trong bản phỏng vấn gốc
https://stratechery.com/2024/an-interview-with-amd-ceo-lisa-...