Xbox가 출시될 때까지 그래픽 칩은 그림을 그릴 수는 있지만 계산할 수는 없었습니다.
콘솔 그래픽은 2001년에 PC GPU가 내장된 오리지널 Xbox가 등장할 때까지 20년 넘게 맞춤형 고정 기능 칩을 사용했습니다. NES와 같은 초기 콘솔을 플레이한 사람들은 고정 기능 칩에서 몇 가지 친숙한 특징을 발견했을 것입니다. 슈퍼 마리오 브라더스.예를 들어, 일부는 깜박이기 시작합니다. 이는 NES의 그래픽 칩이 스캔라인당 8개의 스프라이트라는 엄격한 제한에 도달한 것입니다. 칩은 8개를 초과하는 항목을 떨어뜨리고 게임은 어떤 항목을 번갈아 가며 나타냅니다.
NES에서는 게임 그래픽을 렌더링한 것이 Ricoh 2C02 사진 처리 장치였습니다. 매우 초보적인 칩으로 어떤 코드도 실행할 수 없습니다. 대신 카트리지의 타일 아트워크와 메모리의 조회 테이블 두 개를 가져와 한 번에 한 스캔라인씩 TV 신호로 변환했습니다. CPU가 제공하는 전용 그림 생성기 배열은 대부분의 콘솔이 1970년대 후반부터 2000년대까지 그래픽을 렌더링한 방식입니다.
2001년 11월 Microsoft의 첫 번째 Xbox가 출시되었을 때 이전 콘솔과는 별로 달라 보이지 않았습니다. 대신 Intel Pentium III과 NVIDIA가 GeForce 3를 기반으로 특별히 제작한 그래픽 칩을 중심으로 구축되었습니다. GeForce 3는 그해 2월에야 발표되었으며 개발자가 자신의 픽셀 및 버텍스 셰이더를 프로그래밍할 수 있는 최초의 GPU였습니다.
스프라이트 및 스캔라인
NES의 Ricoh 2C02는 약 10kB의 메모리에서 작동했습니다. 이는 카트리지에 저장된 약 8kB의 타일 모양과 배경 맵 한두 개를 보유하는 콘솔의 2kB RAM으로 분류됩니다. 칩 내부의 별도의 작은 메모리는 최대 64개의 스프라이트의 위치, 모양 및 방향과 같은 항목을 추적합니다. 출력은 8×8 타일로 구성된 256×240픽셀이었습니다.
CRT TV의 전자빔이 화면의 각 라인을 휩쓸면서 2C02는 각 지점에 어떤 8×8 타일이 속하는지 알아냈습니다. 그런 다음 해당 라인에 어떤 스프라이트가 있는지 상호 참조하고 표시할 픽셀을 결정했습니다. 이는 빔과 함께 진행되므로 CPU는 그림이 그려지는 동안 그림을 안전하게 다시 쓸 수 없습니다.
NES와 달리 초기 Atari 2600은 CPU가 그래픽도 처리하도록 만들었습니다. 텔레비전 인터페이스 어댑터에는 프레임 버퍼가 없었기 때문에 프로세서는 빔이 그리는 모든 스캔라인에 대해 칩에 새로운 값을 공급해야 했습니다. 불과 5년 전인 1972년, Magnavox Odyssey에는 프로세서나 메모리, 기간이 없었고 개별 다이오드-트랜지스터 로직으로 점과 선을 그렸습니다. 이 모든 기계는 CRT를 중심으로 설계되었으며, 이는 부분적으로 복고풍 게임이 오래된 CRT TV에서 더 좋아 보이는 이유입니다.
PlayStation 2의 맞춤형 실리콘이 부하를 공유했습니다.
Sony는 1999년 3월에 PS2의 칩을 선보였습니다. CPU는 Sony가 Toshiba와 함께 만든 128비트 디자인인 Emotion Engine이었고 그래픽은 Graphics Synthesizer라는 별도의 칩에 들어갔습니다. 최종 콘솔에서 두 콘솔은 약 295MHz와 147MHz로 실행되었습니다.
그러나 그래픽 신디사이저는 어떠한 기하학적 작업도 수행하지 않았습니다. 삼각형이 도달했을 때 그것은 이미 프레임 안에 배치되었으며 칩이 해야 할 일은 색상과 질감으로 그것을 채우는 것뿐이었습니다. 기하학 작업은 Emotion Engine에서 두 개의 벡터 단위로 이루어졌습니다. CPU는 VU0에 이상한 작업을 제공할 수 있는 반면 VU1은 주로 게임 모델을 화면상의 삼각형으로 바꾸는 3D 변환을 실행했습니다. Sony와 Toshiba의 엔지니어들은 단일 벡터 장치가 초당 8,500만 개의 변환을 관리할 수 있다고 말했습니다. 두 개의 콘솔이 동일하지는 않지만 많은 초기 3D 콘솔은 유사하게 여러 칩에서 그래픽 로드를 공유했습니다.
흥미롭게도 Sony는 1994년 PlayStation의 Toshiba가 설계한 그래픽 칩에 GPU라는 용어를 사용했습니다. NVIDIA가 GeForce 256을 세계 최초의 GPU로 출시하기 5년 전입니다. 그러나 게임에서 작성된 작은 프로그램을 실행하는 칩인 최신 GPU의 실제 정의는 2001년 초에 GeForce 3와 함께 제공되었습니다.
오리지널 Xbox와 그 이후의 모든 것
NVIDIA와 Microsoft는 2000년 3월 Xbox 계약을 체결했고, 5일 후 Bill Gates가 무대에 올라 콘솔을 발표했습니다. Intel Pentium III급 프로세서, 맞춤형 NVIDIA 그래픽 프로세서, 둘 다 공유하는 64MB 메모리 및 8GB 하드 드라이브를 사용합니다. 완성된 박스는 CES 2001에서 공개되었고 그해 11월에 판매에 들어갔습니다.
그러나 콘솔이 PC 스타일 하드웨어로 한꺼번에 전환되지는 않았습니다. 같은 달에 Nintendo GameCube는 IBM의 PowerPC 프로세서와 함께 출시되었으며 모든 주요 콘솔은 다음 10년 동안 하나를 사용했습니다. Xbox 360은 2005년에 IBM의 3개의 PowerPC 코어를 위해 Intel을 삭제했으며 PS3의 Cell 칩은 PowerPC 코어를 중심으로 Sony, Toshiba 및 IBM에 의해 제작되었으며 Wii와 Wii U는 모두 GameCube IBM 칩의 업데이트 버전을 실행했습니다.
그래픽 측면은 이미 360의 ATI 칩과 PS3의 NVIDIA 칩을 통해 PC 스타일로 바뀌었지만 프로세서는 그렇지 않았습니다. PS4가 8개의 AMD 프로세서 코어와 AMD의 Radeon PC 카드에서 가져온 그래픽 디자인으로 이동한 2013년에 상황이 바뀌었습니다. 오늘날의 PS5와 Xbox 시리즈 X는 각각 CPU와 동일한 칩에서 AMD RDNA 2 그래픽과 함께 8개의 AMD Zen 2 코어를 실행합니다. 궁극적으로 기성 GPU 아키텍처가 콘솔 예산에 적합하면 콘솔용 그래픽 칩을 처음부터 설계하는 것이 더 이상 의미가 없게 되었습니다.
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