Les consoles de jeux : plate – formes de développement

UJF/IMA/M2GI/SRRhttp://ufrima.imag.fr/

Année Universitaire 2003-2004

Les consoles de jeux : plate – formes de développement

Elodie SAUZON

Aurélien FRANCILLON

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Sommaire

Motivations

Historique / Stratégies

Consoles : Architecture matérielle et logicielleConsoles de salon et consoles portables

La future génération de consoles

Comparatif

Conclusion

Documentation

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Motivations

Veille technologique et concurrentiellePositionnement par rapport au marché

concurrents des PC : Internet, Home Area Network Plate – formes de développement

2 types de consoles :Consoles de salonConsoles portables

2 grands types d’implémentationRéutilisation de composants « Génériques »Création de composants spécifiques

Motivations Historique Architecture Futur Comparatif Conclusion Doc

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Historique : consoles de salon

Consoles 1ère génération : 1972 – 1977 Arcade et consoles 4 bits

• Magnavox Odyssey (1972), Fairchild Channel F (1976)

• Introduction de Pong 70 fabricants En même temps : apparition du micro en 1975, Apple 2 en 1977

Consoles 2ème génération : 1977 – 1983 VCS, Cartouches

• Atari VCS2600 (1977), Bally Astrocade, Magnavox Odyssey 2, Milton Bradley/GCE Vectrex, Atari 5200 SuperSystem (1978), Mattel Intelivision(1979), Emerson Arcadia 2001 et Coleco ColecoVision (1982)

Diversification des consoles Arrivée des japonais


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1983 : • crash d’Atari• Sortie et succès de la NES au Japon• Confustion PC / Consoles pour le grand public• PC, Microsoft, Apple 2• PC : alternative au jeu

Consoles 3ème génération : 1983 – 1989PC familial (Commodore 64, Sinclair, Amstrad)Consoles : Nintendo NES(1985), Atari 7800 ProSystem

et Sega Master System(1986)Jeux : forte créativité, variété


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Consoles 4ème génération : 1989 - 1995 Consoles 16 bits

• NEC TurboGrafx-16, NEC TurboGrafx-CD (expansion de la TurboGrafx-16), Sega Genesis (1989), NEC SuperGrafx et SNK Neo Geo (1990), Nintendo SNES, Philips CDi, Fujitsu FM Towns Marty (1991), NEC TurboDuo (1992), Panasonic 3DO (1993), SNK Neo Geo CD, Atari Jaguar, Sega 32x (expansion de la Sega Genesis), NEC PC-FX(Japon) (1994)

Consoles portables : Game Boy (1988 au Japon), Sega Game Gear (1989), Nintendo Virtual Boy (1995 Japon)

Apparition des CD-ROM

Guerre Nintendo – Sega


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Consoles 5ème génération : 1995 – 2001 Consoles 32 bits et PC

• Sega Saturn, Sony PlayStation (1995), Nintendo 64 (1996), Sega Dreamcast (1999), Sony PlayStation 2 (2000)

Consoles portables• Game Boy Pocket (1996), Game Boy Color (1998), SNK Neo – Geo

Pocket (1998), Bandaï Wonderswan, : SNK Neo – Geo Pocket Color (1999), Bandaï Wonderswan Color (2000 Japon)

Jeux on - line

Consoles 6ème génération : 2001 - …? Consoles de salon : Nintendo GameCube, Microsoft Xbox (2001) Consoles portables : Game Boy Advance(2001), Gamepark Inc.

GP 32 Internet (2002 Japon), Game Boy Advance SP et Nokia N-Gage (2003)


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Nintendo

1983 : NES

nouveau jeu précédé d'une longue attente

Revirement de situation : Nintendo 64 = FPS (First Person Shooting) nouveau public : adultesprix élevés

Erreur stratégique : Nintendo = Pokémon ou Pokémon > Nintendo ?


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Game Boy Advance : recyclage de Nintendo support marketingpuissante, nombreux jeux (mais reprise des jeux

existants)Course à la réédition stratégie financière

La GameCube Réelle nouveauté chez Nintendo? design, manette,

format de CD. Annoncée par Nintendo comme une console pulvérisant

la Playstation 2…Ventes importantes, surtout au Japon


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Ne mise pas sur le on-line comme Microsoft mais reste à ce qui marche : la GBA

Complémentarité avec la GameCube

2003 : remise en question


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SEGA : Spécialiste des jeux d'arcade

Master System, 1ère console 8 bits de la marque. Débuta la guerre Sega/Nintendo.

Erreurs stratégiques trop de matériel dans des délais trop courts : Megadrive, Mega-

CD... Saturn, 32-X Console – Extension

Saturn … ms Playstation console est trop chère, les fonctions multimédias sont souvent

jugées inutiles par les consommateurs (compatible CD-Photo, CDR, CD-vidéo, ...)

produit mal adapté, vite dépassé par le concurrent, catalogue de jeux


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Dreamcast... Association avec Hitachi (pour les composants) et

Microsoft (pour le système d'exploitation) Faciliter adaptations des jeux PC vers la Dreamcast.

Dreamcast devient la 1ère console qui ressemble à un PC.

Equipée d'un modem surf sur Internet, première console à proposer le jeu on-line à l'échelle mondiale via les serveurs de Sega

le jeu on-line représente encore une part marginale du parc de jeux

Fin 2000, début 2001 : éditeur de jeux avec quel constructeur?


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Sony : Arriver vite et bien

Arrivé en 1994, a raflé le marché des consoles 32/64 bits

jeux vidéo grand public

Politique simple : une console de jeux pour TOUS et pour TOUTES, avec de nombreux jeux de qualité.

Communication (TV, radio, affichage, partenariats dans le monde) Cible : ados et jeunes-adultes.

1999, Sony recentre la majorité de son activité sur la Playstation


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répartition par tranches d'âge début 2000:

source : Playstation Magazine N°38 - janvier 2000


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Naissance de la Playstation 2

Fin août 2000, mailing ciblé pour réserver la PS2 en avant première

24 novembre 2000 : toutes les consoles sont vendues Scènes d’émeute image de marque ?

PS2 != Attentes utilisateurs ? Lecteur DVD qui fait éventuellement console de jeux ? Attentes : support puissant, fiable, dédié au jeu, abordable, titres

rapidement disponibles Mais PS2, tout est en option : carte mémoire, câble vidéo, câble de

la manette


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Microsoft : Venu du monde du PC

1996 : Microsoft rachète Exos, société spécialisée dans la fabrication de joysticks

Puis se tourne vers les Wargames

Marché sur lequel Microsoft n‘était pas présent

Association avec Sega pour la Dreamcast (Windows CE)

Mais Dreamcast = une étape avant SA console 128 bits : la Xbox


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X-Boxambition : détrôner toutes les autres consoles actuelles

et à venirPublic plus âgé

Xbox et les jeuxConsole sans jeux japonais ?Console orientée « jeux PC » ?

Prix : Europe : 480 €, Japon : 296 €1 mois après la sortie de la console baisse des prix

en Europe 299 €


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X-Box Live jeu en ligne installation facile, micro-casque

S'impose comme une console haut de gamme, technologiquement imbattable

fin 2005, début 2006 : nouvelles consoles ?


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Consoles de salon

• Sega

Dreamcast

• Sony PlayStation2

• Nintendo Game Cube

• Microsoft Xbox


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Les Consoles de salon

Présentent un rapport Performances / Prix attractif La TV fait office d’écran Production en Grandes Séries Des architectures très performantes

ps2/Xbox des conceptions « opposées »Ps2 -> un processeur spécifique mais une architecture

logicielle « ouverte » Xbox un PC « veroullié » pour exécuter uniquement les

programmes signés numériquement par Microsoft


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Les Consoles de salon

Nintendo GamecubePowerPC 750 « geko » + ATI « Filpper » (3MB cache)

Sony Playsation 2Mips III + Emotion Engine

Microsoft Xbox Intel Celeron 733 MHz CPU64 MB of RAM nVidia GeForce 3

Dreamcastprocesseur 200MHz Hitachi SH4 (360 MIPS)16MB 64-bit SDRAMPowerVR2DC (8MB 100MHz 128-bit SDRAM)


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Conception HW Ps2

Processeur MIPS de puissance modérée

Intégré dans une architecture hautement Spécialisée pour l'image et le sonDeux unités vectorielles en virgule flottante (VU0 et VU1)Bus de communication a haute performance

3 éléments SIMD connectés par des bus à haute performance


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Le processeur de la PS2

VU0 : coprocesseur du cpu

VU1 :Création des « display lists »


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Conception HW de la Xbox

Base d’un PC de puissance moyenne a sa sortie Intel Celeron 733 MHz CPU64 MB of RAM nVidia GeForce 3

Bus hypertransport

Concepts Comparable au TCPA et PaladiumUne clef secrète est gardée dans le hardware


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Environnement logiciel des consoles

PropriétaireSony Playstation (kit linux existant)GameCube

Windows Sega Deramcast Windows CEXbox windows 2000 allégé

Linux par des développeurs indépendants Dreamcast Xbox (100000 téléchargements)


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Environnement logiciel de la Xbox

Xbox intègre un Windows NT allégéPas de mémoire virtuelle

Pas de gestion de mode utilisateur / mode Noyau

Simplification • Gère un processeur • Pas de gestion des utilisateurs

Xbox Live Acces internet pour le Jeu


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Environnements de développement disponibles

Les SDK des fabricants Difficile à obtenir...

Outils GNU...

Autres SDK Metrowerks CodeWarior for GamecubeMetrowerks CodeWarior for GameBoyNécessitent les SDK des constructeurs


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Consoles portables : Monopole de Nintendo…?

Game Boy Advance

Game Boy Advance SP


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Game Boy Advance

Architecture matérielle : Processeur : ARM7TDMI à 16 MHz (RISC 32 bits)32 Ko de WRAM (Window Random Access

Memory )96 Ko de VRAM (Video RAM)Mémoire principale : 256 Ko ( WRAM externe)Processeur graphique : Intégré au processeur

principal (32768 couleurs)Résolution : 240 x 160 Son : Architecture stéréo PCMPoids140 g


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Environnement de développementLangages C et C++Compilateurs C les plus populaires : ARM/Thumb GCC,

ARM/Thumb SDT (Software Development Toolkit)GCC : compilateur gratuitARM SDT : outil accompagné du compilateur et d'une

interface de développement. Compatible avec Microsoft Windows, Sun Solaris et HP/UX.

• Visual C++ 6.0 avec le compilateur SDT


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Contraintes d’affichage : 2 modes graphiques :Modes bitmap

• Mode 3 (240 x 160 x 16 bits) : plein écran, seulement une image. Buffer linéaire (tableau de pixels)Pas très utilisé pour les animations

• Mode 4 (240 x 160 x 8 bits) : plein écran et double buffer de couleurs ( référence à une couleur de la palette) affichage 2X plus rapide, stockage 2x plus important. "double buffering animations fluides

• Mode 5 (160 x 128 x 16 bits) : beaucoup de couleurBuffer linéaire de 16 bits, possibilité d'avoir un double bufferRedimensionnement imperfections

Modes mosaïqueModes 0 à 2

• Ecran divisé en carrés de 8 x 8 pixels. (jusqu'à 1024 dans la mémoire vidéeo)

• Ecran : de 256 x 256 à 1024 x 1024 pixels


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Son PCM : Pulse Code Modulation. Format d'échantillonnage du

son mis au point par Sony et utilisé par les DAT (Digital Audio Tape), les CD audio et certains fichiers WAV . Il n'est pas compressé


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Communication : GameCube

• Comme une manette de jeu• Récupération des parties de jeux GameCube

Internet

• Connexion à un téléphone portable afin d'accéder à Internet, téléchargement de jeux (démos ou jeux complets), jeux en réseau, chat, e-mails

Multi - joueurs• 4 GameBoy Advance. Pour certains jeux, une seule cartouche suffit

pour jouer à 4.


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Game Boy Advance SP

Architecture matérielle : Processeur : 32-bit RISC32 Ko de WRAM (Window Random

Access Memory )96 Ko de VRAM (Video RAM)Mémoire principale : 256 Ko ( WRAM

externe)Ecran Rétro – éclairé TFT color LCDProcesseur graphique : Intégré au

processeur principal (32768 couleurs)Résolution : 240 x 160 Son : Architecture stéréo PCM


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Game Boy Advance SP

Dimensions : 82 x 84,6 millimètres Epaisseur : 24,3 mm Poids : moins de 150 grammes

Batterie ion-lithium rechargeable

Compatibilité et jeu en réseau jusqu'à quatre joueurs via un câble dédié

Compatible avec tous les jeux pour Game Boy et Game Boy Advance.


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…mais… Nokia N-Gage

téléphone haut de gamme ou console de jeu communicante ?

Architecture matérielle

processeur central : technologie ARM, 104 MHz.

DSP (Texas Instrument) : tâches génériques (applications bureautiques et multimédia…)

Composants Hitachi : partie téléphonie


•Large écran rétroéclairé, 4096 couleurs et 176 x 208 pixels

•Dimensions: Volume: environ 139 cm3 Taille: (longueur x largeur x épaisseur) 133,7 x 69,7 x 20,2 mm Poids: 137g

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Support des applications Java™ (Standard J2ME : Java 2 Micro Edition)

technologie SNAP (Sega Network Application Package)

Technologie Bluetooth

Nokia Audio Manager pour PC fichiers musicaux

Téléphone mobile tribande (EGSM 900 et GSM 1800/1900)

WAP, GPRS


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Communication : fonctions multimédia : accès à un lecteur MP3 et AAC, à un

lecteur vidéo de type RealOne et a un tuner FM avec possibilité d’enregistrement au format AAC

tuner digital Philips : TEA5767cartes mémoires de type MMC (MultiMedia Card)…

client mail compatible avec les protocoles IMAP, POP3, SMTP et MIME2

Navigateur XHTML compatible avec le SMS de dernière génération et le MMS

(MultiMedia Messaging) deux prises mini-jack pour brancher le kit piéton, ou séparément un

casque et un micro ainsi qu'une prise USB compatible avec la norme 1.1.

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Accessoires

GameBoy Playermodule à connecter à la base de la GameCube

jeux des consoles GameBoy (Advanced et Color)


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GP 32 de Game ParkSortie uniquement en Corée

Wonderswan Color

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Génération future

PSX ? présentée au CEATEC JAPAN 2003

Fonctionnalités de la Playstation 2, pourra graver les DVDs, enregistrer la télévision Directement reliée à Internet

La console de base : disque dur de 160 GoVersion équipée d'un disque dur de 250 Go

Phantom (Infinium Labs)prévue pour être connectée en permanence à un réseau haut débit


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Avant la PS3 …

partenariat exclusif entre Sony et Wanadoo. Depuis le 1er octobre 2003 : pack eXtense-PlayStation 2 Modem ADSL Wi-Fi et adaptateur réseau Ethernet pour PS2. S'adresse aux joueurs qui ne possèdent pas de connexion ADSL. Les possesseurs de PC pourront se contenter de l'adaptateur

Ethernet pour mettre en réseau leur console via n'importe quel fournisseur d'accès ADSL

Lancement, en mars 2004, d'un disque dur pour PlayStation 2 Capacité de 40 Go Lecture de MP3, affichage de photos sur TV


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PS 3 ?

Consortium entre Sony, Toshiba et IBM

Selon des rumeurs il veulent « casser la loi de moore » : 1 Tflop ~ 100 P4

Un investissement colossal 400 Ingénieurs sur 5 ans

Comment ???


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Nom de code : « Cell »

Pour arriver a de telles performances « Super-computer on a chip »Modulaire, universel


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COMPOSITION D'UNE «CELL »

CellPU

DMAC

APU

APU

8

PE

APU256

Inst

ruct

ion

128Register

s128 bits

384

Floating Point Units128

384

Integer Units128

1024

128 bits

Memoire Locale128 kb


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Le Processeur de la ps3

PU

DMAC

APU

APU

8x

PU

DMAC

APU

APU

8x

PU

DMAC

APU

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8x

PU

DMAC

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PU

DMAC

APU

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PU

DMAC

APU

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8x

PU

DMAC

APU

APU

8x

PU

DMAC

APU

Pixel engine

4x

Image Cache

CRTC

IOASIC

VidéoMémoire Externe

DRAM DRAM


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Les CELLs Logicielles

Architecture hautement distribuée

Les cells logicielles sont migrantes

Header

Global Unique ID

# APUs Needed

Sandbox Size

ID of prev. Cell

VID load addr LSaddr

VID load addr LSaddr

VID kick PC

VID kick PC

APU Program

APU Program

Data


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OS pour la ps3

Os propriétaire comme sur la ps2Peu probable car les coûts de développement deviennent

excessifsNécessité d'intégration dûe à la migration des « Cells

logicielles » Linux ?

IBM a une très grande expertise de Linux IBM est l’un des principaux acteurs du développement du

noyau linux Sony propose déjà un kit linux pour la PS2 Avril 2003: Un vice président de CA annonce que Sony

évalue de près linux ...


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Quelles utilisations ?

« We plan to use the cell chips in other things besides the PlayStation 3 »

« IBM will use it in servers, and Toshiba will use it in consumer devices. You'd be surprised how much we are working on it now. »

« The home server and the PS 3 may be the same thing »

(Kunitake Ando, president and chief operating officer of Sony)


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Future Xbox

Peu d’informations

Probablement une carte vidéo de chez ATI ATI a racheté ARTX

Peut être un processeur de chez TransmetaPermettrait d’avoir un processeur qui traite directement

les instructions DirectX

Sûrement un Windows embarqué Probablement plus de fonctionnalités qu’actuellement


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Tapwave

ZodiacProcesseur Motorola i.MX1 ARM9Accélérateur graphique ATI ImageonPalm 5 OSRésolution : 480x320 pixels, 64 000 couleurs

Système PALM OS programmes palmTechnologie BluetoothLecteur MP3, DIVX, AVI, Quicktime, MPEG


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http://www.mobenta.com/images/news/tapwave-compare-big.jpg


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Console portable Sony : PSP

jeux, musique, vidéos Spécifications :

écran TFT LCD 480 x 272 pixels: moniteur de 4,5’’ format 16/9ème Codec vidéo MPEG4 LCD 16/9ème technologie Universal Media Disc (UMD) microprocesseur MIPS R4000 32 bits, 8 Mo de mémoire centrale, microprocesseur Bus 128 bits doté d'une largeur de bande de 2,6 Go/sec. moteur graphique :

• bus 256 bits, avec 2 Mo de VRAM • taux de remplissage : 664 millions de pixels / s (33 millions de polygones

texturés et éclairés / s) principe NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) un joystick analogique Connectique :

• connecteur USB 2.0,• port infra-rouge,• connexion réseau sans fil


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UMD : Universal Media Disc

• nouveau format de disque qui sera utilisé notamment par la nouvelle console portable PSP.

• disque optique de 60 mm à deux faces • capacité de stockage de données

s'élève à 1,8 Go.

• l'UMD est capable de stocker trois fois plus de données qu'un disque PS one : environ 2 heures de vidéo à haute résolution qualité DVD


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Comparaisons entre consoles

Des Architectures très différentes

Des politiques commerciales également très différentes

Les constructeurs veulent garder le contrôle de ce que l'on peut développer pour leur matériel


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Comparaisons entre consoles et Pc

Le Coût d'achatMoins élevé pour les consoles

Les Performances Consoles : large choix de jeux, bien adaptées pour les

jeux de sport Les Limitations d'usage du matériel

PC : autres utilités que le jeux• plus de possibilité pour les jeux en ligne, les jeux multi –

players, plus facilement mis à jour• Jeux de stratégie, stratégie temps réel et jeux de simulation

Consoles : • Utilisation encore limitée, capacité de jeux multi – player limitée


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Enjeux

Piratage Comment survivre face à Microsoft et Sony ? Rapports à l’audio – visuel

licences des jeux ( Harry Potter, NBA, Star War, Mario, Final Fantasy, Pokemon, …)

Nouvelles technologies On – line L'avenir de l'ordinateur de poche est-il mobile ?


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Conclusion et Perspectives

Volonté des fabricants de limiter l’utilisation du matériel Peur de « casser » le marché du PC

Prochaine génération?Course à la compétitivité Course aux Fonctionnalités Réduction des coûts Réel chalenge pour le PC Et les Set top Boxes ( Windows media center ... )

Les consoles portables Intègrent un maximum de fonctionnalitésKits de développements accessibles plus facilement


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Informations techniques

Informations techniques www.arstechnica.comwww.anandtech.com

Hardware de la Xbox, http://ece.gmu.edu/crypto/ches02/talks_files/Huang.pdf

Hardware CELLhttp://home.btconnect.com/cell/CELL.ppt

Le web sur playstyation2 http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/3053127.stm http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/3170392.stm


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E. Genty, M. Zaffagni, « Micro, consoles, terminaux : les machines branchées internet », Micro Hebdo, 16/11/2000

C. Guillemin, L. Gaubert, « Xbox Live, l'arme de Microsoft pour domestiquer l'internet dans les salons », ZDNet France, 14 mai 2003


Les consoles de jeux : plate – formes de développement

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