Analise isto: Os próximos consoles de geração (parte 9) [ATUALIZADO]
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Analyse This: The Next Gen Consoles (Part 9) [UPDATED]
So, the Xbox Series X is mostly unveiled at this point, with only some questions regarding audio implementation and underlying graphics...
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Analise isto: Os próximos consoles de geração (parte 9) [ATUALIZADO]
Completo: http://hole-in-my-head.blogspot.com/2020/03/analyse-this-next-gen-consoles-part-9.html
Portanto, o Xbox Series X é apresentado principalmente neste momento, restando apenas algumas perguntas sobre a implementação de áudio e a arquitetura gráfica subjacente. O PS5 é parcialmente revelado com perguntas sobre composição física e "custos" do sistema operacional. Quero colocar aqui uma ressalva de que essas são discussões técnicas muito complicadas - não sou especialista e é possível que tenha entendido mal algo, mas, sempre que possível, tomo minhas informações de várias fontes e pontos de vista para entender um problema. uma abordagem de cima para baixo e de baixo para cima - algo que acho que você pode ver nos meus meandros.
Vamos dar uma olhada no que cada sistema confirmou e como essas especificações podem afetar a experiência do usuário ...
Se você deseja uma descrição simples das especificações, a Eurogamer , via Digital Foundry , tem os melhores artigos sobre o assunto, IMO. Em vez disso, vou aprofundar as três a quatro maneiras pelas quais os consoles são diferentes e como acho que isso afeta o desempenho relativo deles. Mas existem grandes diferenças entre os dois consoles?
Ouvimos há meses que não há muito entre os dois dispositivos da Microsoft e da SONY, com "fontes" nos dois lados do argumento alegando que cada console tem uma vantagem em cenários específicos. Incontroversavelmente, a Microsoft tem os recursos gráficos mais eficientes, com 1,4x a composição física do núcleo da GPU do Playstation 5. Isso é apenas parte da história, com o PS5 rodando no mínimo 1,2x mais rápido que o Series X na maioria dos cenários de carga de trabalho. Isso reduz a vantagem do SX (em termos de potência computacional pura e média da GPU) para cerca de 1,18x-1,2x a do PS5.
Mas e a CPU? Executando o mesmo cálculo simples de taxa, você pode descobrir que o SX é 1,02x - 1,10x mais poderoso que o PS5, dependendo do cenário. Não é uma grande diferença, na verdade ... e a CPU / GPU deve exibir praticamente o mesmo recurso definido nos dois consoles.
No entanto, todos e seus cães estão conversando sobre as GPUs e há muito tempo: não é tão interessante para mim neste momento até que mais de suas arquiteturas subjacentes sejam reveladas. Essas três a quatro coisas que são mais interessantes para mim são:
- RAM
- I / O
- Velocidade e função SSD
- Hardware de áudio
Infelizmente, não temos todas as informações sobre a implementação do hardware de áudio do SX, o que significa que ainda não podemos fazer uma comparação adequada entre os dois consoles. Então, vamos começar com a configuração da RAM.
RAM
Deixe-me colocar isso sem rodeios - a configuração de memória na Série X é sub-ideal.
Entendo que há rumores de que o SX tinha 24 GB ou 20 GB em algum momento no início de seu processo de design, mas os vazamentos confiáveis sempre apontaram para 16 GB, o que significa que, se esse era o caso, era muito cedo no desenvolvimento do console. Então, com o que estamos (e desenvolvedores) presos? 16 GB de GDDR6 a 14 GHz conectados a um barramento de 320 bits (ou seja, controladores de memória de 5 x 64 bits).
A Microsoft está promovendo a configuração assimétrica de 10 GB a 560 GB / se 6 GB a 336 GB / s como bônus, mas é mais ou menos isso . Já tivemos essa situação específica pelo menos uma vez na forma do NVidia GTX 650 Ti e uma situação semelhante na forma do 660 Ti . Ambas as placas sofriam de uma configuração assimétrica, afetando a memória quando a parte "simétrica" da interface estava "cheia".
Configurações de memória intercalada para a configuração de memória assimétrica do SX, um valor médio e a configuração de memória simétrica do PS5 ... Você pode ver que, em geral, o PS5 tem vantagem em produtividade pura e consistente ...
Agora, você pode estar se perguntando o que quero dizer com "cheio". Bem, tudo se resume a duas coisas: primeiro, ao contrário de alguns comentaristas podem acreditar , a largura de banda máxima da interface é limitada aos controladores de 320 bits e à interface correspondente de 10 chips x 32 bits / pino x 14 GHz / Gbps da interface. a memória GDDR6.
Isso significa que a largura de banda máxima teórica é de 560 GB / s, não de 896 GB / s (560 + 336). Em segundo lugar, a memória deve ser intercalada para funcionar em um determinado tempo de relógio para melhorar o paralelismo da configuração. A intercalação é o motivo pelo qual você não recebe um único chip de RAM de 16 GB; em vez disso, temos vários chips de 1 GB ou 2 GB, porque é muito mais eficiente. A HBM é uma história diferente porque as matrizes são paralelas a vários canais por pino e é possível executar várias frequências em cada chip de uma pilha, ao contrário do DDR / GDDR, que deve ter todos os chips rodando na mesma frequência.
No entanto, o que isso significa é que você precisa ter simetria do espaço de endereço para intercalar a RAM, ou seja, todos os seus chips apresentam a mesma "capacidade" de memória para que funcione. Observando o diagrama acima, você pode ver a configuração do SX, os primeiros 1 GB de cada chip de RAM são intercalados em toda a interface de memória de 320 bits, dando origem a 10 GB operando com uma largura de banda de 560 GB / s, mas e quanto ao outros 6 GB de RAM?
Esses dois bancos de três chips de cada lado do processador abrigam 2 GB por chip. Como é acessado esse 1 GB extra? Ele não pode ser acessado ao mesmo tempo que os primeiros 1 GB, porque a interface de memória está saturada. O que acontece, em vez disso, é que o controlador de memória deve "alternar" para o espaço endereçável intercalado coberto por essas partes de 6x 1 GB. Isso significa que, para a memória "mais lenta" de 6 GB (na realidade, não é mais lenta, mas menos ampla), a interface de memória deve endereçar isso em um ciclo de clock separado, se quiser ser acessada em toda a largura do barramento disponível.
A conseqüência disso pode ser bastante complicada, dependendo de como a Microsoft elaborou sua arquitetura de barramento de memória. Pode ser uma "chave" completa, na qual, em um ciclo de relógio, a interface de memória usa a porção intercalada de 10 GB e, no ciclo de relógio seguinte, acessa a porção de 6 GB. Essa implementação teria o efeito de calcular a média da largura de banda efetiva para toda a memória. Se você calcula a média desse acesso, obtém 392 GB / s para a porção de 10 GB e 168 GB / s para a porção de 6 GB por um determinado período de tempo, mas os ciclos individuais serão contados em toda a largura de banda.
No entanto, há outro cenário com a memória sendo atribuída a cada parte com base na disponibilidade. Nessa configuração, a largura de banda da memória (e acesso) depende da quantidade de RAM em uso. Abaixo de 10 GB, a RAM sempre funcionará a 560 GB / s. Acima de 10 GB de utilização, a interface de memória deve começar a alternar ou dividir o acesso às partes da memória. Não sei se é tecnicamente possível acessar duas partes intercaladas diferentes da memória simultaneamente usando os dois canais de 16 bits do chip GDDR6, mas se fosse (e o padrão parece permitir isso ), você terminaria com as mesmas larguras de banda de memória que o cenário "médio" mencionado acima.
Se a Microsoft conseguisse acessar e desacoplar simultaneamente chips individuais das partes intercaladas da memória por meio de seu controlador de memória, teoricamente você poderia empurrar o acesso para uma balança assimétrica, podendo alternar entre 560 GB / s puros por 10 GB de RAM e um misturou 224 GB / s de 4 GB da mesma porção e 336 GB / s completos da porção de 6 GB (também na foto acima). Isso parece improvável para minha compreensão de como as coisas funcionam e é indesejável do ponto de vista técnico em termos de acesso à memória de jogos e também de design de arquitetura.
Em comparação, o PS5 possui uma largura de banda estática de 448 GB / s para todos os 16 GB de GDDR6 (também operando a 14 GHz, em uma interface de 256 bits). Sim, o SX possui 2,5 GB reservados para as funções do sistema e não sabemos quanto o PS5 reserva para essa funcionalidade semelhante, mas isso não importa - o Xbox SX possui apenas 7,5 GB de memória intercalada operando a 560 GB / s para utilização do jogo antes que ele comece a "diminuir" a largura de banda efetiva da memória abaixo da do PS5 ... ou o SX possui uma largura de banda média de memória mista sempre abaixo da linha de base do PS4. Qualquer uma das opções coloca o SX em desvantagem em relação ao PS5 para jogos com mais memória e o último coloca em desvantagem o tempo todo.
O SSD personalizado do Xbox ainda não foi totalmente esclarecido, mas a maioria dos dispositivos no mercado para PCIe 4.0 opera em uma interface de 8 canais ...
I / O e armazenamento
Passando para o acesso de I / O e SSD, estamos diante de um cenário semelhante - embora a Microsoft não tenha feito nada abaixo do ideal aqui, eles apenas têm uma interface mais lenta.
A RAM GDDR6 de 14 GHz opera em torno de 1,75 GB / s por pino, por chip (14 Gbps [32 pinos de dados por chip x 10 chips fornece uma largura de banda potencial total de 560 GB / s - correspondente à interface de 320 bits]). Originalmente, eu estava preocupado com o fato de estar muito próximo da largura de banda total do SSD, mas a Microsoft atualizou para uma interface de leitura de 2,4 / 4,8 GB / s com o SSD, o que é, em teoria, suficiente para utilizar o equivalente a 1,7% de 5 Chips GDDR6 que carregam os dados descompactados em paralelo a cada segundo, deixando muita sobrecarga para operações adicionais nesses chips e os 6 chips restantes livres para operações completamente separadas. (4,8 GB / 5 (1 GB) chips / 1,75 x 32 GB / s)
Em comparação, a SONY pode utilizar o equivalente a 3,2% da largura de banda de 6 chips GDDR6, em paralelo, por segundo (chips de 9 GB / 5 (2 GB) /(1.75x32 GB / s)) devido à combinação de um espaço de endereçamento intercalado e maior capacidade de RAM unificada (ou seja, todos os chips têm capacidade de 2 GB, portanto, diferentemente do SX, a interface não precisa usar mais chips [ou parte de sua largura de banda total] para armazenar a mesma quantidade de dados).
Revertendo isso para o conjunto unificado de memória, o SX pode utilizar 0,86% da largura de banda total dos pinos, enquanto o PS5 pode usar 2,01% da largura de banda total dos pinos, tudo isso coloca o SX em pouco menos da metade do desempenho teórico (proporção de 0,42) do PS5 para mover coisas do armazenamento do sistema.
Infelizmente, não sabemos o IOPS de leitura aleatória para nenhum dos console, pois esse número refletirá com mais precisão o desempenho do mundo real das unidades, mas seguindo as figuras acima, isso significa que o SX pode preencher a RAM com dados brutos (2,4 GB / s) em 6,67 segundos, enquanto o PS5 pode preencher a RAM (5,5 GB / s) em 2,9 segundos, novamente, 2,3x a taxa do SX (esta é literalmente a taxa inversa da comparação acima com os dados descomprimidos).
No entanto, essa não é a história completa. Também precisamos examinar as soluções de I / O personalizadas e outras tecnologias que os fabricantes de console colocaram no local para superar muitos gargalos e limitações em potencial:
Os recursos de descompressão e o gerenciamento de I / O de ambos os consoles são impressionantes, mas novamente, a SONY supera a Microsoft com o equivalente de 10 a 11 núcleos de CPU Zen 2 a 5 núcleos em puro poder de descompressão. Essa otimização da SONY realmente tira toda a pressão da CPU, permitindo que ela seja quase totalmente focada no programa do jogo e nas funções do sistema operacional. Isso significa que o PS5 pode mover dados compactados de até 5,5 GB / s do SSD e o chip de descompactação pode descompactar até 22 GB / s desses dados compactados de 5,5 GB, dependendo da compressibilidade dos dados brutos subjacentes (com 9 GB como um valor limite inferior).
Taxas de preenchimento de dados para toda a configuração de memória de cada console; o PS5, sem surpresa, supera o SX ... * Usei o valor "bônus" de 20% para o algoritmo de compactação BCPack do SX.
Enquanto isso, o SX pode mover até 4,8 GB / s de dados compactados do SSD e o chip de descompressão pode descompactar até 6 GB / s de dados compactados. No entanto, a Microsoft também possui um algoritmo de descompressão específico para dados de textura * chamado BCPack (uma evolução dos formatos BCn ) que pode potencialmente adicionar outros 20% de compressão além do alcançado pelo algoritmo Kraken do PS5 (que este engenheiro estima em 20-30 % fator de compressão). No entanto, essa não é uma comparação de maçãs para maçãs, porque isso ocorre em dados não compactados, enquanto o PS5 deve estar usando uma forma de RDO que o mesmo especialista calcula preencherá a lacuna na compactação de dados de textura quando combinada com o Kraken. Portanto, em nome da justiça e da falta de informações, deixarei apenas as estatísticas confirmadas dos fabricantes de hardware e não especulo sobre outras vantagens potenciais de compactação.
Embora o SFS não ajude no carregamento de dados do SSD, ele ajudará no gerenciamento de dados na RAM, potencialmente permitindo o recarregamento menos frequente dos dados na RAM - o que aumentará a eficiência do sistema, em geral - algo que é impossível medir até o momento - especialmente porque o PS5 também terá sistemas para gerenciar dados de maneira mais inteligente. **
Essa capacidade, combinada com o acesso consistente a toda a memória do sistema, permite que o PS5 tenha um design de nível mais detalhado na forma de geometria, modelos e malhas. Alexander Battaglia disse que esse aumento de velocidade não levará a mundos abertos mais detalhados, porque a maioria dos mundos abertos se baseia em variações obtidas por meio de métodos procedimentais. No entanto, na minha opinião, isso não é totalmente verdadeiro ou preciso.
A maioria dos jogos de mundo aberto utiliza conteúdo processual sobre geometria estática e malhas. Pense em Assassin's Creed Odyssey / Origins, Batman Arkham City / Origins / Knight , Red Dead Redemption 2 , GTA 5 ou Subnautica. Todos eles são mundos abertos, todas as suas "variações" são pequenos aspectos extraídos de uma obra de arte pré-fabricada padrão - seja apenas uma troca de paleta ou composição de modelo. O único jogo de mundo aberto que é fortemente gerado processualmente em que consigo pensar é o No Man's Sky . Mesmo jogos como Factorio ou Satisfactory não seguem o caminho de No Man's Sky ...
Na maioria dos jogos, a geração procedural ainda é uma grande minoria da geração de conteúdo. Os desenhos de textura e geometria são a grande maioria dos dados exigidos do disco. Mesmo em jogos como o No Man's Sky, existem malhas que são compostas ou até mesmo inteiramente desenhadas a partir do disco.
O SSD da série X realmente parece que pode ser substituído ... embora você precise desmontar o console inteiro para poder fazer isso...
Observando o desempenho dos dois consoles nos jogos de última geração, você verá que são necessários 830 milissegundos no PS5, em comparação com 8.100 milissegundos no PS4 Pro para o Spiderman carregar, enquanto o State of Decay 2 leva uma média de 9775 milissegundos para carregar no SX em comparação com 45.250 milissegundos no One X. ( Vídeos aqui ) Isso representa uma melhoria de 9,76x no PS5 e 4,62x no SX ... e isso é para os jogos de última geração que nem sequer consomem tanta memória RAM quanto Eu esperaria por títulos da próxima geração.
Aqui, tentei estimar o uso de RAM de cada jogo com base no tempo necessário para trocar o conteúdo da RAM e, portanto, a sessão do jogo. Podemos ver que o State of Decay 2 tem alguns problemas de sobrecarga - talvez não esteja totalmente otimizado para este cenário ... este é um modelo simples e não é preciso para o conteúdo real da RAM do sistema, já que estou apenas dividindo por 2, mas isso nos dá uma observe os possíveis gargalos no sistema de I / O do SX.
Agora, isso realmente não é um teste justo e não é necessariamente uma indicação "verdadeira" do desempenho de qualquer console, mas estes são os exemplos que as duas empresas estão lançando para que possamos consumir e entender. Por que talvez não seja uma indicação verdadeira de seu desempenho? Bem, combinando os números acima para o desempenho do SSD, você obteria (2,4 GB / s) x 9,78 segundos = 23,4 GB de dados brutos ou (4,8 GB / s) x 9,78 segundos = 46,9 GB de dados compactados ... que são ambos impossíveis. O State of Decay 2 não envia (e não pode) enviar tantos dados para a memória para o jogo carregar. Sem mencionar que a troca de jogos no SX leva aproximadamente a mesma quantidade de tempo ... Portanto, é '
Em comparação, a demonstração do Spiderman é (5,5 GB / s) x 0,83 s = 4,6 GB ou (9 GB / s) x 0,83 s = 7,47 GB, sendo ambos plausíveis. No entanto, como não conheço a pegada de memória real do Homem-Aranha, não sei qual número é preciso.
Esta é uma implementação realmente interessante do uso de um envelope de poder para determinar a atividade em todo o molde ...
Hardware de áudio
Na minha opinião, o "pixel" está bem e verdadeiramente morto. A maioria dos jogadores de PC no mundo joga na resolução 1080p. A maioria das TVs nas casas das pessoas é 720-1080p. 4K é uma minoria vasta - sim, é claro que está ganhando terreno à medida que as pessoas substituem suas telas, mas o ponto é que a maioria das pessoas está feliz com sua configuração atual e não vê o bônus adicional de atualizar desnecessariamente a resolução ou o tamanho da configuração da tela .
Infelizmente, a Microsoft empurrou seus recursos de áudio muito menos do que a SONY - presumo que não era um grande foco do console; eles decidiram se concentrar em traçado de raios, taxa de transferência gráfica, taxa de atualização variável, modo de baixa latência automática e HDR. Se você não usar o poder de rasterização adicional ao definir uma resolução mais alta, ao invés de optar por otimizações que permitem renderizar em resoluções mais baixas e aumentar a escala, por que se preocupar em modelar o console em torno desse poder de processamento?
Em comparação, a SONY nem mesmo nomeou a saída HDR, como a Microsoft, com áudio 3D.
O que sabemos sobre a solução de áudio do SX é que é um bloco de hardware de áudio personalizado que gera sinais compatíveis nos codecs Dolby Atmos, DTS: X e Windows Sonic. Esse hardware manipulará a propagação e difração de ondas, mas não o vinculou oficialmente (até onde posso encontrar) ao mecanismo de rastreamento de raios na GPU.
A SONY, por outro lado, foi all-in em sua implementação de áudio. Eu havia especulado anteriormente que a solução de áudio poderia se basear no TrueAudioNext da AMD e em seus núcleos de CU da GPU. Pensando nisso, presumi que os projetistas de console forneceriam um subconjunto de sua contagem total de UCs na GPU para essa função. Em vez disso, a SONY modificou as unidades de CU do design da AMD para torná-los mais parecidos com as SPUs da arquitetura Cell do PS3 (sem cache SRAM, acesso direto aos dados do controlador DMA através da CPU / GPU e voltando novamente à memória do sistema). Não sabemos quantas UCs alteradas estão presentes nesse mecanismo Tempest, mas a SONY disse que a energia computacional do SIMD é equivalente a todo o CPU Jaguar de 8 núcleos que estava no PS4.
Essencialmente, a SONY decidiu reduzir a quantidade de UCs de pleno direito disponíveis para a GPU, a fim de fornecer esta solução de áudio. Isso também significa que o processamento de som do PS5 consumirá menos energia da CPU do sistema em comparação com o SX - o que, novamente, conta contra o SX em termos de recursos disponíveis para a execução de jogos.
Eu acho que vou ter mais sobre isso, pois os recursos são totalmente revelados.
A implementação do RT da SONY pode se espalhar por muitos sistemas diferentes ...
Conclusão
Os números são claros - o PS5 possui largura de banda e silício de I / O para otimizar a transferência de dados entre todos os vários elementos de computação e armazenamento, enquanto o SX tem algumas implementações subótimas combinadas com mecanismos de previsão realmente inteligentes, mas estes, de acordo com o que foi anunciado pela Microsoft, tem um desempenho abaixo das especificações do PS5. Certamente, a GPU pode ser muito maior no SX, mas o próprio sistema não pode fornecer tantos dados para que essa computação ocorra.
Sim, o PS5 tem uma GPU mais estreita, mas o sistema que suporta essa GPU é muito mais forte e mais alinhado com o que a GPU espera que lhe seja entregue.
Além disso, a solução de áudio no PS5 também alivia a sobrecarga de processamento da CPU, permitindo que ele se concentre no executável do jogo. Tenho certeza de que o SX tem maneiras de descarregar o processamento de áudio para seu próprio hardware personalizado, mas duvido seriamente que ele tenha a) a mesma latência dessa solução, b) recursos iguais ou c) a capacidade de ser alterado por meio de atualizações de código posteriormente.
Por outro lado, o SX tem a GPU maior e mais ampla, mas, considerando todas as soluções técnicas que estão sendo implementadas para renderizar jogos com uma resolução menor do que a resolução final de saída e fazer com que pareçam tão boas, pressionar mais pixels realmente importa?
