Playstation 5 a fondo: especificaciones y capacidades

Finalmente Sony decidió revelar las tan esperadas especificaciones de su nueva consola, la Playstation 5. A través de una transmisión en vivo realizada en el canal de YouTube de Playstation, Mark Cerny, arquitecto de sistemas, presentó varias características de la nueva generación del videojuego de Sony. Los puntos principales tratados en la transmisión fueron las capacidades de la GPU de la PS5, la forma en que la SSD ayudará a cumplir el sueño de la próxima generación de consolas, cómo manejará Sony la expansión de la capacidad de almacenamiento y el audio 3D de alta fidelidad usando un nueva tecnología llamada Tempest 3D Audio Engine.

La presentación de Sony se preocupó por la visión del camino que tomarán las consolas, tratando de innovar en varios aspectos para llevar al máximo una mejor experiencia de juego. La idea es llevar la sensación de los jugadores al siguiente nivel de inmersión, dando un gran paso con respecto a la generación anterior de consolas, la Playstation 4. Para eso, se crearon varias formas de hacer que la consola sea más eficiente en términos de potencia de procesamiento, ahorro de energía, velocidad de transferencia de datos e incluso un nuevo enfoque para el audio de los juegos.

Las especificaciones

Los jugadores han esperado mucho tiempo, con mucha ansiedad, este momento. Porque mucho se habló de lo poderosa que sería la PS5, donde se demostraron tiempos de carga, resolución, alianzas con AMD, pero la compañía nunca se permitió cruzar la delgada línea entre lo que podría ser y lo que realmente es. Aunque el enfoque de la presentación de Mark fue el SSD y Audio Tempest, que son muy interesantes, primero hablemos del resto de las especificaciones.

Anteriormente se sabía que la Playstation 5 tendría una CPU que usaría la tecnología Zen 2 de AMD. Sin embargo, ahora se ha desvelado su capacidad real y se trata de un procesador de 8 núcleos físicos (16 hilos) funcionando a 3,5Ghz. Según Mark, esta velocidad estaría limitada por el consumo de energía y la producción de calor, y que pensando en ello, la empresa dijo que la frecuencia bajo ciertas condiciones podría ser menor, para optimizar el funcionamiento de la consola.

Consulte la tabla de especificaciones a continuación:

La GPU personalizada AMD RDNA 2 tiene 36 CU (unidades de cómputo) que se ejecutan a una frecuencia limitada de 2,33 Ghz, logrando un rendimiento máximo de 10,28 TF. Sin embargo, si bien esta frecuencia es el límite y también la velocidad típica, esta velocidad puede disminuir según las actividades requeridas por el contenido que se ejecuta en la consola. La PS5 usa un reloj de impulso, pero al mismo tiempo es importante recordar que el rendimiento de la arquitectura RDNA supera con creces lo que son capaces de hacer la PS4 o la PS4 Pro, en comparación con la arquitectura anterior.

La frecuencia variable en PS5 (boost)

Este es un punto realmente importante para entender cómo funciona la Playstation 5. El uso de frecuencias variables para la CPU y la GPU se llama boost, sin embargo, la tecnología no tiene el mismo comportamiento que la que encontramos en computadoras o teléfonos inteligentes. La PS5 recibe una cantidad limitada de energía que está vinculada a los límites térmicos del sistema de refrigeración. Según Marcos:

"Es un paradigma completamente diferente. En lugar de funcionar a una frecuencia constante y permitir que la potencia varíe en función de la carga de trabajo, funcionamos esencialmente a una potencia constante y permitimos que la frecuencia varíe en función de la carga de trabajo".

Un monitor interno analizará las cargas de trabajo de la CPU y la GPU y realizará ajustes de frecuencia. Aunque cada chip de silicio tenía características de temperatura y potencia ligeramente diferentes, el monitor se basará, según Mark, en el modelo del SoC (chipset del sistema), para obtener una referencia estándar para todas las Playstation 5 producidas.

"En lugar de observar la temperatura real de la matriz de silicio, observamos las actividades que realizan la GPU y la CPU y establecemos las frecuencias en función de eso, lo que hace que todo sea determinista y repetible. Mientras estamos en eso, estamos También usamos la tecnología SmartShift de AMD y enviamos toda la potencia de la CPU no utilizada a la GPU para que pueda exprimir algunos píxeles más".

Esta idea es muy interesante y es completamente opuesta a las decisiones de diseño tomadas por Microsoft en Xbox Series X. Esto significa que los desarrolladores deberán estar atentos a posibles picos en el consumo de energía que pueden afectar los relojes y disminuir la frecuencia. Sin embargo, para Sony, esto significa que la PS5 podrá alcanzar frecuencias de GPU mucho más altas de lo esperado.

Aunque Mark no quería hacer comparaciones, planteó el siguiente escenario hipotético: un núcleo de gráficos de 36 CU funcionando a 1 GHz frente a un núcleo de gráficos de 48 CU funcionando a 750 MHz. Ambos logran ofrecer 4,6TF de rendimiento computacional, pero Mark dice que la experiencia no sería la misma.

"El rendimiento es notablemente diferente porque 'teraflops' se define como la potencia de cómputo del vector ALU. Esta es solo una parte de la GPU, hay muchas otras unidades, y estas otras unidades funcionan más rápido cuando la frecuencia de la GPU es más alta. A los 33 % de frecuencia más alta, la rasterización es un 33% más rápida, el procesamiento del búfer de comando es mucho más rápido, las cachés L1 y L2 tienen un ancho de banda mucho mayor, etc.

Marcos agrega:

"El único inconveniente es que la memoria del sistema está un 33 % más alejada en términos de ciclos, pero la gran cantidad de beneficios compensa con creces eso. Como dice un amigo mío, una marea alta levanta todos los barcos. Es más fácil usar 36 CU en paralelo que usar 48 UC: cuando los triángulos son pequeños, es mucho más difícil llenar todas esas UC con trabajo útil".

Básicamente, Sony dijo que una GPU más pequeña puede ser más ágil. Mark admite que las soluciones finales desarrolladas para la PS4 podrían no haber sido tan buenas, pero el concepto actual de funcionar con una cantidad determinada de energía hace que la disipación de calor sea mucho más fácil de manejar, a pesar de las impresionantes velocidades de reloj de la CPU y de la GPU.

El núcleo gráfico de la PS5

Cuando se trata de procesamiento de gráficos, la Playstation 5 es capaz de ofrecer una potencia inmensa, sin embargo, hay una advertencia para que los desarrolladores lo obtengan de manera óptima. La pregunta más grande que cuelga es la pregunta sobre el comportamiento de la consola cuando el procesador llega a su límite de energía y su reloj se cae. Según Mark, la CPU y la GPU no siempre funcionarán a 3,5 Ghz y 2,33 Ghz respectivamente.

"Cuando llega el peor juego, se ejecutará a una velocidad de reloj más baja. Pero no mucho más baja, para reducir la potencia en un 10% solo se necesita una reducción de frecuencia de un pequeño porcentaje, por lo que espero que cualquier downclock sea mucho más pequeño", explica. "A fin de cuentas, el cambio a un enfoque de frecuencia variable mostrará ganancias significativas para los jugadores de PlayStation".

En términos de características, Mark nos muestra similitudes con otros productos de AMD basados ​​en la tecnología RDNA 2. Un nuevo bloque conocido como Geometry Engine brinda a los desarrolladores un gran control sobre los triángulos y otras formas primitivas, así como una fácil optimización para la selección de geometría. La capacidad también funciona para crear "sombreadores primitivos", que parece ser algo similar a lo que encontramos en Nvidia Turing y las próximas GPU RDNA 2.

Aunque Mark no mencionó tecnologías como el soporte de aprendizaje automático o el sombreado de tasa variable, la Playstation 5 sin duda tiene trazado de rayos acelerado por hardware a través de su Intersection Engine, que según el ingeniero arquitecto está "basado en la misma estrategia que la próxima PC de AMD. Las GPU usarán". Con una implementación similar a la de RDNA, la PS5 podrá implementar reflejos, oclusión ambiental, sombras, iluminación global, etc. de la misma forma que RT.

SSD y la próxima generación de consolas

Sony pretende ofrecer una experiencia completamente diferente con esta nueva generación de consolas a través de su SSD personalizado. Para ofrecer una mejora de dos órdenes de magnitud en el rendimiento de la velocidad de transferencia de datos, se requería un hardware extremadamente personalizado para trabajar en armonía con el procesador. En esta memoria flash contamos con módulos SSD que utilizan una interfaz de 12 canales, consiguiendo una velocidad de 5,5GB/s y una capacidad de almacenamiento de 825GB.

El controlador se conecta al procesador principal a través de una interconexión PCI Express 4.0 de cuatro carriles y contiene una serie de bloques de hardware diseñados a medida para evitar cuellos de botella en SSD. Para lograr un rendimiento superior, existen seis niveles de prioridad, lo que permite a los desarrolladores priorizar la entrega de datos según las necesidades del juego.

El controlador anterior es compatible con la descompresión de hardware no solo para el ZLIB estándar de la industria, sino también para el formato Kraken de RAD Games Tools, que proporciona un 10 % más de eficiencia de compresión. Con una tasa de transferencia de 5,5 GB que equivale a ocho o nueve gigabytes efectivos por segundo, el sistema tiene mucha potencia. Marcos dice:

"Por cierto, en términos de rendimiento, este descompresor personalizado equivale a nueve de nuestros núcleos Zen 2, eso es lo que se necesitaría para descomprimir el flujo de Kraken con una CPU convencional".

Un controlador DMA dedicado dirige los datos exactamente donde deben estar, mientras que dos procesadores personalizados dedicados asignan memoria y E/S. Además, todavía existen mecanismos de coherencia para organizar todo el procesamiento.

"La coherencia aparece en muchos lugares, probablemente el mayor problema de coherencia son los datos obsoletos en los cachés de GPU. Borrar todos los cachés de GPU cada vez que se lee el SSD es una opción poco atractiva, puede afectar el rendimiento de GPU, por lo que implementamos una forma más fluida de hacerlo cosas donde los motores de coherencia le dicen a la GPU los rangos de direcciones personalizados y sobrescritos.

De esa manera, según Mark, los desarrolladores solo necesitan "indicar qué datos les gustaría que se leyeran, de su archivo original sin comprimir, y dónde les gustaría ponerlo, y todo el proceso de carga ocurre de manera invisible y a gran velocidad". "

Sony y el almacenamiento expandible

No hace mucho pudimos ver las unidades de expansión de memoria patentadas de Microsoft, pero Sony siguió una estrategia diferente. La compañía permitirá a los usuarios tomar piezas listas para usar de otros fabricantes y colocarlas en la consola. Es decir, será posible comprar SSD M.2 NVMe hechos para PC e instalar en PS5. Sin embargo, a pesar de ser rápidos, no serán lo mismo que la tecnología implementada por Sony en la Playstation 5 (la tecnología tardará algunos años en alcanzar este nivel de hardware).

Para que no haya problemas de velocidad, Sony deberá asegurarse de que los SSD M.2 NVMe funcionen correctamente. No es solo una cuestión de ancho de banda (velocidad de lectura), también está la cuestión de los niveles de prioridad, donde en el SSD personalizado de Sony hay 6 y en NVMe solo 2. Mark dice:

"Podemos conectar una unidad con solo dos niveles de prioridad, definitivamente, pero nuestra unidad de E/S personalizada necesita arbitrar las prioridades adicionales, en lugar del controlador flash de la unidad M.2, por lo que la unidad M.2 necesita un poco más velocidad para resolver los problemas que surgen del enfoque diferente. Esta unidad comercial también debe encajar físicamente dentro de la bahía que creamos en la PS5 para unidades M.2. A diferencia de las unidades de disco duro internas, desafortunadamente no existe un estándar para la altura de una M. .2 unidad, y algunas unidades M.2 tienen un calor gigante".

Audio 3D de alta fidelidad a través de Tempest Engine

Según Mark, lamentablemente ha conocido a pocos ingenieros de audio en sus visitas a desarrolladores y editores de juegos. Sin embargo, para llevar el audio de sus consolas al siguiente nivel, Sony necesitaba dejar un punto. Actualmente, lo que tenemos en Playstation 4 es muy limitado y menos si hablamos de PS3, no hay libertad para usar diferentes dispositivos y formatos de audio.

Según Mark, el PSVR era el único dispositivo que actualmente ofrece una mejor capacidad de audio envolvente, ya que tiene una unidad de audio a medida capaz de admitir hasta "50 fuentes de sonido". La nueva tecnología Tempest Engine, implementada en Playstation 5, admite cientos de fuentes y ofrece una calidad mucho mayor. Para el desarrollo de la tecnología de audio, todo se basó en dos principios, presencia y localidad.

Habiendo dicho el propósito del Tempest Engine, lo primero que hay que pensar es ¿cómo generar la sensación de estar en medio de los sonidos? Según Mark, el objetivo es generar la experiencia, por ejemplo, de estar en medio de una ducha y poder escuchar de dónde viene el sonido de gotas individuales, desde cualquier ángulo y altura. Con esta tecnología será posible diferenciar dónde se encuentran exactamente los objetos, teniendo en cuenta la forma de las orejas e incluso el tamaño de la cabeza de la persona.

Para generar con precisión un buen posicionamiento de los objetos, Sony necesitaba generar una tabla llamada Función de transferencia relacionada con la cabeza (HRTF) para cada persona. De esta forma, es posible simular un escenario sonoro utilizando estos datos. La tecnología Tempest Engine funciona a través de una GPU AMD rediseñada, sin cachés y basándose únicamente en la transferencia DMA.

En definitiva, a corto plazo, la solución más sencilla para aprovechar Tempest Engine será utilizar unos auriculares estéreo (así es, sólo 2 canales). Eso es todo lo que el jugador necesitará tener, Tempest Engine hará el resto. Según Sony, seguirá teniendo soporte en el futuro para barras de sonido, televisores y sistemas de cine en casa.

Desafortunadamente, no se dijo si los auriculares necesariamente tendrán que ser inalámbricos o con cable. Aún quedan muchos detalles detrás de esta tecnología por revelar.

Otro desafío al que se enfrentó el desarrollador de consolas japonés fue el desafío de implementar el sistema HRTF. La diferencia de tamaño entre las cabezas y las orejas de las personas es enorme. Para tratar de sortear este problema, Sony creó tablas HRTF para aproximadamente 100 personas, para tener una idea de las variaciones que se producían y así crear cinco presets para el lanzamiento de la PS5. Una herramienta de configuración también garantizará que se elija la mejor opción para una buena experiencia.

Sony y sus cartas bajo la manga

Lamentablemente, la compañía no quiso revelar todos los detalles de su nueva consola, la Playstation 5. ¡Quedé atento a más noticias!