Der Boost-Modus der Nintendo Switch im Test: Was ist das und wie funktioniert er?
Mortal Kombat 11, Zelda: Breath of the Wild und Super Mario Odyssey unter der Lupe!.
Kommen wir direkt zum Punkt: Die Switch entwickelt sich tatsächlich und in einzelnen Szenarien ist Nintendos Hardware leistungsstärker, als sie es zur Markteinführung war. Jüngst war von einer Art "Boost Mode" für den Konsolen-Hybrid die Rede. Das ist vielleicht ein wenig zu ungenau. Nach einer Analyse von drei neueren Spielen können wir jetzt aber bestätigen, dass Nintendo seine Hardware in einzelnen Fällen übertaktet. Oder, um es präziser auszurücken: Man bietet Entwicklern neue Optionen für eine verbesserte portable Performance und spielt gleichzeitig mit dem Wärmemanagement und der CPU-Taktrate, um die Ladezeiten zu verbessern.
Im Dezember 2016 stellte Digital Foundry die Taktraten-Konfigurationen vor, die Nintendo für die Switch nutzt - und dabei hatten wir einige Sorgen. Die Spezifikationen des Tegra-X1-Prozessors, der 2015 in Nvidias Shield Android TV debütierte, waren bekannt. Und es war klar, dass Nintendo sich hier eher konservativ verhält. Die CPU-Taktraten waren auf lediglich 1.020 MHz beschränkt, die GPU-Taktrate im Dock auf 768 MHz - beides ist signifikant weniger als bei Shield. Im mobilen Modus bereitete uns das noch mehr Sorgen, weil die Taktrate der GPU dort bei lediglich 307,2 MHz liegt - obwohl Nintendo vor dem Launch einen leistungsstärkeren 384-MHz-Modus hinzufügte.
Jüngste Veränderungen verleihen dem Ganzen gewissermaßen mehr Würze, denn Entwicklern stehen weitere Optionen zur Verfügung. Unter bestimmten Umständen erhöht sich die Taktrate der Switch-CPU jetzt vorübergehend auf 1.785 MHz und in den Handheld-Modi von The Legend of Zelda: Breath of the Wild, Super Mario Odyssey und Mortal Kombat 11 steigt die GPU-Taktrate auf 460 MHz - eine Steigerung von 20 Prozent gegenüber dem 384-MHz-Modus und eine Steigerung von 50 Prozent gegenüber der ursprünglichen 307,2-MHz-Option. Ebenso gibt es einige Hinweise darauf, dass einige Titel Zugriff auf einen dynamischen GPU-Taktratenmodus haben, der sich an die jeweiligen Anforderungen anpasst.
Mario und Zelda nutzen zwei dieser Verbesserungen im Zusammenspiel und es lohnt sich zu erklären, wie der CPU-Boost im Detail funktioniert. Im Grunde wird er effektiv dafür verwendet, die Ladezeiten zu verbessern. Zwei Elemente definieren, wie lang - oder wir kurz - eine Ladezeit ist: Die Performance der Speicherlösung beim Verschieben der Daten in den Arbeitsspeicher und die Geschwindigkeit der CPU bei der Dekomprimierung der Daten, die das System empfängt (Speicherplatz ist ein wertvolles Gut, daher sind Daten komprimiert, um Platz zu sparen). Mit einer Switch, auf der Software zur Verwaltung der Taktrate und Überwachungssoftware (SysClk) laufen, konnte ich sehen, wie die Nintendo-Hardware Mario und Zelda mit einer CPU-Taktrate von 1.785 MHz startet, bevor sie nach dem Laden zu den standardmäßigen 1.020 MHz zurückkehrt.
Die CPU-Taktrate um 75 Prozent zu erhöhen, ist eine ziemlich extreme Verbesserung, aber es ist genial, es allein für die Ladezeiten zu nutzen. Die leistungshungrigste Komponente des Tegra-X1-Prozessors ist ohne Frage die Nvidia-Maxwell-Grafikhardware, aber beim Laden kommt die GPU in Spielen normalerweise kaum zum Zug. Die Anforderungen an den Akku und das Wärmemanagement gehen in dem Moment zurück, es gibt also mehr Spielraum für die CPU, um vorübergehend die Taktrate zu erhöhen. Vor dem letzten Patch dauerte es 28 Sekunden, Super Mario Odyssey zu laden (und dort lag die CPU-Taktrate bei 1.020 MHz), während die neueste Version mit dem "Boost"-Code das Spiel in 20 Sekunden lädt - eine um 29 Prozent kürzere Ladezeit. Die dynamische Anpassung der CPU-Taktrate erstreckt sich auch auf die Ladezeiten im Spiel, aber sie fallen nur eine oder zwei Sekunden kürzer aus als mit dem ungepatchten Code.
Es ist aber ein nützlicher Trick und es gibt keinen Grund, warum wir diesen CPU-Boost zugunsten der Ladezeiten nicht zukünftig in weiteren First- und Third-Party-Spielen sehen sollten. Es deutet alles darauf hin, dass Nintendo mit gesteigerten Taktraten zuerst in seinen eigenen Spielen experimentiert, bevor externe Entwickler davon Gebrauch machen können, so wie wir es bei der 20-prozentigen Steigerung der GPU-Taktrate im mobilen Modus sehen. Zelda: Breath of the Wild und Super Mario Odyssey scheinen die höhere 460-MHz-Taktrate zuerst erhalten zu haben, während NetherRealms' Mortal Kombat 11 der erste Third-Party-Titel ist, der von diesem neuen Modus profitiert.
Eine modifizierte Switch mit der Taktraten-Überwachungssoftware SysClk erlaubt es Nutzern tatsächlich, die Taktraten ihrer Hardware zu erhöhen und zu reduzieren. Solche unautorisierten Modifikationen bergen jedoch das Risiko, dass eure Konsole von Nintendo für die Online-Dienste gesperrt werden. Es empfiehlt sich nicht, diesen Weg zu gehen, aber für Digital Foundry war es die einzige Möglichkeit, zu bestätigen, welche Änderungen Nintendo an den Taktraten vorgenommen hat und damit auch an der Performance. Und im Fall von Mortal Kombat 11 - das von den angestrebten 60fps in bestimmten Levels abweichen kann - erlaubt SysClk es uns, den Titel im weniger anspruchsvollen mobilen Modus laufen zu lassen.
Bei einem Replay zeigen sich faszinierende Resultate. Mit 384 MHz sieht man eine im Allgemeinen weniger stabile Performance. Mein Bauchgefühl sagt mir, dass dies der Modus ist, auf dem die Handheld-Konfiguration von Mortal Kombat 11 aufbaut. Die neue 460-MHz-Option ermöglicht aufgrund der dynamisch skalierenden Auflösung, die die zusätzliche GPU-Leistung ausnutzt, eine flüssigere Performance und eine verbesserte Bildqualität. Wie es bei einer Reduzierung der CPU-Taktrate um 50 Prozent zu erwarten ist, bricht die Performance ein, wenn wir den 307,2-MHz-Modus erzwingen. Es ist anzunehmen, dass auch Zelda und Mario von einer beständigeren Auflösung und Performance profitieren, da beide eine dynamisch skalierende Auflösung einsetzen und von ihren angestrebten Framerates abwichen, als wir sie zum Launch testeten.
| Im Dock | Portabel #1 | Portabel #2 | Portabel #3 | Laden im Boost Mode | |
|---|---|---|---|---|---|
| CPU-Taktrate | 1.020 MHz | 1.020 MHz | 1.020 MHz | 1.020 MHz | 1.785 MHz |
| GPU-Taktrate | 768 MHz | 307,2 MHz | 384 MHz | 460 MHz | Abhängig von Titel/Modus |
| EMC-Taktrate | 1.600 MHz | 1.331 MHz | 1.331 MHz | 1.331 MHz | Abhängig von Titel/Modus |
Es gibt noch ein paar andere Kuriositäten in den Spielen, die ich testete, vor allem bei den bemerkenswerten Ports von Doom 2016 und Wolfenstein: The New Colossus, die Panic Button entwickelt hat. In beiden Titeln kommen eine dynamisch skalierende Auflösung und temporales Anti-Aliasing zum Einsatz, um so viel Performance wie möglich aus der GPU zu quetschen. SycClk zeigt, dass die GPU-Taktrate beim Spielen dynamisch angepasst wird und schnell zwischen 307,2 MHz, 384 MHz und 460 MHz wechselt. In einem Segment von Doom, das sechs Minuten dauerte, bemerkte SyClk 28 Veränderungen der GPU-Taktrate - und das läuft vermutlich schon eine ganze Weile so.
SysClk ermöglicht es uns auch, zu testen, welche anderen Versuche Nintendo in Zukunft in puncto Übertaktung unternehmen könnte. Es scheint einen offiziell unterstützen Modus mit einer CPU-Taktrate von 1.224 MHz zu geben. Ich konnte aber nicht feststellen, dass er in einem Spiel genutzt wird. Möglicherweise existiert er, um Entwicklern ein wenig Spielraum für Debugging-Tools während der Entwicklung zu geben. Wenn Nintendo die GPU-Taktrate für eine verbesserte Performance um 20 Prozent erhöhen kann, sehe ich keinen Grund, warum CPU-lastigere Spiele nicht von dem 1.224-MHz-Modus profitieren könnten, während die GPU-Taktrate gleich bleibt.
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Faszinierend fand ich ebenso die potentielle Steigerung der Arbeitsspeicher-Bandbreite im mobilen Modus. Der EMC (Embedded Memory Controller) läuft im Dock mit 1.600 MHz und beim portablen Spielen mit 1.331 MHz. Über SysClk lässt sich die Taktrate im mobilen Modus auf 1.600 MHz festsetzen, was wenig Auswirkungen auf die Akkulaufzeit hat - und in einzelnen Szenarien hilft es der Performance eines Spiels. Zum Beispiel gibt es Berichte, wonach sich das Ruckeln im Wald der Krogs in Breath of the Wild im mobilen Modus deutlich verbessert, indem einfach die Arbeitsspeicher-Bandbreite erhöht wird und alles andere auf den Standardeinstellungen bleibt.
Was das Spielen im Dock betrifft, kann die Maxwell-GPU im Tegra X1 auf eine Taktrate von 921 MHz gesetzt werden - eine weitere Steigerung von 20 Prozent gegenüber der Standardeinstellung. Es gab in der Vergangenheit Berichte über einige Switch-Konsolen, die sich im Dock verbogen haben sollen, vermutlich aufgrund von Hitzeproblemen. Ich bezweifle daher, dass dieser Modus freigeschaltet wird, zumindest bei der Switch, wie wir sie heute kennen. Es gab Gerüchte bezüglich einer "Switch Pro", die vielleicht eine bessere Performance bietet. Gleichzeitig verraten uns Firmware-Dumps, dass Nintendo an einer neuen Revision des Switch-Prozessors namens "Mariko" arbeitet. Es könnte eine verfeinerte Version des vorhandenen "Logan"-Tegra-X1 sein und öffnet womöglich die Tür einen kühleren und effizienteren Betrieb, der für höhere CPU- und GPU-Taktraten nötig ist.
Im Hier und Jetzt sind die Berichte über einen Boost Mode der Switch zutreffend, obwohl die Ähnlichkeiten mit dieser Funktion der PS4 Pro beschränkt sind. Dort entscheidet der Nutzer, ob zusätzliche CPU- oder GPU-Leistung genutzt wird, auf der Switch liegt es allein in den Händen der Entwickler. Ein selektives Übertakten auf 1.785 MHz hilft den Ladezeiten, aber eine 1.224-MHz-Option könnte in Zukunft für Spiele verfügbar sein, die es brauchen. Indes hilft eine 20-prozentige Steigerung der GPU-Taktrate anspruchsvolleren Spielen im mobilen Modus. Jahre nach dem Launch holt Nintendo somit mehr Performance aus der Switch-Hardware heraus. Ich freue mich darauf, zu sehen, welchen Schritt sie als nächstes gehen.