PlayStation 5: Was das Boost-Feature für die PS5 bedeutet

Das hier ist ein Teil der aktuellen Digital-Foundry-Berichterstattung über die PlayStation 5. Den Rest findet ihr hier:

• Das sind die kompletten Spezifikationen der PS5: Die Technik hinter der PlayStation 5
• PlayStation 5: Der Grafikkern der PS5 und wie die SSD dabei hilft, den Next-Gen-Traum zu realisieren
• PlayStation 5: Erweiterbarer Speicher und beispiellose 3D-Audio-Wiedergabetreue auf der PS5

Sagt Hallo zu Boost auf der PlayStation 5

Es ist wirklich wichtig, die Verwendung variabler Frequenzen durch die PlayStation 5 zu erklären. Es heißt "Boost", sollte aber nicht mit ähnlich benannten Technologien verglichen werden, die in Smartphones oder sogar PC-Komponenten wie CPUs und GPUs zu finden sind. Dort hängt die Spitzenleistung direkt vom thermischen Headroom ab, sodass in Umgebungen mit höheren Temperaturen die Frameraten für Spiele niedriger sein können - manchmal sogar viel niedriger. Dies steht völlig im Widerspruch zu den Erwartungen an eine Konsole, dass alle Maschinen genau die gleiche Leistung liefern. Um von Anfang an klar zu sein: Die PlayStation 5 steigert die Taktraten auf diese Weise nicht. Laut Sony verarbeiten alle PS5-Konsolen in jeder Umgebung die gleichen Workloads mit dem gleichen Leistungsniveau, unabhängig von der Umgebungstemperatur.

Wie funktioniert Boost in diesem Fall? Einfach ausgedrückt, erhält die PlayStation 5 ein festgelegtes Leistungsbudget, das an die thermischen Grenzen der Kühlerkomponenten gebunden ist. "Es ist ein völlig anderes Paradigma", sagt Cerny. "Anstatt mit konstanter Frequenz zu laufen und die Leistung je nach Arbeitslast variieren zu lassen, arbeiten wir mit im Wesentlichen konstanter Leistung und lassen die Frequenz je nach Arbeitslast variieren."

Ein internes System analysiert die Arbeitslast sowohl auf der CPU als auch auf der GPU und passt die Frequenzen an. Zwar weist jedes Siliziumstück leicht unterschiedliche Temperatur- und Leistungseigenschaften auf, doch das System stützt seine Entscheidungen auf das Verhalten eines von Cerny als "Modell-SoC" bezeichneten System on Chip - ein Standardreferenzpunkt für jede produzierte PlayStation 5.

"Anstatt die tatsächliche Temperatur des Siliziumchips zu betrachten, beobachten wir die Aktivitäten, die die GPU und die CPU ausführen, und stellen die Frequenzen auf dieser Basis ein - was alles deterministisch und wiederholbar macht", erklärt Cerny in seiner Präsentation. "Wo wir gerade dabei sind: Wir verwenden auch die SmartShift-Technologie von AMD und senden nicht genutzten Strom von der CPU an die GPU, damit ein paar Pixel mehr herausgedrückt werden können."

Es ist eine faszinierende Idee - und steht völlig im Widerspruch zu den Designentscheidungen von Microsoft für die Xbox Series X - und dies bedeutet wahrscheinlich, dass Entwickler potenzielle Stromverbrauchsspitzen berücksichtigen müssen, die sich auf die Taktraten und die Leistung auswirken können. Für Sony bedeutet dies jedoch, dass die PlayStation 5 weit höhere GPU-Frequenzen erwartet erreichen kann. Diese Taktraten sind auch deutlich höher als alles, was wir bei vorhandenen AMD-Komponenten im PC-Bereich gesehen haben. Dies bedeutet auch, dass aus den 36 verfügbaren RDNA-2-Recheneinheiten in Bezug auf die Performance mehr extrahiert werden kann.

Offensichtlich bemüht, keine Vergleiche zu existierender Hardware zu ziehen - egal ob Vergangenheit, Gegenwart oder Zukunft -, präsentiert Cerny ein spannendes Szenario: Einen 36-CU-Grafik-Kern, der mit 1GHz läuft, im Vergleich zu einem 48-CU-Gegenpart mit 750 MHz. Beide liefern 4,6 TF Rechenleistung, aber Cerny sagt, dass die Spielerfahrung nicht die Gleiche wäre.

"Die Leistung wäre merklich anders, weil 'Teraflop' als Rechenkapazität des Vektors ALU definiert ist. Das ist nur ein Teil der GPU, es gibt eine Menge andere Einheiten. Und all diese anderen Einheiten laufen schneller, wenn die GPU-Frequenz höher ist. Mit einer 33 Prozent höheren Framerate läuft die Rasterisierung 33 Prozent schneller, die Verarbeitung des Command Buffers geht so viel schneller, L1 und L2 Caches haben eine höhere Bandbreite und so weiter", so Cerny.

"Der einzige Nachteil ist, dass der System-Speicher 33 Prozent weiter weg in Bezug auf die Zyklen ist, aber es gibt eben eine große Zahl an Vorteilen, die das mehr als aufwiegen. Wie ein Freund von mir sagt, eine Flut hebt alle Boote" so Cerny. "Es ist auch einfacher, 36 CUs parallel zu nutzen als 48 CUs - wenn die Dreiecke klein sind, ist es schwerer all diesen CUs etwas Sinnvolles zu tun zu geben."

Sony sagt damit im Grunde, dass eine kleinere GPU eine agilere, flexiblere GPU sein kann. Damit wäre die Leistung, die der Grafik-Kern der PS5 liefert, höher als es die reine Zahl an Teraflops andeutet und dass diese nicht die Möglichkeiten aller Teile der GPU angemessen repräsentiert. Entwickler arbeiten an den Leistungs-Limits des SoC und diese Arbeitslasten verändern die Taktungen nach Bedarf. Es sind diese Faktoren, die einen Einfluss auf die Taktung haben, nicht die Umgebungstemperaturen.

Cerny gibt zu, dass die Kühlungs-Lösungen der vergangenen Hardwaregenerationen nicht immer ideal waren, aber das Konzept, mit einem festen Leistung-Budget zu arbeiten, macht es einfacher, die Wärmeableitung zu konzeptionieren, trotz der beeindruckenden Taktungen von GPU und CPU.

"In vieler Hinsicht ist es ein einfacher zu lösendes Problem geworden, weil es weniger Unbekannte gibt", so Cerny in der Präsentation. "Man muss nicht raten, was der Stromverbrauch im schlimmsten Falle sein könnte. Die Details der Kühlung heben wir uns für den detaillierten Blick auf - ich denke ihr werdet sehr glücklich mit dem sein, was sich das Entwicklungsteam ausgedacht hat."