Conoce el interior de la consola Sony PlayStation 4

Un APU junto a múltiples unidades de cálculo dedicadas son las armas con las que PlayStation logrará estar vigente por muchos años.

En los últimos meses, tanto AMD (la fabricante del APU de PlayStation 4) como la propia Sony, nos han dado algunos detalles del hardware y software de la futura consola PlayStation 4, a los que añadimos los detalles proporcionados por Mark Cerny, arquitecto jefe de sistemas de la división PlayStation de Sony.

De Cell a x86

Sony reconoce que aunque la actual PlayStation 3 fue muy poderosa en su tiempo, su poco familiar microprocesador Cell representó un obstáculo para los desarrolladores de juegos, los que tuvieron que invertir mucho tiempo y recursos en aprender formas de aprovechar el potencial del hardware de la consola; factor que influyó en la decisión de Sony por adoptar una solución que cambie dicha situación.

Complacer a los desarrolladores a cualquier precio

Todo inició allá por el 2007, con una Sony que no quiso repetir errores pasados, por lo que con la  premisa “no queremos que el hardware sea un rompecabezas que los programadores necesiten resolver para hacer títulos (juegos) de calidad” se decidieron a abandonar Cell y adoptar x86, un cambio que ha despertado diversas reacciones por parte de usuarios, analistas e incluso de empresas rivales y aliadas que se convirtieron en enemigas.

Para Sony x86 representa una arquitectura de gran alcance y que a la vez se muestra familiar y fácil de usar, factor que sin dudas piensan atraerá a los desarrolladores de juegos a la vez que les facilitará desarrollar y portar sus títulos fácilmente hacia otras plataformas. Como ejemplo de ello afirman que juegos diseñados para PS4 podrán portarse hacia las PC en cuestión de semanas, una gran mejora frente a los varios meses que toma el realizar dicha labor en la actualidad.

Equilibrio y evolución: Las bases de PlayStation 4

Ni bien se hicieron públicas las especificaciones de PlayStation 4, tal como se esperaba, estas fueron objeto de alabanzas por parte de muchos desarrolladores de juegos, aunque también fueron objeto de críticas por empresas como Intel, Nvidia e incluso de algunos medios informativos los que proclaman lo aparentemente insuficiente de sus características.

Sony afirma haberse enfocado en el equilibrio entre todos los componentes que conforman PlayStation 4, gracias al cual Sony garantiza que muchas de las características de su consola podrán ser usadas desde el día de su lanzamiento por los juegos de ese tiempo, mientras los desarrolladores van aprendiendo a sacar provecho  al resto de sus características y capacidad de cómputo permitiendo que el sistema evolucione en los siguientes años a la par de la evolución de los juegos.

CPU: Una arquitectura PC super-cargada

Sony describe al APU que potencia su consola como un chip basado en una “arquitectura PC super-cargada”, diseñado específicamente para ofrecer significativas mejoras de diseño y rendimiento que de momento una PC tradicional no puede ofrecer; a la vez que ofrece un entorno de desarrollo familiar (pero inteligentemente modificada) para los programadores.

Como se sabe, el APU de PlayStation 4 (conocido por su nombre código Thebe) está conformado por un CPU óctuple núcleo Jaguar, un GPU GCN modificado con 1152 shader processors, un IMC (controlador de memoria integrado unificado) GDDR5 256 bits, junto a un gran número de otras unidades dedicadas, todas unidas en un único chip creado por AMD para Sony, el que se comunica con 8GB de memoria GDDR5 instalada, por medio de un bus dedicado de 256 bits capaz de ofrecer un ancho de banda de 176GB/s.

IMC: Las ventajas de los 8GB de memoria unificada

Sony reconoce en un principio haber considerado el que su consola incorpore un bus de memoria de 128 bits con un ancho de banda de 88GB/s, el que sería apoyado por chips de memoria EDRAM a fin de incrementar su rendimiento, a la vez que simplificaban el diseño del APU, pero dicho diseño fue descartado por la complejidad que le representaría a los desarrolladores el acceso a ambos tipos de memoria.

Sony se decidió por 8GB de memoria GDDR5 unificada de alta velocidad, con acceso fácil, totalmente direccionable entre CPU y GPU, y sin cuellos de botella con los cuales lidiar como los lentos autobuses y buses de comunicación (PCIe) con los que lidian las PC cuando su CPU o GPU acceden a la memoria DRAM/VRAM, acceso que se ve penalizado en mayor medida por las memorias cache dedicadas de ambas unidades, las que requieren vaciarse para que esto sea posible.

El APU de PS4 posee un bus bidireccional dedicado que le permite leer/escribir directamente desde/hacia la memoria GDDR5 unificada, pasando por alto sus propios caches de primer y segundo nivel (L1/L2) de ser necesario (tecnología “Volatile bit”, permite acceder al L1/L2 o pasarlos por alto, según los requisitos del programa), eliminando los problemas de sincronización entre CPU y GPU, mejorando tanto el rendimiento gráfico como GPGPU, así como el de operaciones que requieran ambos tipos de cálculo en simultáneo.

GPU: Arquitectura gráfica

El GPU de PS4 está basado en una versión modificada de la arquitectura AMD Graphics Core Next, la cual extiende su soporte a hasta 64 fuentes de comandos de cómputo (originalmente 2) y una fuente de comandos gráficos, pudiendo poner operaciones de cómputo en cola en múltiples niveles de arbitraje administrado por hardware, el cual decidirá el orden óptimo de ejecución de dichos comandos, sin afectar a los cálculos gráficos que se ejecutan paralelamente a ellos.

Sony promoverá el uso del GPU tanto para cálculos gráficos como de propósito general (GPGPU a aplicada a físicas, colisión, trazado de rayos para audio, etc), tipos de cálculo que se ejecutarán simultáneamente en muchos de los títulos desarrollados para la consola.

Sony acepta que en un inicio, los programadores harán poco uso de dichas capacidades, situación que irá cambiando con el pasar de los meses, gracias a que muchos middlewares como Havok y otros se ejecutarán en los compute shaders del APU, dando como resultado juegos con cada vez mayor realismo.

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Unidades dedicadas: Mayor rendimiento y menor consumo

Como vemos, el APU se ocupará de gran parte de los cálculos requeridos para mover los juegos PS4, pero la consola además contará con múltiples unidades de cómputo dedicadas para muchas de sus funciones básicas (encoding/decoding de audio y video, descompresión Zlib, red, E/S, chip de ultra-bajo consumo para tareas básicas, entre otras unidades aún no reveladas).

Estas unidades dedicadas tienen como objetivo el liberar recursos del APU, facilitar las tareas a los desarrolladores, a la vez que mejoran la funcionalidad de la consola reduciendo los tiempos de carga de los juegos (descompresión Zlib desde la unidad Bluray en segundo plano en tiempos de inactividad del disco duro), permitiendo tareas simultáneas como jugar mientras el juego se termina de descargar en segundo plano, o suspender la sesión de juego mientras se reduce el consumo al mínimo.

Conclusiones

Los nuevos detalles de la consola sumados a los datos anteriores proporcionados (los que recomendamos leer para complementar esta información) nos dan una idea más clara de lo que podemos esperar de esta consola, la que ahora sabemos está conformada por múltiples chips cada uno de ellos destinado a cumplir diversas labores, enfoque que permitirá sacar el mayor provecho posible a la consola a lo largo de su ciclo de vida.

Fuente: Inside the PlayStation 4 With Mark Cerny  (Gamasutra)

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