Analyserar Sonys PlayStation 4 Pro Hardware Reveal: What Lies Beneath

För några månader sedan, nära starten av E3, gjorde Sony en intressant uppenbarelse: att de skulle släppa en PlayStation 4-konsol med högre prestanda. En konsol avsedd att komplettera standardmodellen/tunna modellen, denna snabbare PlayStation skulle vara en ovanlig – om än aldrig tidigare skådad – mellangenerationsuppdatering för Sonys konsolfamilj. Tidigare generationer av konsoler har erbjudit tillägg, men en betydligt snabbare modell är något helt annat.

Hur som helst, efter mycket spekulationer och en hel del analys om hur PlayStation 4-ekosystemet skulle fungera med flera modeller, vid ett evenemang i New York City i eftermiddags, tillkännagav Sony den nya konsolen. Döpt till PlayStation 4 Pro, det skulle sitta bredvid den nyligen lanserade smalare PS4 (en original PS4 med en die shrunk SoC) som ett premium, kraftfullare inträde i PlayStation 4-familjen. Konsolen är avsedd att täcka ett spektrum av användningsfall för Sony, inklusive 4K TV-stöd, HDR, bättre VR-prestanda och högre kvalitet på dagens 1080p-TV.

Eftersom AnandTech inte är en spelwebbplats, tänker jag hoppa över spelets konsekvenser. Låt oss istället göra det vi är bäst på och dyka ner i hårdvaran.

PlayStation 4 Pro: AMD:s nästa semi-anpassade SoC Win

Lite till min förvåning släppte Sony faktiskt några grundläggande specifikationer om den underliggande hårdvaran. Informationen liknar den vi fick nära PS4-lanseringen, men samtidigt förväntade jag mig inte den här informationen förrän vi var närmare PS4 Pros lansering i november.

Med fokus på ökad prestanda är hjärtat och själen i PS4 en ny SoC med högre prestanda från AMD. En av AMD:s semi-anpassade designvinster för H2’16, Sony har släppt vissa detaljer som hjälper till att måla upp en användbar, men inte helt komplett bild av vad denna SoC kan göra.

På CPU-sidan diskuterar Sony inte officiellt klockhastighet. Men de har bekräftat att det fortfarande är en 8-kärnig Jaguar-design som den ursprungliga PlayStation, så det finns inga ytterligare CPU-kärnor i spel. Dessutom har CPU-klockfrekvensen förstärkts med en okänd mängd, så den totala CPU-prestandan har ökat.

Även om jag har några idéer om vad dessa siffror kan vara, beror det delvis på hur mycket arbete AMD lagt ner på det semi-anpassade skedet av designprocessen. Den nyare tillverkningsprocessen – som jag tror är TSMC:s 16nm eftersom det är AMD:s vanliga halvanpassade fab-partner – ger verkligen vissa fördelar. Men samtidigt designades inte Jaguar-arkitekturen ursprungligen för att skala till mycket höga klockhastigheter – tänk på att detta var en lågeffektsarkitektur till att börja med – så det finns flaskhalsar i frekvensen förutom enkla kiselgränser. Som referens, den snabbaste stationära Jaguar stationära processorn toppade på 2,2 GHz. Om inte AMD har gjort någon större omarbetning av Jaguar för Sony, är det ungefär en så bra gissning som vi kan göra, om inte Sony bekräftar några siffror.

Samtidigt på GPU-sidan blir saker mycket mer intressanta. PS4 Pros SoC har en mycket kraftfullare integrerad GPU, mer än fördubblar den nominella prestandan hos den ursprungliga PS4:an. Totalt sett är PS4 betygsatt för 4,2 TFLOPs, jämfört med 1,84 TFLOPs på originalkonsolen. När det gäller rågenomströmning är detta till AMD:s nuvarande generationens vanliga diskreta GPU:er, som erbjuder genomströmning någonstans mellan RX 470 (4,9 TFLOP) och R9 380X (4,0 TFLOP).

Den avsevärda ökningen av GPU-prestanda är lätt det största försäljningsargumentet för den nya konsolen, och är hörnstenen i Sonys planer på att presentera konsolen som ett högre trohetsalternativ till den vanliga PS4. Detta inkluderar både högre kvalitet på rendering (t.ex. fler objekt, bättre skuggor, etc) och högre bildhastigheter, men också högre upplösningar samt en del av Sonys större satsning på att göra PS4 Pro synonymt med 4K.

När det gäller GPU-konfigurationen så har vi officiellt inget att arbeta med förutom den råa genomströmningen. Klockhastigheter och CU-antal är båda mycket bra frågor just nu, eftersom hoppet till 16nm kommer att ha förbättrat både AMD:s förmåga att packa in fler CU:er i ett givet område, och åtminstone i viss mån öka klockhastigheterna. Så hur AMD har valt att balansera dessa faktorer är en intressant fråga.

Med tanke på att GPU-genomströmningen har ökat med 2,3x är min gissning att AMD har drivit på båda aspekterna. En rak fördubbling av CU-antalet i kombination med en blygsam (14 %) ökning av GPU:s klockhastighet skulle nå de angivna prestandasiffrorna utan alltför radikal ändring av GPU-arkitekturen. Men det finns mycket rörelseutrymme här; det kan lika gärna vara 34 CUs vid högre klockhastighet, till exempel. En bredare design gynnar energieffektivitet – vilket alltid är en välsignelse i en konsol – men eftersom 16nm fortfarande är en nyare process, är det en risk för chiputbyte.

Samtidigt är det viktigt att notera här att som vi har sett i det diskreta GPU-utrymmet är shader-genomströmningen inte allt. Shaders är verkligen ofta den största flaskhalsen för GPU-prestanda, men de är knappast den enda. På ett eller annat sätt har AMD kraftigt ökat shader-genomströmningen av deras SoC, men de har snarare ökat antalet enheter på andra aspekter återstår att se. Oavsett om de har lagt till ytterligare geometrienheter eller ROP kan det påverka konsolens prestanda avsevärt, eftersom det kommer att bli relativt svårare att fylla upp de utökade shader-resurserna om dessa andra resurser inte utökades på liknande sätt. Samtidigt vet vi ingenting om hur GDDR5-minnet är klockat; Jag tror att det är en säker satsning att den har klockats högre eftersom den ursprungliga konsolen bara var på 5,5 Gbps, men även 7 Gbps minne skulle bara vara 27% mer minnesbandbredd för att mata en mycket bredare GPU. Kort sagt, det är bäst att inte anta att alla aspekter av GPU:n har fördubblats, och följaktligen att den verkliga prestandafördelen för PS4 Pro inte kommer att bli riktigt lika stor som GPU-specifikationerna indikerar.

Smal PS4 bredvid PS4 Pro

Medan Sony presenterar konsolen för 4K-video och spel, var Mark Cerny ganska tydlig med att för att nå 4K-spel förväntar de sig att utvecklare kommer att använda sig av både rumslig och tidsmässig kantutjämning/reprojektion för att nå 4K. Med andra ord, för det mesta kommer konsolen faktiskt inte att rendera spel i 4K. Detta är mycket vettigt; allt annat lika, PS4 Pro behöver fylla 4x så många pixlar med en GPU som (i bästa fall) är 2,3x så kraftfull.

Detta betyder att antalet spel som naturligt renderas i 4K med nödvändighet kommer att vara relativt få. Spel kan fortfarande renderas i upplösningar över 1080p (t.ex. 2560×1440), vilket ger dem mer trohet än nuvarande 1080p-spel, men olika uppskalning/omprojektionsmetoder måste stänga gapet till 4K. Med tanke på att även de bästa PC-GPU:erna nyligen har nått prestandanivån för att återge de nödvändiga 8,3Mpixlarna utan betydande kvalitetskompromisser, och vi är troligen en generation (eller fler) från att konsoler kan nå samma nivå.