Ormai è ben noto che Microsoft e Sony abbiano scelto di percorrere 2 strade diverse per quanto parallele nel progettare e realizzare l'architettura di PS5 e Xbox Series X. L'hanno fatto probabilmente perché guidati da idee differenti in merito alle necessità degli sviluppatori o magari perché vogliono convincere i giocatori facendo leva su feature originali. O forse, c'è di mezzo la questione economica.
Non spetta ovviamente a me dire chi ha fatto meglio del concorrente. Non ne ho sicuramente la competenza e poi è veramente complesso fare delle previsioni senza aver ancora visto le console all'opera. Ma possiamo stare tranquilli perché ci penseranno i giochi e il mercato a eleggere un vincitore. Nel frattempo però ho pensato di dedicare un video a queste 2 differenti architetture: un approfondimento che spero di rendere semplice ed efficace per spiegare la questione delle frequenze variabili e fisse per CPU e GPU e quindi per esporre come Microsoft e Sony abbiano costruito con un approccio molto diverso il cervello centrale della loro console.
Parto dai dati tecnici. Entrambe le console condividono la stessa architettura sia per quello che riguarda la CPU che la GPU ma con una differenza cruciale nei termini della frequenza di lavoro. Abbiamo in entrambe le macchine una CPU prodotta da AMD appartenente alla generazione Zen 2, composta da 8 core fisici e 16 core logici in modalità multithreading. Dentro Xbox Series X il processore viaggia a una frequenza fissa di 3.8 GHz in modalità 8 core e 3.6 GHz quando è attivo il multithreading. Ripeto, la frequenza è costante, fissa.
Dentro PS5 la CPU ha una velocità massima, di picco, di 3.5 GHz che punta a mantenere durante i carichi di lavoro ma che può essere ridotta a seconda delle necessità. Tra l'altro non è ben chiaro se il multithreading sia sempre attivo o possa essere escluso dagli sviluppatori magari per tentare di avere la frequenza di cap il più a lungo possibile.
Anche la scheda video è basata sulla stessa architettura: RDNA 2 che tra l'altro su PC deve ancora arrivare visto che AMD non ha ancora annunciato le nuove schede video Radeon potenziate proprio da questa GPU. Anche in questo caso c'è una differenza sostanziale tra le due console: Xbox Series X ha una GPU composta da 52 compute unit che viaggiano sempre, fisse, a 1.825 GHz producendo i famigerati 12,16 TeraFLOP.
La GPU di PlayStation 5 è composta da sole 36 compute unit che lavorano però a 2.230 GHz. Anche in questo caso si tratta di una frequenza variabile che può oscillare nel tempo e che ha, per l'appunto, come livello massimo proprio questi 2.230 GHz. Quando le compute unit viaggiano al massimo, PlayStation 5 è in grado di toccare i fantomatici 10,28 TeraFLOP che tanto orrore hanno generato online.
Quindi abbiamo 2 approcci diversi: da un lato abbiamo una CPU e una GPU che viaggiano sempre alle stesse frequenze indipendentemente dal carico di lavoro e dall'altro abbiamo le stesse componenti che possono scalare verso il basso la loro frequenza in funzione delle operazioni, ma soprattutto in base al consumo energetico. Entrando poi nello specifico della GPU, la differenza è ancora più sostanziale: Xbox propone tante unità di calcolo che viaggiano a una frequenza decisamente più contenuta, PS5 implementa invece circa il 30% in meno di compute unit ma con una frequenza circa il 20% superiore.
Dove saranno i giochi migliori?
Quali sono le conseguenze sui giochi? Xbox Series X produrrà più FPS di PS5 a parità di risoluzione? Oppure potrà puntare più agilmente all'8k? Per ora è troppo presto fare delle valutazioni in proposito, anche se quei 2 TeraFLOP di differenza ci sono e possono gravare in modo considerevole specie quando si parla di titoli multipiattaforma che magari non sono stati ottimizzati a dovere per l'architettura di PlayStation 5.
Però di nuovo, io non sono qui per dire chi è meglio o peggio, per ora ci pensano i numeri. Io voglio provare a spiegarvi cosa succede in concreto quando le 2 architetture sono in funzione. Per quanto riguarda Xbox c'è ovviamente poco da dire: CPU e GPU viaggiano sempre alla stessa frequenza, fissa e massima garantendo una certezza per gli sviluppatori in termini di calcoli eseguibili e soprattutto per quello che riguarda la ripetibilità dei risultati. L'ingegnerizzazione della macchina, come è costruita, garantisce evidentemente che Xbox possa girare sempre con quelle frequenze indipendentemente dalla temperatura dell'ambiente: il sistema di raffreddamento è adeguato per tenere le temperature a bada e quindi per evitare il cosiddetto fenomeno di throttling. Con throttling si intende quando la macchina raggiunge una temperatura così elevata che obbliga il sistema a rallentare le sue componenti per non rischiare di andare in blocco o, addirittura, di bruciare queste componenti. Abbiamo chiaramente un mostro di potenza che può dimostrare la sua forza bruta in ogni momento.
Con PlayStation 5 la questione è decisamente più complicata. Innanzitutto quando si parla di frequenze variabili, non dobbiamo fare subito il collegamento con il turbo boost dei processori Core di Intel o con le frequenze di boosting delle schede AMD e NVIDIA. Per intenderci, non è che la CPU e la GPU di PlayStation 5 girano a frequenze più basse e, ogni tanto, durante i carichi massimi, raggiungono le frequenze dichiarate di 3.5 GHz per il processore e 2.230 GHz per la scheda video. Questo è un processo che vediamo ad esempio su PC ed è legato alla disponibilità termica del computer: se le componenti e l'ambiente non sono troppo caldi, allora il sistema può aumentare le proprie frequenze per periodi di tempo limitato.
Questo può portare a risultati diversi se ad esempio abbiamo 2 configurazioni PC identiche ma una raffreddata a liquido e l'altra raffreddata ad aria in un ambiente molto caldo. Le prestazioni di quest'ultimo possono degradarsi dopo pochi minuti di gioco perché il sistema va incontro al throttling che vi spiegavo prima. Con PS5 ovviamente il sistema non può funzionare così perché il produttore deve garantire che la sua console giri sempre, ovunque, alle stesse identiche prestazioni.
Le frequenze variabili di PS5
La gestione delle frequenze di PS5 funziona quindi all'opposto di come siamo abituati. Stando alle parole di Mark Cerny, il lead architect della console Sony, la macchina è costruita in modo tale da dissipare il suo calore in modo efficiente quando è al massimo del consumo energetico delle componenti. In questo modo tutte le PS5 processeranno i dati e le informazioni sempre allo stesso identico modo e con gli stessi risultati indipendentemente dalla temperatura dell'ambiente.
In pratica se con Xbox abbiamo frequenze fisse ed è l'alimentazione e quindi il consumo energetico a cambiare a seconda del carico di lavoro, con PS5 la potenza erogata dall'alimentatore è fissa e sono le frequenze a modificarsi in funzione delle esigenze prestazionali che vengono valutate da una routine interna al sistema operativo. Non è la temperatura del metallo a determinare a quanto possono arrivare le frequenze di CPU e GPU ma, stando alle parole di Cerny, il sistema operativo tiene sott'occhio le attività che il SoC sta svolgendo e modifica le sue frequenze di conseguenza. Come se questo non bastasse, entra in gioco anche la tecnologia proprietaria di AMD, lo SmartShift che permette alla CPU di trasferire energia elettrica alla GPU e viceversa, così da dare ulteriore spazio prestazionale nel caso in cui una delle 2 componenti non sia sfruttata al 100%.
L'idea, di fondo, è sicuramente originale perché modifica come gli sviluppatori devono approcciarsi al sistema: non dovranno più preoccuparsi del calore generato dai loro giochi ma dovranno preoccuparsi di tenere a bada i picchi di consumo energetico sapendo bene qual è il valore massimo che alimenta PS5.
Un esempio
Giusto perché questo sia più chiaro vi faccio un esempio. Facciamo finta che PS5 abbia un alimentatore in grado di produrre 100 Watt di energia elettrica che servono a nutrire il SoC, ovvero la CPU e la GPU. Ora, ipotizziamo che con un carico di lavoro tradizionale, il processore consumi 35 Watt e la scheda video altri 35 Watt, portando il consumo generale a 70 Watt. Nel momento in cui i calcoli si complicano e viene richiesto più lavoro, lo sviluppatore può cominciare a far lavorare più intensamente le 2 componenti portandole magari al picco del consumo ipotetico che il sistema può gestire: 50 Watt per la CPU e 50 Watt per la GPU.
Ma se dovessero servire ancora più prestazioni? Beh, in questo caso si sperimenta un picco di consumo che il sistema operativo può gestire in due modi: se per esempio è solo la GPU a dover aumentare il suo carico perché magari la CPU può lavorare con la sua potenza tradizionale, allora subentra lo SmartShift di AMD che potrebbe, ad esempio, limitarsi a dare i 35 Watt standard al processore e spostare quei 15 Watt che avanzano alla GPU, permettendole di consumare 65 Watt. Ma se questo non è possibile e il consumo rischia di superare i 100 Watt massimi erogati dall'alimentatore, allora scende la frequenza e da qui nasce il concetto della frequenza variabile.
Di quanto potranno scendere queste frequenze? E quanto a lungo? Qui si gioca la stabilità di PS5 e ovviamente la sua potenza di rendering. Cerny ha cercato di rassicurare gli sviluppatori durante la sua lunga presentazione dicendo, lo cito testualmente, che "per ridurre il 10% della potenza consumata, bisogna ridurre di appena un paio di punti percentuali le frequenze". Quindi ci dobbiamo aspettare un downclock davvero ridotto. In questa fase ovviamente non possiamo che fidarci delle sue parole e ovviamente vedere quello che stanno dicendo in giro gli sviluppatori.
Prestazioni: meglio PS5 o Xbox Series X?
E moltissimi sviluppatori parlano di importante differenza di prestazioni visto che 2 TeraFLOP sono davvero troppi per essere tenuti a bada da idee più o meno geniali di costruzione dell'architettura di PS5. E a poco sembrerebbe servire la frequenza davvero vertiginosa a cui girano le compute unit della console Sony. È infatti importante ricordare che non tutto si può ridurre alla questione dei TeraFLOP perché questo valore si riferisce esclusivamente ai calcoli bruti in virgola mobile. Ma stando alle parole di Cerny, che ovviamente deve portare acqua al suo mulino, avere meno CU è più che compensato dalla loro frequenza di lavoro decisamente più elevata delle CU di Xbox.
Avere il 20% di frequenza in più vuol dire avere il processo di rasterizzazione, quello che crea concretamente i pixel su schermo, più veloce del 20%, ma vuol dire anche gestire il buffer dei comandi il 20% più velocemente e avere tutte le cache della GPU che viaggiano con una larghezza di banda superiore. Inoltre avere una scheda video con meno compute unit vuol dire avere una scheda video più agile da programmare visto che dare qualcosa da fare a 36 processi contemporaneamente è più facile che lavorare con 52.
È pure vero però, che a memoria non ricordo di console e schede video che non hanno portato a un aumento delle unità computazionali di calcolo al cambio di una generazione. Ovvio che di mezzo c'è l'aumento dei transistor che un miglioramento del processo produttivo si porta in dote e anche una migliore gestione legata all'evoluzione dell'architettura, però se fosse tutto facile come dice Cerny, avremmo visto nel tempo solo degli aumenti consistenti di frequenze a parità delle unità di calcolo. Tra l'altro proprio quello che faceva una volta AMD prima di cambiare approccio con l'architettura RDNA.
Quindi in concreto, abbiamo 2 modalità di affrontare le frequenze di CPU e GPU e, come continuo a ripetere da tempo, non tutto può ridursi al semplice calcolo dei TeraFLOP. Con questo non voglio evitare di sottolineare il primato di potenza che Xbox Series X sembra chiaramente avere, ma voglio soltanto dire che magari l'approccio di Cerny potrebbe non essere così sbagliato. E comunque, la storia ci ha insegnato che a vincere la battaglia delle vendite non è praticamente mai la console più potente.
Vi invito a lasciarmi un commento qui sotto per farmi sapere quale delle 2 console ha più probabilità di stupirci con i suoi titoli. Sono proprio curioso di sentire le vostre valutazioni.
