Orbis enthüllt: Was von der NextGen - PlayStation 4 zu erwarten ist

Digital Foundry präsentiert Fakten und Zahlen zur Technologie in Sonys neuer Konsole... und dem kommenden Xbox-Rivalen.

Sowohl die Next-Gen-PlayStation - und ihre Xbox-Konkurrenz - enthalten nach Angaben von Quellen, denen Digital Foundry vertraut, Acht-Kern-Prozessoren mit einem Takt von 1,6 GHz. Die Hauptarchitektur des Prozessors, der beide Konsolen antreibt, soll ein Ableger der neuen "Jaguar"-Technologie sein, an der Intels Erzrivale AMD derzeit arbeitet. Dabei handelt es sich um Low-Power-Prozessorkerne, die für den Einstiegslevel im Laptop- und Tablet-Markt gedacht sind und ein exzellentes Verhältnis zwischen Energieverbrauch und Performance bieten. Die PC-Jaguar-Produkte sollen später in diesem Jahr in Vier-Kern-Konfigurationen ausgeliefert werden - bei Next-Gen-Konsolen verdoppelt sich die Zahl dieser Kerne zusätzlich zu einigen weiteren Anpassungen am generellen Design.

Zusätzlich zum Acht-Kern-Prozessor nutzt Orbis auch Radeon-HD-Grafik-Hardware. Wir haben bereits zuvor vermutet, dass AMDs mobiles „Pitcairn“-Design - die Radeon 7970M - eine starke Basis für den Grafikkern einer Next-Gen-Konsole hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Größe sein könnte. Eigentlich nutzt dieses Design 20 von AMDs „Graphics Core Next“-Recheneinheiten bei 850 MHz, von denen Sony unseren Informationen nach zehn Prozent abzieht, was in insgesamt 18 CPUs und einer etwas niedrigeren Taktrate von 800 MHz resultiert. In ein Design eingebettet, das auf topaktuelle Grafik und Gameplay ausgerichtet ist, verspricht diese Hardware ein großes Potenzial.

Es ist wohl mehr als Zufall, dass diese Spezifikationen in den 1,84 Teraflops Leistung für die Orbis-GPU resultieren, von denen jüngst die Rede war - sofern diese Zahl auf die gleiche Art und Weise berechnet wird wie in AMDs aktueller "Graphics Core Next"-Produktreihe. Zum jetzigen Zeitpunkt können wir den Aufbau der Grafik-Hardware von Microsofts Durango nicht bestätigen - Gerüchten zufolge, die schon seit einer Weile im Umlauf sind, liegt man etwas hinter Orbis, aber gleichermaßen gibt es auch Berichte darüber, dass die GPU durch zusätzliche, aufgabenspezifische Hardware unterstützt wird. Wir konnten das nicht bestätigen, aber ein ehemaliger Microsoft-Mitarbeiter mit Verbindungen zum Xbox-Team sagt, dass zwei dieser Module grafikbezogen sind.

Die Laptop-GPU Radeon 7970M scheint ziemlich ähnlich zur Technologie in der Next-Gen-PlayStation zu sein - es gibt eine kleine Reduzierung der Taktrate und der Zahl der Recheneinheiten, aber davon abgesehen ist man sehr nah dran. Hier seht ihr, was diese Technik auf dem PC mit Crysis 2 erreichen kann, verglichen anhand von Spielszenen auf sehr hohen und extremen Einstellungen. Unabhängig von Windows und in einem fixen Konsolen-Design kann diese GPU wirklich zeigen, wozu sie in der Lage ist.

Nichtsdestotrotz gibt es in Orbis aber auch einige „geheime Zutaten“ und wir können Details zu einer der interessanteren Neuerungen nennen. Zusätzlich zu den acht AMD-Kernen finden wir darin das bereits erwähnte, GPU-ähnliche „Compute“ Module, das entworfen wurde, um bei bestimmten Arbeitsgängen für Entlastung zu sorgen - Physik-Berechnungen sind ein gutes Beispiel für traditionelle CPU-Arbeit, die oftmals auf GPU-Kerne ausgelagert wird. Uns wurde versichert, dass diese spezifische Hardware kein Teil der Haupt-Grafik-Pipeline ist. Wir stehen hinsichtlich der eigenständigen Integration vor einem kleinen Rätsel, wenn man bedenkt, dass solche Funktionen über den Haupt-Grafikkern laufen und Entwickler diese Leistung für zusätzliche Grafikleistung nutzen könnten, wenn sie wollen.

Frühere Gerüchte ließen vermuten, dass die CPU-Kerne von Orbis mitsamt einigen Elementen der Grafik-Hardware in einem eigenständigen, maßgeschneiderten AMD-Fusion-Core neben einer separaten, getrennten GPU laufen. Unsere Quellen lassen jedoch anderes vermuten, nämlich dass all diese Elemente in das gleiche Stück Silizium eingebettet sind. Außerdem können wir bestätigen, dass der interne Codename für den Prozessor tatsächlich „Liverpool“ ist, wie schon vor einiger Zeit vermutet wurde. Sony hat hier in jedem Fall etwas, um bis an die Grenzen zu gehen - die PlayStation Vita verfügt über den einzigen mobilen GPU-Prozessor, der Quad-Core-ARM-Cortex-A9er mit der PowerVR SGX543 MP4 kombiniert hat. Selbst beim leistungshungrigen iPad 3 setzte Apple weiter auf die Dual-Core-CPU-Architektur mit der gleichen 45nm-Fabrikationsmethode.

Neuigkeiten darüber, dass so viel Leistung in einen einzelnen Prozessor gesteckt wird, kratzen in gewisser Weise ein wenig an der Glaubwürdigkeit. Es hilft allerdings, wenn man den Aufbau von AMDs Jaguar-Technologe ein wenig erklärt. Jeder Kern beansprucht 3.1mm2 Platz in der 28nm-Fabrikationsmethode. Wenn man den L2-Cache berücksichtigt, sollte die gesamte CPU-Komponente auf eine Gesamtgröße von 75-80mm2 kommen. Das steht im Kontrast zu den 235mm2 des Cell-Prozessors aus der Launch-PS3 und den 240mm2 des Emotion-Engine-Chips aus der ursprünglichen PlayStation 2. Bei keinen von beiden wurde die separate Grafik-Hardware berücksichtigt, die noch größer ist. Nach unserer Rechnung bleibt durch das effizientere Acht-Kern-Setup immer noch jede Menge Platz, um die Haupt-GPU auf dem gleichen Die zu integrieren - und dabei bleibt noch Platz übrig. Daraus resultieren erhebliche Einsparungen bei den Produktionskosten, außerdem sinkt der allgemeine Energieverbrauch.

"Orbis konzentriert sich darauf, eine High-End-Performance abzuliefern, ohne Sony in den Ruin zu treiben - unserer Ansicht nach deuten die Spezifikationen darauf hin, dass es sich hierbei um ein Gerät handelt, das mit großem Potenzial und langer Lebensdauer im Hinterkopf entworfen wurde."

Hier seht ihr, was der mobile Intel-Quad-Core mit einer Radeon 7970M in Battlefield 3 erreichen kann - eine hervorragende Performance auf 1080p bei mittleren Einstellungen und immer noch höchst beeindruckend auf den höchsten Einstellungen. Das ist genau die Rechenleistung, die wir von den Next-Gen-Konsolen erwarten, aber beachtet, dass das hier ein PC-Beispiel ist. In einer dedizierten Spielekonsole können wir deutlich mehr erwarten, sobald die Entwickler die Hardware in den Griff bekommen.

Wenn man berücksichtigt, dass die 7970M gerade mal 75 W Strom benötigt und für Orbis zwei Recheneinheiten und rund sechs Prozent der Taktrate gestrichen wurden, können wir uns locker vorstellen, dass das Gerät nicht mehr als 150 W von Stromnetz bezieht, wenn wir RAM, CPU und Speichermedium mit dazurechnen. Ein guter Wert im Vergleich zu den ursprünglichen Versionen von Xbox 360 und PlayStation 3, die sich im Bereich von 200 W bewegten. Außerdem sollte es das Risiko eines erneuten RROD/YLOD-Debakels minimieren.

Wir haben auch Zahlen und Fakten zum Aufbau des Arbeitsspeichers von Orbis. Sie bietet 4 GB GDDR5 - ultra-schneller Arbeitsspeicher, der normalerweise Teil der neuesten PC-Grafikkarten ist. 512 MB davon sind für das Betriebssystem reserviert. Das steht im starken Kontrast zu dem langsameren DDR3, mit dem Durango mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeliefert wird. Microsoft scheint einen mit dem Grafik-Kern verbundenen Ableger der eDRAM-Technologie zu nutzen, um die Bandbreiten-Probleme auszugleichen, die DDR3 mit sich bringt. Im Fall von Durango ist die Menge des Arbeitsspeichers das entscheidende Element. Insgesamt wird es 8 GB geben, von denen eine große Menge (zwei Quellen, mit denen wir sprachen, deuteten 3 GB an) für das OS reserviert wird.

Obendrauf gibt es eine leistungsstarke CPU, von der möglicherweise zwei Kerne für anpassbare Apps reserviert sind, die Microsoft parallel zum Gameplay laufen lassen will. Orbis hat keine solchen Ambitionen und könnte die neue Xbox einfach dadurch übertrumpfen, weil man die Ressourcen durch und durch auf die Spieleleistung konzentriert. Es besteht natürlich immer die Möglichkeit, dass Microsoft sich frühere Erfolge von Nintendo und Kinect anschaute und zu dem Schluss kam, dass das Streben nach der theoretisch höchstmöglichen Leistung nicht immer der beste Weg ist, um den nächsten Konsolen-Krieg zu gewinnen.

"Die Next-Gen-Xbox verfeinert DirectX 11 für eine fixe Hardware-Plattform, während Orbis eine verbesserte Version der LibGCM-API aus der PS3 und Vita nutzt."

Während es bei Durango immer noch viele Geheimnisse zu lüften gibt, haben wir nun eine sehr gute Vorstellung der grundlegenden Architektur der Next-Gen-PlayStation. Die Frage ist: Von wie viel Performance sprechen wir hier? In unserem Test der Radeon 7970M lief Battlefield 3 auf mittleren Einstellungen und Crysis 2 auf seiner sehr hohen Stufe - beide auf den magischen 1080p60. Abgesehen von einigen Framerate-Einbrüchen konnten wir diese Einstellungen auf die höchste und extreme Stufe bringen und erhielten ein perfekt spielbares und optisch fesselndes Erlebnis. In unseren Tests lief die Radeon-GPU zusammen mit einer Intel-Quad-Core-CPU mit 2,3 GHz. Bedenkt man die Dominanz des Unternehmens gegenüber AMD im Hinblick auf die Single-Thread-Peformance, ganz zu schweigen von der Turbo-Boost-Technologie für ein automatisches Overclocking der CPU, betrachten wir das als recht guten Vergleich zu einer Acht-Kern-AMD-CPU (die primär für das Einstiegslevel gedacht ist), die mit einer relativ niedrigen Taktrate läuft.

Natürlich repräsentieren diese Tests nicht das A und O der Next-Gen-Leistung - wir sollten nicht vergessen, dass die neuen Konsolen dedizierte Spielemaschinen sind, die gegenüber PC-Hardware eine Reihe von Vorteilen haben. Windows als Betriebssystem fällt weg und dafür hat man die sich stets weiterentwickelnden Entwicklertools, die für eine fixe Plattform geschrieben wurden, sowie die Performance-Vorteile eines dedizierten Designs - besonders die schnellen Verbindungen zwischen CPU, GPU und RAM. Hier haben wir Hardware, die ein echtes Schwergewicht im Vergleich zum PC darstellt. Diesen Umstand haben wir sowohl der Xbox 360 als auch der PlayStation 3 zu verdanken. 2007 war die PC-Hardware der theoretischen Leistung der Current-Gen-Konsolen bereits deutlich voraus, aber dennoch erzielte man mit Spielen wie God of War 3, Halo 4 und Uncharted 3 eine visuelle Leistung, von der man damals nur träumte. Basierend auf dem, was wir über die Next-Gen-Konsolen wissen, gibt es wenig Gründe, die dagegen sprechen würden, dass sich Geschichte wiederholt.

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Die Zusammenarbeit mit AMD, die sowohl Durango und Orbis definiert, bestätigt jedoch, dass beide Konsolen sich in ihrem Design sehr viel näher an Spiele-PCs bewegen als ihre Vorgänger, was auf dem PC in stärkeren Portierungen resultieren könnte. Und dann gibt es da ja auch noch die Steam Box - ein Stück Hardware, das sich stets in einer Art und Weise weiterentwickeln kann, wie es bei Microsofts und Sonys Geräten nicht möglich ist. Und vermutlich schaut sich Valve diese Spezifikationen mit ein wenig Erleichterung an - AMDs CPU-Architektur wurde mit Energieeffizienz im Hinterkopf entworfen. Und was die reine Performance betrifft, sollte selbst ein Acht-Kern-Setup von einem modernen Intel-Quad-Core-Prozessor übertrumpft werden können. Es wäre höchst ironisch, wenn PC-Besitzer von den Vorteilen der Entwicklung und Optimierung von Next-Gen-Titeln für die Konsolen-CPUs mit ihrer niedrigeren Leistung profitieren würden...

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