Rein theoretisch: Ist AMDs Ryzen-CPU der Game-Changer für Next-Gen-Konsolen? - Digital Foundry

Verbesserte Grafik ist selbstverständlich, aber was ist mit dem Gameplay?

Mit der Veröffentlichung von PlayStation 4 Pro und der Xbox One X wird sich der Forschungs- und Entwicklungsfokus von Sony und Microsoft zwangsläufig auf etwaige Nachfolgemodelle verschoben haben. Das wirft Fragen nach dem möglichen Generationensprung in den nächsten paar Jahren auf, und danach, wie viel diese neuen Maschinen kosten werden. Aber ein Aspekt der technischen Zusammenstellung dieser Geräte scheint gegeben: AMDs Ryzen-CPU wird eine zentrale Rolle spielen - und die Verschiebung in Richtung einer radikal verbesserten Prozessorarchitektur könnte sich stark auf die Spiele auswirken, die wir auf ihnen spielen werden.

Alles dreht sich um den zentralen Gedanken einer Hardware-Balance - eine spezifische Kombination aus CPU, GPU und RAM im Rahmen eines Konsolendesigns. Die aktuellen Konsolen schafften zu ihrem Erscheinen einen wahren Generationensprung in Sachen Grafik und Speicher (Letzteres ist mit seiner 16-fachen Steigerung gegenüber der vorangegangenen Generation besonders bemerkenswert), aber einiges deutet stark darauf hin, dass die CPU-Leistung leiden musste. AMDs Jaguar-x86er-Kerne wurden ursprünglich für Mobilgeräte entworfen und seinerzeit mehr oder weniger die einzige Wahl zur Integration in ein Konsolen-SoC ("System-on-chip"). Zwei Jaguar-Cluster wurden gepaart mit Grafikkarten auf Desktop-Level, was drastische Auswirkungen darauf hatte, wie die Spiele entworfen wurden, die wir auf den Geräten heute spielen. AMD bleibt für die neue Welle an Konsolen, die wir für 2019/2020 erwarten, der beste Partner - und in dieser Hinsicht könnte Ryzen ein buchstäblicher Game-Changer sein. Denn seine Integration könnte einen größeren Einfluss auf das Design kommender Games haben als die Zahl der GPU-Teraflops der neuen Maschinen.

In Hinblick darauf, wie sich die Spiele entwickeln werden - und nicht nur die Qualität der Grafik -, muss es eine Verschiebung in diversen Bereichen des Konsolendesigns geben, einen Hardware-Boost, der etwas begünstigt, das wir einfach mal als "Simulation" bezeichnen. Man denke an ein Spiel wie Grand Theft Auto 4 auf Xbox 360 und PS3 und vergleiche es mit seinen Vorgängern GTA 3, Vice City und San Andreas. Natürlich bewegt sich die Grafik auf einem anderen Level, aber dazu gesellte sich ein echter Generationensprung in Sachen Simulation. Liberty City wurde als lebendige, geschäftige Metropole auf die Mattscheibe gebannt - mit zahllosen unterschiedlichen NPCs. Aber nicht nur ihre Menge war beeindruckend, sie verfügten auch über eine imponierende Bandbreite an situationsabhängigem Verhalten, gingen morgens zur Arbeit, tranken Kaffee, gingen joggen, spannten bei schlechtem Wetter ihre Regenschirme auf und - ja, interagierten auch, wenngleich eingeschränkt, mit dem Spieler. Die Qualität dieser Simulation war im Vergleich zur Generation davor von gänzlich anderer Güte.

Die Generation vor PS4 und Xbox One brachte zudem andere Serien hervor, die auf ausgereifteren Simulationen basierten, als sie davor möglich waren. Die Welt des ersten Assassin's Creed war damals ohnegleichen. Die Frage ist, ob und wo in der aktuellen Generation ein vergleichbarer Sprung in Sachen Simulation zu verzeichnen ist. Speicherplatz und Arbeitsspeicher wurden erhöht, was Form und Größe der dargestellten Welten zweifellos veränderte, aber in welcher Hinsicht hat sich die Simulation weiterentwickelt? Assassin's Creed ist hier besonders interessant. AC: Unity von 2014 sieht nach einem Spiel aus, das für eine ganz andere Konsole entworfen wurde, als letzten Endes ausgeliefert wurde - und spielt sich auch so.

Rich über die Wichtigkeit fortschrittlicher CPU-Technologie für die nächste Konsolengeneration.

Ubisoft hat sich in sein World-Building richtig reingehangen, stopfte sein Paris der Revolutionszeit randvoll mit NPCs und steigerte den Detailgrad der Stadt an sich dramatisch. Und wie sich nur allzu schnell herausstellte, konnten die Konsolen da nicht schritthalten. Selbst nach zahlreichen Patches konnte erst der Boost-Modus der PS4 Pro das Spiel gewissermaßen mit Gewalt nah an die angepeilten 30 FPS peitschen. Wenig überraschend entfernte sich Ubisoft mit AC: Syndicate wieder von überbordender Weltensimulation - und obwohl wir bisher nur wenig von Origins sahen, vermittelt auch das den Eindruck, dass Grafik gegenüber Weltenkomplexität priorisiert wurde. Zu den Konsolen, die uns aktuell zur Verfügung stehen, passt das deutlich besser.

Andere Versuche, bereits existierende Spielkonzepte auf die Spitze zu treiben, hatten sich zwischenzeitlich viel vorgenommen, fielen bei dem Versuch jedoch auf die Nase. Das vermutlich offensichtlichste Beispiel ist Avalanches Just Cause 3 - ein Spiel, das nicht einmal auf der PS4 Pro samt Boost-Modus eine glückliche Figur abgibt. Rein vom Konzept her war die Betonung und Ausweitung der markenzeichenartigen Zerstörungsorgie der richtige Schritt. Angesichts der Limitationen der aktuellen Hardware war er allerdings der falsche.

Wir maßen Bildraten bis runter auf 18 FPS auf der normalen PS4, auf der Pro waren es selbst im Boost-Modus immer noch magere 24 FPS. DICE unterdessen hat sich daran versucht, die epischen 64-Spieler-Schlachten eines Battlefield auf die Konsolen zu bringen - auch hier standen CPU-Beschränkungen der optimalen Performance, wie sie PC-Spieler regelmäßig genießen, im Weg. Aktuell erklärt Bungie damit auch die festen 30 FPS für den kommenden zweiten Teil von Destiny.

Wie geht es also weiter? Microsoft hat für seine Xbox One X die Jaguar-Technologie angepasst. Eine um 31 Prozent höhere Taktfrequenz kam dabei heraus, was gewisse Vorteile nahelegt. Auch einige interessante Tweaks sind dabei, die darauf abzielen, die Performance des L2-Cache zu maximieren. Aber es bleibt eine CPU dieser Generation, die den gleichen fundamentalen Limitationen unterliegt wie ihre Gegenstücke in der Basishardware. Es ist ein offenes Geheimnis, dass AMDs Ryzen die Marschrichtung für die Zukunft repräsentiert. Wenn wir wetten müssten, würden wir auf ein Zen-CCX-Modul mit vier Kernen und acht Threads setzen, die die CPU-Komponente der Next-Gen-APUs im PC-Bereich stellen. Die Implementierung wird natürlich variieren - auf Konsolen vermutlich sogar dramatisch -, aber die aktuellen Ryzen-Prozessoren basieren auf zwei CCX in einem Paket, was die Tür zu Konstellationen mit Vier-, Sechs- und Achtkernprozessoren öffnet. Je nachdem, welche Komponenten AMD sich zu deaktivieren entschließt. Jedes AM4-Motherboard, das etwas auf sich hält, erlaubt dem User schon jetzt die Wahl, einzelne CCX zu deaktivieren. Wir nahmen also einen Ryzen 7 1700 und ließen ihn als Quad-Core-Komponente mit einem CCX laufen.

In unseren PS4-Pro-Boost-Modus-Tests fanden wir heraus, dass der Boost der CPU-Frequenz häufig einen größeren Performance-Schub erbrachte als die Gewinne der GPU.

Welchen Takt würden wir den Prozessor fahren lassen? Wir entschieden uns für 3.0 GHz, nur so eine Ahnung - Microsoft und Sony steigerten ihre CPU-Takte mit dem Sprung von 28 nm zu 16 nm um 31 Prozent, und angenommen dasselbe passiert noch mal, werden aus den 2,3 GHz der Xbox One X eben 3,0 GHz. Aber wie gesagt: Wir raten nur und müssen dabei wirklich aufpassen, nachdem Microsoft mit dem GPU-Takt seines neuesten Konsolendesigns in einem kleinen Formfaktor weit über das Erwartete hinausging. Möglicherweise unterschätzen wir die Performance auch nicht nur in Sachen Frequenz, sondern auch in IPC (Instructions per clock). Wir testeten hier einen Ryzen der ersten Generation - AMD plant noch vor 2020 zwei Nachfolger, Variationen davon dürften die Basis für die CPUs der Next-Gen bilden.

Wir machten uns auch nicht mit der Erwartung an dieses Experiment, zuverlässige Benchmarks zu erhalten. Uns ging es eher darum, eine Ahnung davon zu erhalten, wie Ryzen mit Gaming-Belastungen umgeht, mit denen die Current-Gen-Maschinen ihre Probleme haben. Tatsächlich gibt es zahlreiche Gründe, warum die Resultate unserer Tests hier niedriger als erwartet ausfallen dürften - uns stehen keine Optimierungen zur Verfügung, die sich Konsolenentwickler normalerweise auf die Fahnen schreiben, während AMD selbst sagt, dass ältere Spiele erst ein Update benötigen, um aus der neuen Architektur maximalen Profit zu schlagen. Weiterhin haben die PC-Versionen von Spielen keinen Zugang zu den schlankeren APIs der Konsolen. Dennoch beeindrucken unsere Resultate schon rein für sich genommen.

Schauen wir uns beispielsweise The Witcher 3 an. Ein Titel, der sich eindeutig mit Current-Gen-Einschränkungen befassen musste. Auf Konsolen zielt das Spiel auf 30 FPS ab, was das Spiel nach einigen Patches auch erreichte. Im normalen Gameplay in der Open World schaffte unser Ryzen-Kandidat 100 bis 120 FPS, sobald wir die GPU-Limitierungen aufhoben. In unserem CPU-Killer, dem Novigrad-Benchmark, liegen wir immer noch im Bereich zwischen 80 und 90 FPS.

Just Cause 3? Mit denselben Physikeffekten, die die Jaguar-Konsolen so triezten, bewegen wir uns immer noch zwischen 55 und 80 FPS. Ein geradezu transformatives Erlebnis, das wir auch in Assassin's Creed Unitys belebtesten, NPC-reichsten Szenen zu replizieren in der Lage sind. Und dieser Titel ist in unseren Augen besonders wichtig - der erste Anlauf auf einen neuen Grad an Weltensimulation: Fehlerbehaftet und limitiert in einiger Hinsicht, aber ein ernst gemeinter Versuch, einen Generationensprung in Sachen Weltenbildnerischem hinzulegen. Die Einschränkungen der aktuellen Konsolen könnten sehr wohl dafür verantwortlich sein, dass wir niemals erfahren haben, wohin uns weitere Iterationen dieser Technologie geführt hätten.

Die PS4 Pro bietet gewaltige Performance-Verbesserungen in CPU-intensiven 64-Spieler-Schlachten - aber selbst diese aufgebohrte Hardware schafft die 60 FPS nicht.

Ryzen in der nächsten Welle an Konsolen könnte die Spieleentwickler gewissermaßen entfesseln, sie anregen, ihren Ambitionen in Sachen Hintergrundsimulation freien Lauf zu lassen. Das soll nicht heißen, dass wir auf der Current-Gen nicht einige fortschrittliche Spiele gesehen hätten - die Entwickler haben sich darauf eingerichtet, das Maximum aus den Gegebenheiten der Geräte herauszukitzeln. Horizon: Zero Dawn ist ein technisches Spektakel mit teils phänomenalen Simulationsaspekten - zentrale Aspekte gehen eher in Richtung prozeduraler Elemente und wurden an die GPU ausgelagert. Damit ihr eine Vorstellung von der Größenordnung bekommt, in der Guerrilla arbeitet: Klippen und Berge verfügen über eine "Erosion"-Variable, die durch die Witterung über Jahrmillion hinweg abgeschliffene Steine und Felsen generiert - es ist fantastisch. Selbst die Wolkensimulation ist entsprechend umgesetzt - und das ist nur die Spitze des Eisbergs. Zudem haben wir in dieser Generation noch nicht gesehen, was die Meister der Weltensimulation - Rockstar - mit der zur Verfügung stehenden Rechenleistung anstellen. Red Dead Redemption 2 sollte das in Angriff nehmen und wir freuen uns darauf.

Aber wenn man zurückblickt auf GTA 4 und den wahnsinnigen Generationensprung früherer Spiele der Reihe, was könnte Rockstar mithilfe von Ryzen erschaffen? Gerade, wenn man die bemerkenswerten Resultate bedenkt, die die Firma in der letzten Generation mit dem verhältnismäßig starken CPU-Fokus erzielte. Könnten die Firmen die Simulationsaspekte rauffahren, wäre auch die breite Masse an Ubisoft-Open-Worlds signifikant besser, größer und hübscher als ihre Last-Gen-Gegenstücke. Aus unserer Sicht wird vielleicht das Teraflop-Rennen den zu erwartenden Leistungsgrad der nächsten echten Next-Gen-Konsolen definieren. In Wirklichkeit dürfte aber die CPU den stärksten Einfluss auf das eigentliche Gameplay von Spielen auf der neuen Hardware haben.

Die Testergebnisse unseres Ryzen mit vier Kernen und acht Threads sind vielversprechend. Die ernüchternde Realität ist aber, dass er in PC-Benchmarks in vielen Spielen und letztlich in der kompletten Breite gesehen sogar noch hinter einen gängigen i5 zurückfällt. Die Performance schwankt je nach Content sogar zwischen i3- und i5-Level. Selbst der Pentium G4560 liefert ihm in gewissen Spielen noch einen guten Kampf - nicht gerade das, was wir erwartet hatten. Eigentlich dachten wir eher an etwas in der Richtung eines "Mini-i7". Auf der anderen Seite, wenn man sich die verhältnismäßig schwachen Jaguar-Prozessoren anschaut, haben die Entwickler sehr viel mehr aus ihnen herausgeholt, als im PC-Bereich möglich war. Und wir erwarten dasselbe von Ryzen. Natürlich ist nicht auszuschließen, dass die Konsolenhersteller ihre eigene, maßgeschneiderte Variante anfertigen.

Die Veröffentlichung der Xbox One X ist mit ziemlicher Sicherheit der Schwanengesang für AMDs Jaguar-Technologie - was genau an ihre Stelle treten wird, ist keine Entscheidung, die sich Sony und Microsoft leichtmachen sollten. Das Resultat wird umfassende Auswirkungen darauf haben, wie fortschrittlich die Spiele sein können, die wir bis weit in das nächste Jahrzehnt hinein spielen werden. Die gute Nachricht ist, dass die Technologie dafür, dramatisch die Qualität der Weltensimulation parallel zur Güte der Optik zu erhöhen, schon jetzt existiert. Und wir freuen uns schon jetzt auf einen Test von Ryzens Desktop-APUs später in diesem Jahr.

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Über den Autor:

Richard Leadbetter

Richard Leadbetter

Technology Editor, Digital Foundry

Rich has been a games journalist since the days of 16-bit and specialises in technical analysis. He's commonly known around Eurogamer as the Blacksmith of the Future.

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