PlayStation 4 (EXCLUSIVAMENTE TEMAS SOBRE PS4)

La PlayStation 4 saldrá a la venta este otoño, y sus especificaciones técnicas han sido en gran parte en secreto - hasta ahora. Mientras que la compañía hizo una presentación en la GDC, arquitecto principal del sistema, Mark Cerny, no ha hablado públicamente en una gran profundidad de la plataforma desde su inauguración en febrero.

Cerny se acercó a Gamasutra, con la esperanza de ofrecer una "PlayStation 4 hardware sin tabúes exponer", dijo, durante la entrevista que dio lugar a esta historia. "Eso sin duda es lo que vamos a hacer aquí", dijo Cerny, antes de hablar con Gamasutra por más de una hora.




Lo que sigue es un desglose total del hardware desde la perspectiva de un desarrollador: las fichas en el tablero, y lo que son capaces.

Las preguntas sobre la interfaz de usuario y la SG fueron de la mesa. Lo que era objeto de debate es lo que el sistema es capaz de hacer, y el pensamiento que Cerny plomo y su equipo para tomar las decisiones que hicieron acerca de los componentes que eligieron y cómo funcionan juntos.

Para llegar al fondo de esta discusión profundamente técnico, Gamasutra fue asistido por una persona con un conocimiento profundo de cómo funciona realmente el hardware de la consola: Mark DeLoura, ex vicepresidente de THQ de asesor técnico y ahora senior de medios digitales en la Oficina de Ciencia Casa Blanca y Política Tecnológica.

Los inicios

"Para mí, todo esto empezó a finales de 2007", dijo Cerny, recordando cómo se embarcó en el camino de convertirse en el arquitecto principal de la PlayStation 4. "Debido a que habíamos estado haciendo autopsias en la PlayStation 3 - un amplio grupo de personas de todo el equipo de Sony Computer Entertainment se evalúa lo bien que se había ido."

Esa ventaja, como es natural, a los pensamientos acerca de qué hacer a continuación. Meditando sobre la arquitectura del próximo sistema de Sony, Cerny pasó sus vacaciones de Acción de Gracias a leer sobre la historia de la arquitectura X86 - darse cuenta de que no sólo había evolucionado de manera espectacular en los últimos años, pero que en el momento de la PlayStation 4 enviados, sería lo suficientemente potente como para satisfacer las necesidades de Sony.

Se había convertido en algo "que se veía ampliamente utilizable incluso por el tipo de programadores extremos encontramos en el negocio de los juegos", dijo.

Al darse cuenta de lo apasionado que era sobre el proyecto PlayStation 4, después de Acción de Gracias, Cerny fue para el entonces ejecutivos de Phil Harrison de Sony y Masa Chatani, "y me preguntó si podía dirigir el esfuerzo de próxima generación. Y para mi gran sorpresa, me dijeron que sí."

"Lo más importante" Acerca de la PlayStation 4

Cerny se acercó al diseño de la PlayStation 4 con un mandato importante por encima de todo: "Lo más importante es que no queremos que el hardware sea un rompecabezas que los programadores se necesitan resolver para hacer títulos de calidad."

La PlayStation 3 fue muy poderoso, pero su procesador CELL desconocido bloqueado desarrolladores. "Hubo un gran rendimiento allí, pero con el fin de desbloquear esa actuación, que realmente necesita para estudiar y aprender una forma única de utilizar el hardware," dijo Cerny.

Esa situación condujo directamente a la filosofía de diseño de la PS4: "La esperanza con PlayStation 4 era tener una arquitectura de gran alcance, sino también una arquitectura que sería una arquitectura muy familiar en muchos aspectos."

De hecho, esto es algo Cerny regresado una y otra vez durante la conversación. "Queremos asegurarnos de que el hardware es fácil de usar. Y así que tener la CPU familiar y la GPU familiarizado definitivamente hace que sea más fácil de usar", dijo.

Más tarde, cuando se le preguntó acerca de si Sony considera que el hecho de que muchos desarrolladores de terceras partes también tendrán que crear versiones de sus juegos para la próxima Xbox, su respuesta fue: "cuando digo que nuestro objetivo no es crear puzzles que los desarrolladores tienen que resolver, es cómo lo hacemos bien en un mundo multi-plataforma ".

Pero la facilidad de uso es muy lejos de la única meta de Cerny. Como veterano de la industria de 31 años, él sabe muy bien que el PC marchará adelante incluso cuando la PlayStation 4 se queda congelado en el tiempo.

"En última instancia, estamos tratando de encontrar un equilibrio entre las características que puede utilizar el primer día, y las características que permitirán que el sistema evolucione en los últimos años, como los juegos en sí evoluciona", dijo Cerny. La "arquitectura PC sobrealimentado", que el equipo ha creado - para usar el término de Cerny - está diseñado para ofrecer beneficios significativos de la PC no puede, sin dejar de ofrecer un entorno tecnológico familiar para los ingenieros.

Para el diseño de la PlayStation 4, Cerny no sólo se basan en la investigación, o de autopsias de la PlayStation 3. También recorrió los equipos de desarrollo y habló a los socios de middleware para saber exactamente lo que querían ver en una consola de nueva generación. ¿El resultado? Usted podrá leer sobre ello más adelante.

¿Qué significa "Supercharged" Es decir, de todos modos?

La arquitectura de la PlayStation 4 se ve muy familiar, a primera vista - y lo es. Pero Cerny sostiene que el trabajo de su equipo en el que se extiende mucho más allá de sus capacidades básicas.

Por ejemplo, esta es su opinión acerca de su GPU: "Es ATI Radeon Entrar en números específicos probablemente no ayuda a aclarar la situación mucho, excepto tomamos su tecnología más actual y realizó un gran número de modificaciones a la misma.".

Para entender la PS4, usted tiene que tomar lo que sabes acerca de la visión de Cerny para él (fácil de usar, pero potente en el largo plazo) y casarse con eso con lo que la empresa ha elegido para su arquitectura (familiar, pero astutamente modificada.) Es lo que quiere decir con "sobrealimentado".

"La parte" sobrealimentado ", mucho de eso proviene de la utilización de la única agrupación unificada de memoria de alta velocidad," dijo Cerny. Los PS4 paquetes 8GB de RAM GDDR5 que es fácil y totalmente direccionable por la CPU y la GPU.

Si nos fijamos en un PC, dijo Cerny, "si tuviera 8 gigabytes de memoria en él, la CPU o la GPU sólo podían compartir un 1 por ciento de que la memoria en cualquier marco dado. Eso es simplemente un límite impuesto por la velocidad de la PCIe . Así que, sí, hay un beneficio sustancial para tener una arquitectura unificada de PS4, y es un beneficio muy sencilla que te dan incluso en su primer día de la codificación en el sistema. El crecimiento del sistema en los últimos años se vienen más de tener la GPU PC mejorada. Y supongo que esa conversación se mete en todo lo que hicimos para mejorarla ".

La CPU y GPU están en una "muy grande de chips de encargo único" creada por AMD para Sony. "El Jaguar ocho núcleos, la GPU y un gran número de otras unidades están todos en el mismo chip," dijo Cerny. La memoria no es en el chip, sin embargo. A través de un bus de 256 bits, que comunica con la piscina común de ram a 176 GB por segundo.

"Una de las cosas que podría haber hecho es dejarlo a bus de 128 bits, que se reduciría el ancho de banda de 88 gigabytes por segundo, y luego tener eDRAM en el chip para llevar el rendimiento de copia de seguridad de nuevo", dijo Cerny. Mientras que la solución inicialmente parecía atractivo con el equipo debido a su facilidad de fabricación, que fue abandonado gracias a la complejidad que se sumaría a los desarrolladores. "No queremos crear una especie de rompecabezas que la comunidad de desarrollo tendría que resolver para crear sus juegos. Y así nos mantuvimos fieles a la filosofía de la memoria unificada."

De hecho, dijo Cerny, cuando realizó una gira por los estudios de desarrollo pedir lo que querían de la PlayStation 4, el "más grande pieza de información que tenemos es que querían memoria unificada."

"Creo que se puede apreciar lo grande que nuestro compromiso de tener una arquitectura respetuosa desarrollador está en la luz del hecho de que podríamos haber hecho equipo con hasta un terabyte [Nota del Editor: 1.000 gigabytes] de ancho de banda a una pequeña memoria RAM interna, y todavía no adoptaron esa estrategia ", dijo Cerny. "Creo que realmente muestra el pensamiento de la manera más clara de nada."


Arquitectura Familiar, a prueba de futuro

Entonces, ¿qué Cerny realmente que la consola se beneficiarán de este enfoque de diseño? Longevidad.

Cerny está convencido de que en los próximos años, los desarrolladores van a querer utilizar la GPU para más de empujar gráficos - y cree que ha determinado una solución flexible y potente para dar eso a ellos. "La visión está usando la GPU para gráficos y calcular de forma simultánea", dijo. "Nuestra creencia es que por medio de la consola PlayStation 4 vida, asíncrono cálculo es muy grande e importante de la tecnología de juegos."




Cerny prevé "una docena de programas que se ejecutan al mismo tiempo en que la GPU" - usarla para "realizar cálculos de física, para realizar cálculos de colisión, para hacer el trazado de rayos para el audio."

Pero esa visión creó un gran desafío: "Una vez que tengamos esta visión del cálculo asíncrono en el medio de la consola de ciclo de vida, la pregunta entonces es," ¿Cómo creamos hardware para apoyarlo? "

Una barrera para ello en un entorno de hardware de PC tradicionales, dijo, es la comunicación entre la CPU, GPU y RAM. La arquitectura PS4 está diseñado para hacer frente a ese problema.

"Una GPU PC típica tiene dos buses", dijo Cerny. "Hay un autobús de la GPU utiliza para acceder a la VRAM, y hay un segundo autobús que va sobre el PCI Express que la GPU utiliza para acceder a la memoria del sistema. Pero lo que bus se utiliza, las cachés internas de la GPU se convierten en un obstáculo importante para CPU / comunicación GPU - cada vez que el GPU quiere leer la información de la CPU escribió, o la GPU quiere escribir la información para que la CPU pueda verlo, se requiere mucho tiempo vacía de las cachés internas GPU ".

Habilitación de la Visión: ¿Cómo Sony modificación del hardware

Los tres "grandes modificaciones" Sony hizo a la arquitectura para apoyar esta visión son los siguientes, en palabras de Cerny:

"En primer lugar, hemos añadido otro autobús a la GPU que le permite leer directamente desde la memoria del sistema o escriba directamente a la memoria del sistema, pasando por alto su propia L1 y caché L2. Como resultado, si los datos que se están pasando de ida y vuelta entre la CPU y GPU es pequeño, no tiene problemas con la sincronización entre ellos más y los pequeños, sólo significa pequeño en términos de nueva generación Podemos pasar casi 20 gigabytes por segundo hacia abajo que bus Eso no es muy pequeño en términos de hoy en día... - - es más grande que el PCIe en la mayoría de las PC!
"A continuación, para apoyar el caso en el que desea utilizar la caché L2 GPU al mismo tiempo, tanto para el procesamiento de gráficos y computación asíncrona, hemos añadido un poco en las etiquetas de las líneas de caché, lo llamamos el bit 'volátil'. A continuación, puede marcar selectivamente todos los accesos por compute como "volátil", y cuando es el momento de calcular para leer desde la memoria del sistema, se puede invalidar, de manera selectiva, las líneas que utiliza en la L2. Cuando llega el momento de escribir de nuevo los resultados, se puede escribir volver selectivamente las líneas que utiliza esta innovación permite calcular utilizar la caché L2 GPU y realizar las operaciones necesarias sin afectar significativamente las operaciones de gráficos sucediendo al mismo tiempo -. dicho de otro modo, se reduce radicalmente los gastos generales de funcionamiento de cómputo y gráficos juntos en la GPU ".
. En tercer lugar, dijo Cerny, "La arquitectura GCN AMD originales permitido para una fuente de los comandos de gráficos, y dos fuentes de comandos de cálculo para PS4, hemos estado trabajando con AMD para aumentar el límite de 64 fuentes de comandos de cálculo - la idea es si tiene alguna asíncrono calcular que desea realizar, poner los comandos en una de estas 64 colas, y luego hay varios niveles de arbitraje en el hardware para determinar qué funciona, cómo funciona, y cuando se acaba, junto a los gráficos que hay en el sistema ".
"La razón por lo que se necesitan muchas fuentes de trabajo de cálculo es que no es sólo los sistemas de juego que van a utilizar compute -. Middleware tendrá la necesidad de cómputo, así como las solicitudes de middleware para el trabajo en la GPU tendrá que ser mezclado adecuadamente con las peticiones del juego, y finalmente priorizado adecuadamente en relación con los gráficos de una base de momento a momento. "

Este concepto surgió a partir del software de Sony ha creado, llamado SPURS, para ayudar a los programadores de juegos malabares tareas en SPU de la célula - pero en la PS4, que está siendo realizado en hardware.

El equipo, por decir lo menos, tenía que pensar en el futuro. "El marco de tiempo cuando estábamos diseñando estas características fue de 2009, 2010. Y el plazo en el que la gente utilice estas características es totalmente 2015? 2017?" dijo Cerny.

"Nuestro enfoque general fue poner en un gran número de controles sobre cómo mezclar cálculo y gráficos, y dejar que la figura de desarrollo de la comunidad cuáles quieren usar cuando se hacen en torno al punto en que están haciendo una gran cantidad de asíncrono calcular ".

Cerny espera que los desarrolladores ejecutar middleware - como la física, por ejemplo - en la GPU. Usando el sistema que se describe más arriba, se puede ejecutar con la máxima eficiencia, dijo.

"Si nos fijamos en la parte de la GPU disponibles para calcular todo el marco, que varía enormemente de un instante a otro. Por ejemplo, algo así como opaca mapa de sombras representación ni siquiera utilizar un sombreado de píxeles, es totalmente hecho por shaders de vértices y el hardware rasterización - Gráficos por lo que no está utilizando la mayor parte de los 1,8 teraflops de ALU disponibles en las CAC momentos como que durante el período de juego son una oportunidad para decir, 'Bueno, lo único que calcular lo que quería hacer, gire hacia arriba. a 11 ahora. "

Suena muy bien - pero ¿cómo se maneja hacer eso? "Hay algunos controles muy simples que en la parte gráfica, desde el búfer de comandos gráficos, se puede poner encima o abajo de la computación", dijo Cerny. "La pregunta es, mirando a cada fase de la prestación y la carga se coloca en las distintas unidades GPU, qué cantidad y tipo de cálculo se pueden ejecutar de manera eficiente durante esa fase?"



Lanzamiento y más allá

Los beneficios de este potente hardware se verán en los juegos de lanzamiento de la PlayStation 4. Pero Cerny sostiene que, en el futuro, van a brillar a través de manera totalmente diferente.

"La línea de lanzamiento de PlayStation 4 - aunque por desgracia no puedo dar el número de título -. Va a ser más fuerte que cualquier hardware de PlayStation antes y eso es consecuencia de que la familiaridad," dijo Cerny. Sin embargo, "si el plazo es de 2015, por otra forma de pensar, que realmente necesita para hacer que la personalización, ya que su competencia va a hacer que la personalización."

Así, mientras que se necesita "semanas, no meses" para portar un motor de juego de la PC a la PlayStation 4 según Cerny, en el futuro, los desarrolladores de la consola dedicados pueden aprovechar las capacidades de la PlayStation 4, personalizar su tecnología, y realmente aprovechar el beneficios.

"Hay muchas, muchas maneras de controlar la asignación de los recursos dentro de la GPU entre los gráficos y computación. Por supuesto, lo que puede hacer, y lo que van a hacer la mayoría de los títulos de lanzamiento, es destinar todos los recursos a los gráficos. Y eso es perfectamente bien, eso es genial. Es que la visión es que por medio de la consola de ciclo de vida, que hay un poco más en juego con cálculo ".



Liberando recursos: Unidades dedicadas de la PS4

Otra de las cosas que el equipo PlayStation 4 hizo para aumentar la flexibilidad de la consola es poner muchas de sus funciones básicas en las unidades dedicadas a la pensión - de esa manera, usted no tiene que asignar recursos para el manejo de estas cosas.

"La razón por la que utilizamos unidades especializadas es que significa la cabeza en cuanto a juegos se refiere es muy bajo", dijo Cerny. "También se establece una línea de base que podemos utilizar en nuestra experiencia del usuario."




"Por ejemplo, haciendo que la unidad de hardware dedicado para audio, lo que significa que podemos apoyar a chat de audio sin los juegos que necesitan dedicar los recursos a ellos. Lo mismo para la compresión y descompresión de vídeo." La unidad de audio también se ocupa de la descompresión de "un gran número" de los flujos de MP3 para el audio en el juego, añadió Cerny.

En la ciudad de Nueva York presentación del sistema, Cerny habló PlayGo, el sistema por el que la consola se descargará títulos digitales, incluso a medida que se están reproduciendo.

"El concepto es descargar sólo una parte de los datos globales y comenzar su sesión de juego, y que continúe con su sesión de juego como descargas en el resto en el fondo", explicó a Gamasutra.

Sin embargo, PlayGo "es de dos sistemas conectados por separado", dijo Cerny. La otra tiene que ver con la unidad Blu-ray - para ayudar con el hecho de que es, en esencia, un poco lento para los juegos de nueva generación.

"Por lo tanto, lo que hacemos ya que el juego acceda al disco Blu-ray, es que tomamos todos los datos que se accedió y lo ponemos en el disco duro. Y si después si hay tiempo de inactividad, que siga adelante y copiar los datos restantes en el disco duro. Y lo que eso significa es después de una hora o dos, el juego está en el disco duro, y tiene acceso, tiene carga dramáticamente más rápido ... Y usted tiene la posibilidad de hacer streaming de algunas verdaderamente de alta velocidad . "

Para ayudar aún más a la Blu-ray junto, el sistema también cuenta con una unidad de apoyo de descompresión zlib - lo que los desarrolladores con confianza puede comprimir todos sus datos de juego y conocer el sistema decodificarlo sobre la marcha. "Como mínimo, nuestra visión es que nuestros juegos son zlib comprimido en los medios de comunicación", dijo Cerny.

También hay otro chip personalizado para poner el sistema en un modo de bajo consumo para descargas de fondo. "Para que sea un hardware más verde, que es muy importante para nosotros, tenemos la posibilidad de desactivar la alimentación principal en el sistema y sólo tiene poder para ese chip personalizado secundario, la memoria del sistema y de E / S - disco duro , Ethernet. Así que permite descargas de fondo a suceder en un escenario de muy baja potencia. También tenemos la capacidad de apagar todo, menos energía a la RAM, que es como nos vamos a su sesión de juego suspendido ".

Suena bien, pero ... Los cuellos de botella?

Una cosa Cerny no era nada tímido al hablar son los cuellos de botella del sistema - porque, en su opinión, él y sus ingenieros han hecho un gran trabajo de idear maneras de trabajar alrededor de ellos.

"Con los gráficos, el primer cuello de botella es muy probable encontrarse con un ancho de banda de memoria. Teniendo en cuenta que más de 10 texturas por vivienda será estándar en esta generación, es muy fácil de ejecutar en ese cuello de botella", dijo. "Un buen número de fases de la prestación de la memoria quedará vinculado, y más allá de desplazamiento para bajar texturas bits por texel, no hay mucho que puedas hacer. Nuestra estrategia ha sido simplemente para asegurarse de que estábamos usando GDDR5 para la memoria del sistema y por lo tanto tienen una gran cantidad de ancho de banda ".

Es uno abajo. "Si no estás cuello de botella de memoria, es muy posible - si usted tiene mallas densas en los objetos -. Para ser un cuello de botella en los vértices y se puede tratar de pedir a sus artistas para usar triángulos más grandes, pero en la práctica, es difícil de lograr eso. Es muy común que se mostrar gráficos donde gran parte de lo que se ve en la pantalla es triángulos que son un solo píxel de tamaño. En cuyo caso, sí, los cuellos de botella de vértices pueden ser grandes. "

"Hay una amplia variedad de técnicas que hemos llegado con reducir los cuellos de botella de vértice, en algunos casos se trata de mejoras en el hardware," dijo Cerny. "Lo más interesante de ellos es que se puede utilizar computar como un frontend para los gráficos."

Esta técnica, dijo, es "una combinación de hardware, firmware interior de la GPU y la tecnología de compilación. Lo que pasa es que te tomas tu vertex shader, y compilarlo dos veces, una vez como un shader de cómputo, una vez como un vertex shader. El compute shader hace un tamiz triángulo - sólo hace los cálculos de posición desde el vertex shader original y ve si el triángulo es backfaced, o similar, y está generando, sobre la marcha, un conjunto reducido de triángulos para el vertex shader a. utilizan. Este shader de cálculo y el vertex shader son muy, muy estrechamente ligados dentro del hardware ".

Tampoco es una solución difícil de implementar, Cerny sugirió. "Desde el punto de vista del programador de gráficos, usando esta técnica significa establecer algunas opciones del compilador y el uso de un modo diferente de la API de gráficos. Así que este es el tipo de cosa que usted puede probarlo en una tarde y ver si pasa a aumentar tu rendimiento . "

Estos procesos son "tan estrechamente vinculados entre sí," dijo Cerny, que todo lo que se necesita es "sólo una memoria cíclica de los índices ... es el tamaño de Goldilocks. Es lo suficientemente pequeño como para caber la caché, que es lo suficientemente grande que no se detendrá a cabo sobre la base de las discrepancias entre la velocidad de procesamiento de los shaders de cómputo y los sombreadores de vértices ".

También ha prometido Gamasutra que la compañía está trabajando en una versión de su herramienta de análisis de rendimiento, Razor, optimizado para la PlayStation 4, así como código de ejemplo que se desconfiaba de los desarrolladores. Cerny también quiere distribuir el código en el mundo real: "Si alguien ha escrito algo interesante y está dispuesto a publicar la fuente de ella, para que esté disponible para los demás desarrolladores de PlayStation, luego que tiene el valor más alto."

Un don para el Desarrollo

Hay otra manera Cerny está trabajando para entender lo que los desarrolladores necesitan del hardware.

"Cuando me lancé Sony originalmente en la idea de que iba a ser plomo arquitecto del sistema a finales de 2007, tuve la idea de que estaría haciendo su mayor parte hardware, pero todavía sigo haciendo un poco de software en el momento", dijo. "Y entonces se puso a trabajar con el hardware."

Esa separación no duró. "Terminé teniendo una conversación con Akira Sato, que era el presidente de Sony Computer Entertainment durante muchos años. Y su consejo fuerte fue:" No abandones el software, debido a que su valor es mucho más alto en el proceso, lo es - si se trata de diseño de hardware, el entorno de desarrollo, o de la cadena de herramientas - siempre y cuando usted está haciendo un juego '".



Es el nacimiento de Knack, PlayStation 4 juego de Cerny, que dio a conocer en el sistema revela en la ciudad de Nueva York. Y es su vínculo con la comprensión de los problemas prácticos de desarrollo para la PlayStation 4 de una manera íntima.

Desde el fin de semana de Acción de Gracias la lectura de documentos técnicos a través de un proceso de ingeniería difícil y complejo y, finalmente, el desarrollo de un nuevo gran lanzamiento IP de Sony - no se puede decir Marcos Cerny no es un hombre dedicado, apasionado y lleno.

"No he estado tan ocupado en 20 años. Es bonito. Pero, sin duda, estoy muy ocupado en este momento", dijo, ante las risas de todos en la sala.