PS4 против Xbox One. Сравнение производительности!

PS4 против Xbox One. Сравнение производительности

Появление консолей нового поколения – событие эпохальное. Срок жизни новеньких Microsoft Xbox One и Sony PlayStation 4 обещает быть длинным, а конкуренция между двумя консолями жаркой. А потому особое внимание приковано к их аппаратной части. Какая из консолей мощнее? Какие технические решения применены в их “начинке”? Давайте попробуем разобраться.

Сравнивать консоли предыдущего поколения по техническим характеристикам было очень сложно, да и практически невозможно. Слишком разная архитектура процессоров и графики и подходы к использованию памяти делали это сравнение предельно сложным, и только время показало, что потенциал PlayStation 3 пусть и не намного, но выше чем у Xbox 360. Хотя у PS3 есть свои недостатки.

Сравнивать консоли нового поколения, которыми, как всем уже известно, стали Xbox One от Microsoft и PlayStation 4 от Sony, гораздо проще. А все потому, что в их основе лежат процессоры не только с одинаковой архитектурой, но и от одного производителя – AMD. Никаких PowerPC и Cell, только почти привычные по PC решения, как в процессорной, так и в графической части. “Почти” – потому что ничего похожего на APU разработанные AMD для Xbox One и PlayStation 4 на рынке компьютеров пока нет, и в ближайшем будущем не предвидится.

Впрочем, мы несколько забежали вперед. Итак, у нас есть две консоли со схожей архитектурой, которые на ближайшие несколько лет станут главной силой на рынке. Давайте разбираться, как они устроены и какой производительностью обладают, и выяснять что же лучше – PS4 или Xbox One. Разбираться будем последовательно, блок за блоком изучая APU обеих консолей.

Процессорная часть. Jaguar выходит на охоту

Долгое время предполагалось, что в основе процессора PlayStation 4 будет лежать архитектура Pilediver, которая знакома по настольным процессорам AMD FX. В то время как для Xbox One изначально пророчили использование ядер Jaguar. Как оказалось в итоге, обе консоли получили одинаковую процессорную архитектуру и ей оказался Jaguar. Эта архитектура разрабатывалась AMD на замену Bobcat. Ее главная задача – конкуренция с процессорами Atom от Intel в компактных десктопах, ноутбуках, и даже планшетах. То есть изначальный приоритет при проектировании этого решения был отдан не пиковой производительности, а эффективности и экономичности.

Как такой процессор оказался в основе мощных игровых систем, и почему AMD не использовала ядра Pilediver, которые обладают гораздо большей вычислительной мощностью? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять чего хотели от AMD Sony и Microsoft, обговаривая перспективное на тот момент сотрудничество. Официальных данных на этот счет нет, но мы не ошибемся, если предположим, что обе компании хотели получить систему-на-чипе (или APU), которая включала бы в себя и процессорные ядра и графику. Это решение должно было быть достаточно производительным, но при этом экономичным, так как в консолях трудно обеспечить хорошее охлаждение, да и энергопотребление нужно было удержать в разумных пределах. Это поставило крест на возможности использования Pilediver, так как его тепловыделение очень велико.

AMD вышла из столь сложной ситуации весьма элегантно, и предложила обеим компаниям свою перспективную разработку под названием Jaguar, которые, как и их старшие собраться, основаны на архитектуре x86 и являются 64-битными. Процессоры на его основе, конечно, не могут тягаться с настольными CPU, но при этом потребляют совсем немного энергии, да и транзисторов в них несравнимо меньше, что обещало снизить себестоимость чипа. Для того чтобы обеспечить достойную производительность, было решено объединить в одном кристалле нового APU сразу два четырехядерных модуля, что позволило создать достаточно экономичный восьмиядерный процессор. На этом решений и решили остановиться оба производителя консолей.

Выбор в пользу Jaguar был продиктован еще и желанием Sony и Microsoft получить процессор с максимально большим количеством одновременно обрабатываемых потоков, и в данном случае Jaguar имеющий полноценные ядра выглядел более подходящим решением, нежели Pilediver, который при номинальных восьми ядрах располагает лишь 4 блоками вычислений с плавающей запятой.

Безусловно, в современном игровом компьютере APU, который разработала AMD для Xbox One и PlayStation 4, выглядел бы далеко не лучшим образом из-за того, что его восемь ядер не были бы востребованы играми, которые все также используют два, максимум четыре потока данных. Но если игра разработана специально для этой консоли, и заточена на восемь потоков (а только так и будет), то с ним не сможет конкурировать, ни процессор FX, ни Core i5/i7, которые по факту располагают в два раза меньшим количеством ядер.

Как видите, плюсов у данного решения много, и мы ни в коем случае не станем пенять на то, что AMD применила далеко не самые производительные ядра. Суммарной мощности восьми ядер Jaguar для Xbox One и PS4 более чем достаточно в данный момент, и скорее всего ее будет хватать на протяжении всего жизненного цикла консолей нового поколения. Тем более что процессорная мощность в современных играх не имеет критического значения, так как все больший и больший объем работы исполняет графическое ядро. Перед тем как переходить к его изучению, давайте подытожим информацию по процессорной части.

Итак, APU AMD для консолей Xbox One и PlayStation 4 имеет два четырехядерных модуля с процессорными ядрами Jaguar. Частота их, к сожалению пока неизвестна, но разные источники называют цифры от 1,6 до 2 гигагерц. Каждое ядро имеет собственный кэш первого уровня объемом 32+32 килобайта под данные и инструкции. Кэш второго уровня, объемом 2 мегабайта, общий для всего модуля. Учитывая, что в APU их два, общий объем кэша L2 равен 4 мегабайтам. Кэш у процессоров на архитектуре Jaguar не эксклюзивный как у других решений AMD, а инклюзивный, то есть данные в кэшах разного уровня дублируются.

Производиться чипы по 28-нанометровому техпроцессу будут, судя по всему, на заводях компании TSMC. APU AMD поддерживает все современные технологии энергосбережения, а также все актуальные потоковые расширения, включая “свежие” SSE4.2 и AVX, а также технологию виртуализации AMD-V. Кстати, что касается последней, то ее будет активно задействовать Xbox One, которая как известно, будет использовать две операционные системы – одну для игр (Xbox) и одну для развлекательных и прочих целей (на основе Windows).

Разница между Xbox One и PlayStation 4 по вычислительной мощности процессора: отсутствует или минимальна (зависит от тактовой частоты, которая пока неизвестна).

Графика. Интегрированный GPU, о котором можно только мечтать

Графическая часть для игровых консолей – это, безусловно, самое важное. На момент выхода PS3, ее графический процессор имел характеристики схожие с лучшей на тот момент видеокартой для PC – GeForce 7800 GTX. А Xbox 360 и вовсе заглядывал в будущее, используя решение AMD с унифицированной шейдерной архитектурой, которая до компьютеров тогда еще не добралась. А что с графикой у Xbox One и PlayStation 4?

На фоне консолей предыдущего поколения она выглядит отлично, предлагая в пять и более раз большую производительность. Но вот технически графика консолей нового поколения отнюдь не революционна. Да и на фоне современных топовых графических процессоров для PC выглядит скромно.

Как и в процессорной части, графика из состава APU AMD, очень схожа для обеих консолей. В ее основе лежит знакомая архитектура Graphic Core Next (GCN), на основе которой уже больше года выпускаются видеокарты Radeon HD 7000. Правда, в консолях будет использоваться не текущая версия архитектуры, а обновленная, которая называется GCN 2.0. Кроме консолей, ее будут использовать и дискретные видеокарты AMD будущего поколения, которое представят этой осенью. Учитывая, что о GCN 2.0 пока нет никаких данных, кроме того, что она сохранит основные принципы работы текущей архитектуры, говорить о ней пока не будем, а лучше сразу займемся изучением технических характеристик.

И вот здесь проявляется первое важной отличие чипов Xbox One и PS4. Если новая консоль от Sony располагает 18 исполнительными блоками (Compute Unit – CU), то в чипе приставки от Microsoft их в полтора раза меньше – 12. Зная, как устроен каждый CU в чипах с архитектурой GCN, несложно подсчитать, что графика Radeon консоли PlayStation 4 располагает 1152 потоковыми процессорами и 72 блоками текстурирования. При этом в Xbox One присутствует лишь 768 потоковых процессоров и 48 блоков текстурирования. Разница разительная.

Может быть, в Xbox One более высокая частота графического процессора? Нет, данные о пиковой производительности интегрированной графики, которая равна 1,23 TFLOPS для консоли Microsoft и 1,84 TFLOPS для PlayStation 4 подтверждают, что оба чипа работают на одной частоте равной 800 мегагерцам. На лицо явное и весьма заметное отставание новой Xbox от PS.

После того как Microsoft поняла, что в битве за графику в консолях нового поколения она проигрывает, в ход пошли маркетинговые приемы, В частности, представители компании обещали, что отставание по производительности видеокарты планируется компенсировать облачными вычислениями, но в итоге, когда Microsoft отказалась от необходимости обязательного подключения Xbox One к Интернет, стало ясно, что это фикция. Тем более что никто не мешает Sony использовать ту же возможность – технических ограничений нет.

В результате, появилась информация о том, что Microsoft ищет возможность повысить производительность графики за счет увеличения тактовой частоты. Но это может дать лишь небольшой эффект. Сильно поднять частоту интегрированного графического процессора AMD не может, так как это негативно повлияет на тепловыделение чипа и увеличит процент брака, а значит, повысит стоимость APU, на что Microsoft вряд ли согласится. В общем, есть небольшая вероятность, что AMD повысит частоту, но не более чем до гигагерца. Благодаря этому Xbox One получит производительность на уровне 1,54 TFLOPS, но это не поможет догнать PlayStation 4.

Для того чтобы окончательно понять, какую производительность обеспечивают графические решения Xbox One и PS4, давайте попробуем подобрать близкие к ним по характеристикам дискретные видеокарты AMD Radeon. PlayStation 4 выглядит на этом фоне весьма прилично, опережая по производительности Radeon HD 7790 и HD 7850. Впечатляет, особенно если вспомнить, что решение то это интегрированное. Какой другой APU может предложить такую производительность? А вот графика Xbox One заметно скромнее. Ее производительность чуть не дотягивает до Radeon HD 7770.

Впрочем, сравнивая интегрированную графику новых консолей и дискретные видеокарты, мы упускаем одну важную деталь – память. Если полноценные видеокарты используют собственный массив быстрой памяти, то интегрированные решения вынуждены делить и ее объем, и пропускную способность. А потому прежде чем ставить окончательный диагноз Xbox One и PlayStation 4, нужно изучить, как у них организована связь с системной памятью.

Но подводя промежуточный итог, констатируем факт, что графическая часть PS4 заметно производительнее, чем у Xbox One. Фактически, в полтора раза.

Системная память. Инновационный подход

В работе подсистемы памяти давно не было глобальных изменений. Даже если процессорные ядра и графика объединены в одном кристалле, и совместно используют оперативную память, то все равно имеют в ней собственные участки. И AMD, которая активно продвигает свою технологию гетерогенных вычислений, эта ситуация была не по нраву. Для того чтобы изменить ситуацию и уравнять права процессора и графики в составе APU, инженерами компании была разработана технология hUMA, которая позволяет не разделять объем ОЗУ между вычислительными блоками и позволить им использовать общее адресное пространство с равным доступом к ресурсам. Это позволяет увеличить производительность и увеличить доступный объем за счет того, что данные не нужно копировать в памяти при обращении к ним графики и процессора.

Как вы понимаете, это мы все рассказали не зря. APU PlayStation 4 и Xbox One используют эту технологию в полной мере, а потому говорить о том, что видеокарте выделен такой-то объем память, а процессору такой-то, нельзя. Каждая часть APU имеет равный доступ ко всему объему памяти, которой в обеих консолях установлено 8 гигабайт. Для связи памяти с APU используются четыре 64-битных контроллера, что дает 256-битную шину памяти. Объем памяти, совместное использование и 256-битная шина – это, собственно, все, что есть общего у PlayStation 4 и Xbox One. В остальном сплошные различия.

Подсистема памяти PS4 выглядит весьма авангардно. Еще бы, ведь процессорные ядра и графика обращаются к быстрой памяти стандарта GDDR-5 с частотой 5500 мегагерц, которую мы привыкли видеть только в видеокартах. Выбор именно этого типа памяти позволил добиться отменной пропускной способности в 176 гигабайт в секунду, которой должно вполне хватить при любых ситуациях. Для сравнения, пропускная способность системной памяти среднего компьютера, использующего двухканальную DDR3 с частотой 1600 мегагерц составляет порядка 25,6 гигабайта в секунду. И это притом что ее также могут использовать и процессор и графическое ядро. Разительная разница, согласитесь?

А как дела у Xbox One? Прямо скажем, на фоне PS4 она выглядит не очень хорошо. Дело в том, что Microsoft решила ограничиться более дешевой памятью DDR3 с частотой 2133 мегагерца, что не позволило добиться таких же высоких показателей производительности как у конкурирующей консоли. 68,3 гигабайта в секунду – это максимум на что способна подсистема памяти Xbox One. Это в 2,5 раза меньше чем у PlayStation 4! Провал? Безусловно, если бы не одна хитрость, на которую пошли инженеры Microsoft.

Для того чтобы минимизировать потери от не очень большой пропускной способности памяти, на кристалле Xbox появился собственный массив быстрой eSRAM-памяти объемом 32 мегабайта. Исполняя функции кэша третьего уровня, данная память должна будет разгружать шину системной памяти, кэшируя данные регулярно запрашиваемые процессором. Кроме того, она, скорее всего, будет постоянным кадровым буфером, которому требуется достаточно большой канал памяти при небольшом объеме. Насколько эта хитрость позволит нивелировать негативный эффект от использования DDR3-памяти, пока загадка. По этому вопросу есть серьезные сомнения, тем более что по неофициальным данным, массив памяти eSRAM также не отличается отменной расторопностью. Пропускная способность его шины составляет около 102 гигабайт в секунду.

Подводя итог раздела посвященного системной памяти, не можем не коснуться еще одного интересного факта – доступного для игр объема. Несмотря на то, что общий объем памяти у консолей нового поколения одинаков – 8 гигабайт, создатели игр могут рассчитывать на чуть меньший объем. Хотя сочетание “чуть меньший” применимо лишь к PlayStation 4, операционная система которой будет использовать не более 1 гигабайта памяти, остальные 7 отдавая играм. А вот Xbox One с двумя операционными системами и постоянно активной системой виртуализации будет использовать сразу 3 гигабайта памяти, оставляя играм всего 5. Кстати, некоторые разработчики игр уже пожаловались на то, что пяти гигабайт им мало.

UPD: По последним данным, объем памяти PlayStation 4 выделенный для игр также будет составлять 4,5-5 гигабайт. Если все действительно будет так, то это уравняет две консоли по данному параметру.

UPD: Также стало известно, что Xbox One на самом деле не использует технологию AMD hUMA и полагает на классический принцип разделения памяти на оперативную и графическую, из-за чего работает заметно медленнее. Очередной камень в сторону консоли Microsoft.

Очередной промежуточный итог вновь однозначен. PlayStation 4 по производительности памяти (как и по реально доступному объему) оказался на голову выше Xbox One. Даже сравнивать страшно.

Выводы

Итак, нам впервые удалось провести технический анализ и напрямую сравнить производительность консолей нового поколения. И в битве между Xbox One и PlayStation 4 полную и безоговорочную победу одержала консоль от Sony. Она лучше по всем параметрам, кроме производительности процессорной части, которая у обоих конкурентов одинакова. Если бы это были персональные компьютеры, то мы бы оценили превосходство игровой производительности PlayStation 4 на Xbox One в солидные 40-50 процентов. Огромный разрыв! При этом можно вспомнить тот факт, что PS4 дешевле, чем Xbox One. У вас еще остались сомнения? У нас нет.

Вообще, Xbox One в данный момент выглядит провалом Microsoft. В чем причины? Они лежат на поверхности. Компания пыталась максимально сэкономить на технической части своей новой консоли, дабы добиться минимизации потерь. Как известно первое время новые консоли продаются в убыток производителю, и этот убыток Microsoft попыталась сделать как можно меньше. Иначе чем можно объяснить, к примеру, выбор медленной DDR3-памяти, хотя AMD наверняка предлагала использовать более быструю GDDR5. Но нет, это экономически нецелесообразно.

Впрочем, Microsoft надеется на то, что покупателей заинтересует не только игровое применение Xbox One, но и другие функции, которыми компания ее щедро наделила, попытавшись сделать из игровой консоли универсальный развлекательный центр. Да и Kinect может сыграть свою роль, равно как и эксклюзивные игровые проекты. А потому праздновать победу Sony еще рано. Да ее PlayStation 4 безусловно гораздо лучше чем Xbox One по техническим характеристикам, но и о других моментах забывать нельзя.

Ну а, кроме того, разница в производительности консолей станет ощутима лишь ближе к концу их жизненного цикла, когда разработчики игр станут выжимать из Xbox One и PlayStation 4 последние соки. Как это произошло с консолями текущего поколения. А пока игры для обеих систем будут выглядеть абсолютно идентично. Так что битва на рынке консолей обещает быть жаркой.

P.S. в статье мы обошли стороной многие части и возможности PlayStation 4 и Xbox One, которые не имеют отношения к производительности, но также весьма интересны и важны. С ними мы планируем познакомить вас при личном знакомстве с консолями нового поколения.

Видео обзор Versus — PS4 против Xbox ONE: