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Historia y especificaciones del SoC de PlayStation 5

Este post es una ordenación de ideas sobre lo que sabemos del SoC de PS5, llamado originalmente Ariel y posteriormente Oberon. Ambos nombres en clave provienen de la obra de Shakespeare Sueño de una noche de verano aunque también son nombres de satélites del planeta Urano.

Ariel se descubrió en Enero de 2019, en el repositorio de IDs de los dispositivos PCI asociados a AMD.

13e0Ariel Root Complex
13e1Ariel IOMMU
13e2Ariel PCIe Dummy Host Bridge
13e3Ariel PCIe GPP Bridge
13e4Ariel PCIe Dummy Host Bridge
13e5Ariel Internal PCIe GPP Bridge 0 to Bus A
13e6Ariel Internal PCIe GPP Bridge 0 to Bus B
13e7Ariel SMBus Controller
13e8Ariel LPC Bridge
13e9Ariel Internal GPU
13eaAriel HD Audio Controller
13ebAriel HD Audio Coprocessor
13ecAriel Cryptographic Coprocessor
13edAriel USB 3.1 Type C: Gen2 x 1port + DP Alt Mode
13eeAriel USB 3.1 Type A: Gen2 x 2 ports
13efAriel ZCN/MP4
13f0Ariel Device 24: Function 0
13f1Ariel Device 24: Function 1
13f2Ariel Device 24: Function 2
13f3Ariel Device 24: Function 3
13f4Ariel Device 24: Function 4
13f5Ariel Device 24: Function 5
13f6Ariel Device 24: Function 6
13f7Ariel Device 24: Function 7

Los componentes nos marcan que es un SoC, pero lo que llamo la atención inicialmente fueron dos cosas, el primero es el componente 13e9 que nos marca el código de la GPU integrada en el SoC. El segundo son los componentes 13f0 a 13f7 donde la mención de «Device 24» nos marca que es un SoC basado en Zen 2.

Al mismo tiempo, el leaker TUM APISAK filtraba informacion de un SoC llamado Gonzalo, cuyo código en clave nos indicaba que era el chip llamado Ariel en el repositorio de IDs PCI.

El SoC era un SoC prototipo que aún ni tan siquiera había pasado a la fase de pre-producción, no obstante unos tres meses más tarde de esto habría un cambio en el codigo de la GPU.

El código de la GPU había pasado de ser 13e9 a 13f8, coincidio además con la entrevista a Mark Cerny por parte de Wired donde revelo que PlayStation 5 soportaría trazado de rayos por hardware. En ese momento en PC lo que es Navi/RDNA no se había presentado aún y meses después se confirmo que no llevaría hardware para el trazado de rayos. Como curiosidad algunas fuentes hablaban de la GPU con el código 13e9 como Navi 10 «Lite» donde Lite es una versión integrada en un SoC de una GPU dedicada y Navi 10 es el chip utilizado en la serie RX 5700.

Es decir, Sony le pidio a AMD un cambio de última hora de Navi 10 a Navi 2n o dicho de otra manera de RDNA a RDNA 2. Esto suponen dos «simples cambios» en la GPU del SoC:

  • Integrar una unidad de interseccion en cada Compute Unit para acelerar el trazado de rayos.
  • Modificar la unidad de rasterizado para el Variable Rate Shading.

Lo primero consiste en la implementación de esta unidad en la unidad de texturizado, de acorde a una patente de la propia AMD.

Dicha solución no es propietaria ni exclusiva de ningún sistema sino que viene con todos los sistemas que llevan una GPU de la familia RDNA 2.

En Junio de 2019 la cosa dio un salto adicional, apareció en el userbenchmark un tal AMD Flute con una GPU de código en clave 13F9, se trataba de la enésima evolución de lo que empezó siendo Ariel, pero desconocemos que cambios hizo Sony de 13F8 a 13F9, no obstante quedo confirmado que es un SoC basado en Zen 2 con un total de 8 núcleos.

Pero trajo dos informaciones importantes, lo primero es que su memoria no era DDR4 sino de un tipo desconocido para el benchmark.

Unos 16 chips nos indican realmente una configuración de 256 bits GDDR6 en modo x8 o modo Clamshell donde cada controlador GDDR6 no tiene conectado un chip sino 2 chips. El ancho de banda por chip no se duplica sino que se mantiene y por tanto cada chip recibe solo unos 8 bits por cana, La memoria GDDR6 funciona con 2 canales de 16 bits por chip, de ahí a que el modo normal sea llamado x16 y el modo con dos chips por controlador como x8.

La segunda información es la cache del sistema, Los Zen 2 tienen unos 16MB de Cache L3 por chip, en cambio este SoC tiene solo 4MB… ¿Como lo sabemos? Por el siguiente benchmark.

Para entender la latencia de la memoria, se ha de tener en cuenta que mientras el bloque de un programa quepa integro en las caches lo que hará la CPU será integrarla en la cache más cercana a los registros, si no cabe en la cache de un nivel entonces los datos son enviados a la cache superior hasta a llegar a la memoria RAM.

Lo que nos indican los resultados es que la cantidad de Cache L3 por CCX en este caso se ha reducido a un 25%, de 16MB a 4MB. ¿El motivo de ello? Lo más seguro es que querer ahorrar espacio en la retícula del chip y que esta sea un poco más pequeño con tal de aumentar la cantidad de chips buenos por oblea. Este cambio significa que el rendimiento de la CPU de dicho SoC va a ser un poco peor que con un Zen 2 estándar en cuanto a rendimiento.

¿Pero donde están confirmados los SoC con Zen 2 y solo 4MB de Cache L3? Pues en el CES de este año, AMD nos lo ha confirmado con la presentación de la serie Ryzen 4000.

En la tabla aparece la cache en total (L2+L3) donde cada nucleo tiene unos 512KB de cache L2, esto son unos 4MB de Cache L2, dejando unos 8MB para la Cache L3 y justamente 4MB por cada CCX de 4 núcleos.

El tercer punto es el Socket BL5, el cual no corresponde a ningún Socket estándar de PC lo que nos indica una pieza custom.

Para terminar, el mismo benchmark llama a la GPU con el acronimo OBR asociado al código 13f9.

Sería el leaker Komachi Ensaka el que nos daría la pista definitiva de que Oberon es el SoC de PlayStation 5.

Las velocidades de 0.8 Ghz y 0.911 Ghz corresponden a la velocidad de reloj de las GPUs de PS4 y PS4 Pro respectivamente, la de 2Ghz ha de coincidir con la velocidad de reloj de la de PS5 como es obvió. Tened en cuenta antes de nada, que el benchmark de Userbenbenchmark aunque corresponde a un prototipo del chip de PS5 no esta ejecutado en PS5 ya que utiliza un chipset estándar de AMD en vez del Southbridge de dicha consola. Es decir, fue un benchmark que se filtro que nos dio algunos datos adicionales sobre dicho SoC.

Pero la siguiente filtración de información vino a través de Github y la información relativa a Xbox Series X ha resultado ser cierta al 100%, pero los fanboys de Sony están diciendo continuamente que es falsa y esta desactualizada. ¿El motivo? La GPU de PS5 tiene unos 36 CUs/18 WGP, lo cual es obviamente menos que los 56 CUs/28 WGP de Xbox Series X.

Se ha de tener en cuenta que cuando un chip es diseñado para un sistema ya se conoce de antemano el tamaño, la configuracíón de la memoria externa y todos los elementos. El SoC de PlayStation 5 empezó siendo un tal Ariel basado en RDNA 1 sin trazado de rayos pero se hicieron una serie de cambios de última hora para que evolucionará de RDNA a RDNA 2, los cuales he comentado más arriba. Es decir, el salto de Ariel a Oberon fue para integrar las novedades de la gama RDNA 2 en la GPU del SoC de PS5 durante la fase final del diseño del mismo pero sin modificar el tamaño inicialmente pensado para el SoC de la consola.

¿Pero por qué no re-diseñar el SoC? Pues por el hecho que aumentar el tamaño supone disminuir la cantidad de chips buenos por oblea, disminuir la producción y encarecer el producto. Sony ha encontrado el Santo Grial en los $399 como precio en occidente y los 39.800 yenes de precio en Japón. Necesitan encontrar el equilibrio entre precio, disponibilidad y potencia. Por otro lado, aunque es cierto que uno de los problemas que existen es el consumo energético, debido a que este aumenta exponencialmente con la velocidad, y es por ello que es preferible tener una mayor cantidad de núcleos a menos velocidad que menos núcleos a más velocidad para alcanzar el mismo rendimiento. El hecho de que la GPU de PS5 se tenga que colocar a 2Ghz es el hecho que AMD y Sony no disponen del tiempo para llevar el SoC otra vez al laboratorio por el hecho que les come el tiempo y por el hecho que la producción afecta al tamaño del chip y el espacio que tienen para colocar los diferentes elementos del mismo.

La última información que nos da el repositorio Github es la configuración de la RAM, se confirma el bus de 256 bits pero en vez de utilizar el modo Clamshell/x8 con dos chips por controlador de memoria se utiliza el modo normal/x16 con un chip por controlador de memoria, lo cual obviamente es más barato. ¿La densidad? 2GB por chip por lo que igualmente tenemos unos 16GB de memoria. ¿La velocidad del memclk? Unos 1750Mhz. Además que nos confirman que es GDDR6.

Unos 1750Mhz de memclk son unos 14Gbps por lo que el ancho de banda de Oberon es de 448 GB/s en total.

Eso, eso no es verdad Urian, PlayStation 5 es más potente que Xbox Series X, mira todo esos leaks que están apareciendo, no, no es verdad esta información.

¿Me podéis explicar porque Sony no saca pecho en cuanto a las especificaciones y en cambio habla de modo genérico sobre las mismas sin dar números? Es porque en ese aspecto no les interesa la comparativa con Microsoft en ese aspecto mientras sacan pecho desde Redmond.

Por otro lado en Redmond también han hecho FUD pero dando información como que el precio de la consola se ira a los $499 en vez de los $399, precisamente Microsoft sabe muy bien que en tecnología la gente no va hacía lo más en rendimiento sino hacía lo que les es lo suficientemente bueno para realizar una tarea en concreto y la primera barrera para ello es el precio, a Microsoft no le va a servir tener una consola más potente si resulta más cara y más gente la evita.

En todo caso, la máxima siempre es:

Esa es la verdad universal, y si no, preguntaos como una portátil con un hardware que es 10 veces menor que el de PlayStation 4 esta arrasando en el mercado en estos momentos, entonces veréis la enorme miopía respecto a las especificaciones que esta teniendo la gente.

Esto es todo, tenéis el Discord y los comentarios de esta entrada para comentarla.

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Big crunch

¿Y por compartir ram con la cpu esta se reserva 64 bits del ancho de banda? Entonces la gpu tendría el 75% del total. También tendría sentido los 384 bits de xbox one.

Nitupensis

Por si sirve esta es la relacion de numero OPN Zen2 de AMD que se van conociendo hasta la fecha.
comment image

Nicco

Creo que la caché en las CPU de portátiles está mal puesta, no?

Nitupensis

están bien, lo que este listado solo indican la cache L3, por ejemplo el 4600U tiene 11MB de cache, pero son 3MB de cache L2 y 8MB de cache L3 😉

Set

Lo del CPU seria interesante como se va implementar, en las APU de PC generalmente se deshabilita un CCX que es donde va la GPU para tener un CPU monolitica, en un caso asi las consolas tendrian 8 nucleos monolítico con 4-8mb??. El otro caso es Zen2 funciona en base aun i/o, pudiera ser chiplet de 8 nucleos con 2 ccx, pegada al i/o la GPU y en capsulada?? Aunque viendo el chip de la xbox series no parece de esta forma. Sobre La GPU lo estas comentando es que PS5 sera RDNA 1.5??? ,RDNA2 segun la diapositiva que presento… Read more »

Steven

Hola tendrá complexión de texturas? Me la duda porque rivera bastante la gddr6

Isaac

No quiero parecerme al meme lloron pero 16GB es un salto x2 respecto a ps4 es el salto mas pequeño, todas las anteriores gen tuvieron un salto de por lo menos x15 respecto a la memoria de su antecesor Teniendo ese SSD «magico» tiene sentido descartar el clamshell ¿verdad? Y la velocidad de la RAM ¿es para alarmarse? Porque si RDNA es más eficiente (que GCN) va a hacer mas pedidos a memoria por segundo, es decir, se va a acercar más al ancho de banda teórico de lo que lo hacia ps4 (que tenía otro cuello de botella además)… Read more »