内部プレイステーション5：ソニーの次世代ビジョンを提供する仕様と技術

ソニーはその沈黙を破った。 PlayStation 5の仕様は、システムアーキテクトのマークセルニーが新しいハードウェアの性質と、PlayStation 4の真の世代的な飛躍を期待する方法に深いダイビングプレゼンテーションを提供することで公開されています。デジタルファウンドリーは、数日前に講義し、その後、カスタムプレイステーションハードウェアの性質とそのデザインの背後にある哲学について、より深くセルニーと話す機会がありました。

本日リリースされたディープダイブプレゼンテーションをご覧になったときに感謝するように、ソニーの次世代コンソールプランに関する豊富な新しい情報がここにあります。前に私たちは、今日のプレゼンテーションの内容を超えて、Mark Cernyが私たちと共有している情報について本当に詳しく説明しています。それを念頭に置いて、2つのチャンクでコンテンツを提示します。今日、私たちはソニーのビデオ放送から学んだことを見ていきます。そして、さらに少し先に進んで、私たちはより深く進み、中央の柱についてさらに詳細を共有します。要約すると、これらは今日カバーされているコアの詳細です。

• PlayStation 5の技術仕様と、コアクロックに対する革新的な「ブースト」アプローチ。
• PlayStation 5 GPUの機能。
• SSDが次世代の夢を実現するのにどのように役立つか。
• Sonyが拡張可能なストレージに取り組む方法。
• Tempest 3Dオーディオエンジンを介した前例のない3Dオーディオフィデリティ。

このプレゼンテーションでエキサイティングなのは、ソニーが次世代のビジョンを提示していることです。それは、ゲームエクスペリエンスをとることに焦点を当てた最先端のエキゾチックなカスタムシリコンを提供することにより、初期のコンソールの先駆的な精神を取り戻すというビジョンを提示します。次のレベルまで。しかし同時に、このデザインは、PlayStation 4で非常に成功した開発者に優しい精神を取り入れています。開発者は現在の世代のハードウェアに慣れており、PS5の基本を簡単に把握し、余分なCPUに簡単にアクセスできるということです。 、GPUとストレージ機能独自のペースで新機能を探索する前に。

仕様

ゲーマーの観点から見ると、PlayStation 5プロセッサのコア技術仕様に対するほぼ猛烈な飢えがあることを聴衆から知っています。このプレゼンテーションのおかげで、PlayStation 5の中心にあるカスタムAMDプロセッサについてさらに多くのことを知っています。実際には、セルニーのプレゼンテーションにおける焦点は、SSDストレージや新しいTempestオーディオエンジンなどの主要な機能によって提供されるエクスペリエンスに関するものです。始めます。

基本レベルでは、PlayStation 5がAMDの優れたZen 2 CPUテクノロジーを使用して、8つの物理コアと16個のスレッドを確認していることを既に知っていますが、PS5が最大3.5GHzの周波数を提供する速さで、それらがどれだけ速くクロックされるかがわかりました。 CPUとGPUのクロック速度の性質について議論するには、Cernyが実際に「キャップ」であると説明しているため、慎重な説明が必要になります。 CPUの場合、3.5GHzはスペクトルの上端にあり、彼はこれが典型的な速度であることも示唆していますが、特定の条件下では、速度が遅くなる可能性があります。

SonyのAMD RDNA 2 GPUのカスタマイズされたバージョンは、2.23GHzでキャップされた周波数で実行される36の計算ユニットを備えており、ピーク計算パフォーマンスの10.28TFを効果的に提供しています。ただし、繰り返しますが、2.23GHzは制限であり、典型的な速度でもありますが、要求されているワークロードに基づいて低下する可能性があります。 PS5はブーストクロックを使用します - そして、現在それを説明します - しかし、同様に重要なことは、RDNAコンピューティングユニットのパフォーマンスは、古いアーキテクチャに基づいてPS4またはPS4 Proの同等物をはるかに上回ることを覚えておくことが重要です。

実際、RDNA 2コンピューティングユニットのトランジスタ密度はPS4 Cuよりも62％高くなっています。つまり、少なくともトランジスタカウントに関しては、PlayStation 5の36 CUの配列は58 PlayStation 4 CUSに相当します。そして、それに加えて、それらの新しいCUは頻度の2倍以上で実行されていることを忘れないでください。

PlayStation 5のブーストの導入

PlayStation 5の可変周波数の使用を明確にすることが本当に重要です。 「Boost」と呼ばれますが、スマートフォンやCPUやGPUなどのPCコンポーネントに見られる同様の名前のテクノロジーと比較する必要はありません。そこで、ピーク性能はサーマルヘッドルームに直接結び付けられているため、温度環境では、ゲームのフレームレートが低くなる可能性があります。これは、すべてのマシンがまったく同じパフォーマンスを提供することを期待するコンソールからの期待と完全に対立しています。最初から豊富に明確にするために、PlayStation 5はないこのように時計をブーストします。ソニーによると、すべてのPS5コンソールは、周囲温度がどんなものであっても、あらゆる環境で同じパフォーマンスレベルで同じワークロードを処理します。

では、この場合、Boostはどのように機能しますか？簡単に言えば、PlayStation 5には、冷却アセンブリの熱制限に関連する設定された電力予算が与えられます。 「それはまったく異なるパラダイムです」とセルニーは言います。 「一定の周波数で実行してワークロードに基づいて電力を変えるのではなく、本質的に一定の電力で実行し、ワークロードに基づいて周波数を変化させます。」

内部モニターは、CPUとGPUの両方のワークロードを分析し、一致する周波数を調整します。シリコンのすべての部分がわずかに異なる温度と電力特性を持っていることは事実ですが、モニターは、Cernyが「モデルSOC」（CHIPのシステム）と呼んでいるものの動作に関する決定を決定します。生産。

「シリコンダイの実際の温度を見るのではなく、GPUとCPUが実行しているアクティビティを調べ、周波数をそのベースで設定します。 「私たちがそれに取り組んでいる間、AMDのSmartShiftテクノロジーを使用し、未使用の電力をCPUからGPUに送信して、さらに数ピクセルを絞り出すことができます。」

それは魅力的なアイデアであり、XboxシリーズXのMicrosoftの設計上の決定と完全に対立しています - そしてこれが意味する可能性は、開発者がクロックに影響を与え、パフォーマンスを低下させる可能性のある潜在的な消費電力スパイクに注意する必要があるということです。ただし、Sonyの場合、これはPlayStation 5がGPU周波数を獲得し、予想よりもはるかに高いことを意味します。これらのクロックは、PCスペース内の既存のAMD部品から見られるものよりも大幅に高くなっています。また、さらに、利用可能な36のRDNA 2コンピューティングユニットからパフォーマンスを抽出できることを意味します。

Cernyは、既存のハードウェアの過去、現在、または未来との比較を導き出したくないため、興味深い仮説シナリオを提示します。750MHzで実行される想定的な48 Cu部品に対して1GHzで実行されている36 CUグラフィックコア。どちらもコンピューティングパフォーマンスの4.6TFを提供しますが、セルニーはゲームエクスペリエンスは同じではないと言います。

「パフォーマンスは顕著に異なります。「Teraflops」はベクターAluの計算機能として定義されているためです。これはGPUの一部にすぎません。他のユニットはたくさんあります。他のユニットはすべて、GPU周波数が高くなると速く速く実行されます。 33％高い頻度で、ラスター化は33％速くなり、コマンドバッファーの処理ははるかに速くなり、L1とL2のキャッシュは帯域幅がはるかに高くなります」とCernyはプレゼンテーションで説明します。

「唯一の欠点は、サイクルの点でシステムメモリが33％離れているということですが、大きいそれを相殺する以上の利益の数。私の友人が言うように、上昇する潮はすべてのボートを持ち上げます。また、Cerny氏は説明します。有用な仕事をしているそれらのCU。」

Sonyのピッチは本質的にこれです。より小さなGPUは、より機敏でアジャイルなGPUになります。推論は、PS5のグラフィックコアは、の機能を正確に網羅していないTFLOPS数から予想されるよりも高いパフォーマンスを提供できるはずです。 GPUのすべての部分。開発者は、SOCの電力制限、ワークロードはその場での周波数に影響を及ぼしますが、周囲温度ではなくクロック速度に影響を与えるのは要因です。

Cernyは、以前の生成ハードウェアの熱溶液は最適ではなかったかもしれないことを認めていますが、設定された電力予算に合わせて動作するという概念により、CPUとGPUからの印象的な時計にもかかわらず、熱散逸の概念が処理しやすくなります。

「ある意味では、未知のものはもうないため、より単純な問題になります」とセルニーはプレゼンテーションで述べています。 「最悪のケースゲームはどの消費電力を推測する必要はありませんかもしれない持っている。冷却ソリューションの詳細については、断倒のためにそれらを保存しています。エンジニアリングチームが思いついたものに非常に満足すると思います。」

PlayStation 5グラフィックコア

それに直面して、PlayStation 5は大量のパワーを提供しますが、これらの新しい特性に最適化するために開発者に追加の責任があるようです。問題は、プロセッサがその電力制限とダウンロックのコンポーネントにヒットするとどうなりますか？彼のプレゼンテーションでは、Mark Cernyは、CPUとGPUがそれぞれ3.5GHzと2.23GHzでそれぞれ実行されているとは限らないことを自由に認めています。

「その最悪のケースゲームが到着すると、クロック速度が低くなります。しかし、それほど低くはありません。電力を10％減らすには、頻度がわずか数％減少するため、ダウンクロックはどんなものであるかを期待しています。かなりマイナーです」と彼は説明します。 「すべてを考慮して、可変周波数アプローチへの変更は、PlayStation Gamersに大幅な利益を示します。」

機能レベルでは、Cernyは、RDNA 2テクノロジーに基づいて、他のAMDおよびAMD由来の製品とのパリティを示唆する機能を明らかにします。ジオメトリエンジンとして知られる新しいブロックは、開発者に三角形やその他のプリミティブに対する比類のない制御を提供し、ジオメトリのcullの簡単な最適化を提供します。機能性は、「プリミティブシェーダー」の作成にまで及びます。これは、Nvidiaチューリングや今後のRDNA 2 GPUに見られるメッシュシェーダーに非常に似ているように聞こえます。

Cernyは機械学習のサポートや可変レートのシェーディングなどのテクノロジーには言及していませんが、PS5は実際にハードウェアアクセラレーションのレイトレースを交差するエンジンを介して提供します。セルニーは「AMDの今後のPC GPUと同じ戦略に基づいている」と述べています。外部ブロックの推測がありましたが、そうではありません - 次世代NaviやXboxシリーズXのように、RTハードウェアはシェーダーに組み込まれているため、完全に統合されています。 RDNAの実装と同様に、PS5はPCスペースで見た同じ種類のRT実装にアクセスできます。反射、周囲の閉塞、影、グローバルな照明は適しています。

「どこまで行けますか？私はかなり強気になり始めています」とCernyは言います。 「私はすでに、複雑なアニメーションシーンでレイトレースベースの反射を使用しているPS5タイトルを見てきました。

SSDが次世代の夢をどのように提供するか

SOCの性質とその機能は重要です - そして、その多くは新しい情報であり、聴衆からのフィードバックに基づいた重要な情報です。しかし、プレゼンテーションから明らかなことは、マーク・セルニーが非常に異なる優先順位を持っていることです。そして、考慮すべき次世代の夢の小さな問題があります。ここでは、2つの非常に特定のコンポーネントが機能しています。SSDと、Tempestエンジンと呼ばれる3Dオーディオハードウェアの注目すべき部分です。

ソニーは、真に変革的な次世代体験を提供するために、ソリッドステートストレージを2倍にしています。数年ごとに、Mark Cernyは世界を旅し、数十人の開発者と出版社に会い、SSDの統合が次の世代のリクエストでした。 Sonyの実際の実装は別のものであり、パフォーマンスはPlayStation 4よりも2桁高速に評価されます。2GBのデータは1秒の4分の1でロードできます。 。 「ゲームクリエイターとして、私たちはプレーヤーの気を散らしてから、スパイダーマンの地下鉄の乗り物のように、速さの時間をかけてからぼんやりと速いので、その移行を遅くしなければならないかもしれません」とCerny氏は言います。

パフォーマンスを2桁改善する必要があります多くSSDをメインプロセッサにシームレスに結婚させるカスタムハードウェア。カスタムフラッシュは、12チャネルインターフェイスを介してSSDモジュールまで結婚し、必要な5.5GB/sのパフォーマンスを合計825GBのストレージで提供します。これは、消費者SSDが512GB、1TB以上の容量を提供することを考慮すると、ストレージサイズの奇妙な選択のように聞こえるかもしれませんが、ソニーのソリューションは独自であり、825GBは12チャンネルのインターフェイスに最も最適な一致であり、他の利点もあります。要するに、ソニーはデザインを適応させる自由がありました。「利用可能なNANDフラッシュパーツを見て、最適な価格パフォーマンスで何かを構築することができます。そして、それがそれらの標準サイズの1つでなければ販売しています」とマーク・セルニーは言います。

コントローラー自体は、4車線のPCI Express 4.0 Interconnectを介してメインプロセッサに接続し、SSDボトルネックを排除するように設計された多くのオーダーメイドのハードウェアブロックが含まれています。システムには6つの優先レベルがあります。つまり、開発者はゲームのニーズに応じて文字通りデータの配信を優先することができます。

コントローラーは、業界標準のZLIBのハードウェア減圧をサポートしますが、圧縮効率の10％をさらに10％提供するRADゲームツールの新しいKraken形式もサポートしています。結論？ 5.5gbsの帯域幅は、システムに供給される秒あたりの有効な8ギガバイトに変換されます。 「ちなみに、パフォーマンスの観点から、そのカスタム分解器はZen 2コアの9つに相当します。これは、従来のCPUでKrakenストリームを解凍するのに必要なことです」とCernyは明らかにします。

専用のDMAコントローラー（パフォーマンスの観点から1つまたは2つのZen 2コアに相当）は、必要な場所にデータを指示し、2つの専用カスタムプロセッサはI/Oとメモリマッピングを処理します。それに加えて、コヒーレンシーエンジンは、ある種の家政婦として動作します。

「一貫性が多くの場所で現れます。おそらく最大のコヒーレンシーの問題は、GPUキャッシュの古いデータです」とセルニーはプレゼンテーションで説明します。 「SSDが読み取られるたびにすべてのGPUキャッシュを洗い流すことは魅力的ではないオプションです - それは本当にGPUのパフォーマンスを傷つける可能性があります - したがって、私たちはコヒーレンシーエンジンがGPUに上書きのアドレス範囲とカスタムを通知するより穏やかな方法を実装しました。数十個のGPUキャッシュのスクラバーは、それらの住所範囲だけの立ち退きを特定します。」

これらはすべて、開発者に何かをする必要なく開発者に届けられます。減圧でさえ、カスタムシリコンによって処理されます。 「元の、圧縮されていないファイルから読みたいデータ、そしてそれをどこに置きたいかを示すだけで、それをロードするプロセス全体が目に見えず、非常に高速で起こります」とCerny氏は説明します。

Sonyが拡張可能なストレージに取り組む方法

Mark CernyがSSDの独自の性質を最初に明らかにして以来、拡張可能なストレージについて質問が尋ねられてきました。割り当てられた825GBのストレージを満たした場合はどうなりますか？さて、PlayStation 5は逆方向に互換性があり、標準の外部ストレージから古いゲームを実行することでスペースを節約できます。内部SSDからの起動ほど速くはありませんが、必要になる次世代のタイトルのスペースが解放されます。制限がヒットすると、ゲームは標準のハードドライブにバックアップできると思われますが、SSDストレージをブーストするオプションがあります。

Microsoftの独自のドライブを見てきましたが、Sonyはユーザーが既製の部品を購入してコンソールに合わせて自分自身に取り付けることを許可するという戦略に固執しています。 PCテクノロジーは、PS5に大きく遅れています。 Sonyの仕様に合わせて市場に登場するために必要な帯域幅を使用した、新しいPCIE 4.0ベースのドライブには時間がかかります。

そして、ソニーはそれらが適切に機能することを確認するためにそれらを検証する必要があります。 PS5意思NVMEスロットを持っていますが、ドライブの互換性が最重要です。それは単なる帯域幅の問題でもありませんが、明らかにそれが要因です。 PS5の仕様は、開発者に6つの優先レベルを提供しますが、NVME仕様には2つしかありません。

「2つの優先レベルのみでドライブを接続できますが、カスタムI/Oユニットは、M.2ドライブのフラッシュコントローラーではなく、追加の優先順位を仲裁する必要があります。さまざまなアプローチから生じる問題の世話をするスピード」とCerny氏は言います。 「そのコマーシャルドライブは、M.2ドライブ用にPS5で作成したベイ内に物理的に収まる必要があります。内部ハードドライブとは異なり、M.2ドライブの高さの標準はありません。シンク - 実際、彼らの何人かは自分のファンさえ持っています。」

内部SSDソリューションは独自のものであり、非標準容量と見なされる可能性がありますが、これは互換性のあるM.2ドライブから利用可能なストレージに影響を与えません。1TBまたは2TBドライブを購入すると、それはあなたがストレージです利用できる。 「M.2ドライブには、NANDフラッシュダイへの独自の（見えない）内部インターフェイスを備えた独自のフラッシュコントローラーがあります。その内部インターフェイスの詳細、またはサイズとタイプの詳細を知る必要はありません。 Nand Flashはそのインターフェイスを介して添付されています」とCernyは説明します。 「関連するのは、M.2ドライブの外部インターフェイス（たとえば、Flash Controllerに接続できる4つのレーンのGen4 PCIeなど）と、そのインターフェイスを介してサポートできる読み取り帯域幅です。」

要するに、拡張可能なストレージが可能であり、あなたが望む余分なスペースを得るためにソニーからの独自のドライブは必要ありません。ただし、少なくとも短期的には、アドバイスは簡単です。PlayStation5で使用する予定がある場合は、Sony検証なしでNVMEドライブを購入しないでください。少なくとも短期的には。結局のところ、これは最先端のテクノロジーです。しかし、明らかに、次世代が進むにつれて見通しは大幅に改善されるはずです - そして、価格は時間とともに大幅に低下する傾向があります。

Tempestエンジンを介した前例のない3Dオーディオフィデリティ

真剣に、これはそうですハードコア。 Mark Cernyとの会話の中で、彼は開発者や出版社への定期的な訪問で非常に少数のオーディオエンジニアに会うことができ、次世代のオーディオエクスペリエンスを提供するために、Sony自体がポイントを奪わなければならなかったと嘆きます。オーディオ自体は、現在の世代全体でかなり不十分に機能しており、通常、7.1のサラウンドを提供するためにジャガーコアの一部を取得しています。これは、スパスがオーディオ処理タスクに理想的に適していることが証明されたPS3時代に享受しているオーディオよりもはるかに少ないことです。実際、Cernyは、「50のかなりまともなサウンドソース」をサポートできるオーダーメイドのオーディオユニットを備えているため、サラウンドオーディオの種類の現代の標準ベアラーとしてPSVRを指摘しています。 PlayStation 5のNew Tempest Engineは、はるかに高い品質で提供される数百をサポートしています。

それはすべて、存在と地域の重要な教義に基づいています。 Cernyは存在を鮮明に説明しています。今日のゲームでは、雨はシンプルでシングルサウンドです。 Tempest Engineを使用して、PlayStation 5は、個々の雨滴があなたの周りに地面にぶつかる音をシミュレートすることにより、実際にシャワーの真ん中にいるという感覚を生むことを目指しています。地域？これは、オブジェクトがどこにあるかを正確に追跡できることに関するものです。あなたの耳の形そして、あなたの頭のサイズと形でさえ。

正確な位置決めを正確にシミュレートするには、ソニーは、ヘッド関連の転送関数-HRTF -HRTFと呼ばれるテーブルを生成する必要があります。オーディオをどのように知覚するかは、そのテーブルを介してサウンドスケープを処理することでシミュレートできます。控えめに言っても計算上の高価なタスクです。 Tempestエンジンは、事実上、PS3 SPUのように、キャッシュを剥がし、DMA転送のみに依存して、再設計されたAMD GPUコンピューティングユニットです。次に、これにより、Cuのベクトル単位を完全に活用するためのドアが開きます。

「私たちが終わったのは、PS4を組み合わせた8つのジャガーコアすべてとほぼ同じSIMDパワーと帯域幅を持つユニットです」とマークセルニーは彼のプレゼンテーションで明らかにします。 「PSVRと同じアルゴリズムを使用する場合、それは5,000のサウンドソースのようなものに十分です。もちろん、より複雑なアルゴリズムを使用したいので、その数のサウンドのようなものは必要ありません。」

要するに、Tempest Engineはゲームオーディオの真の革命への扉を開きます - そして、システムのリーチを見ることに課題がありますが、あなたはあなたがしないでください心配する必要があるのは、エクスペリエンスを楽しむためにハイエンドのオーディオハードウェアを購入することです。短期的には、単純なソリューションはヘッドフォンを使用することです。2つの耳、2つのスピーカー - 必要なのはそれだけで、Tempestエンジンは残りを処理します。今後、ソニーはテレビスピーカーやサウンドバーからの仮想サラウンドの素晴らしい結果について楽観的であり、マルチスピーカーシステムもサポートのために予定されています。

しかし、サラウンドオーディオシステムの野望は、その可能性が見られないほどです完全にしばらくの間実現しました。 HRTFシステムを介したオーディオの処理は、全員の頭と耳が異なるという点で課題を提示します。 Sonyは、約100人のHRTFSをモデル化して、バリエーションのアイデアを得て、発売のために5つのプリセットを思いつきました。構成ツールは、最高のものがあなたのために選択されることを保証します。しかし、明らかに、独自のHRTFを入力できることは究極の経験を提示し、これを達成することは継続的な研究です。

「たぶん、あなたは私たちにあなたの耳の写真を送ってくれるでしょう、そして私たちは私たちのライブラリで最も近いHRTFを選ぶためにニューラルネットワークを使用します」とマーク・セルニーは提案します。 「たぶん、あなたは私たちにあなたの耳と頭のビデオを送ってくれるでしょう、そして私たちはそれらの3Dモデルを作成し、HRTFを合成します。たぶんあなたはあなたのHRTFをチューニングするためにオーディオゲームをプレイします、私たちは微妙になりますあなたがプレイするときにそれを変え、あなたに最高のスコアを与えるHRTFに参加します誰もがその次のレベルのリアリズムを体験できるようにすること。」

これが、PlayStation 5のリリースへのリードアップのこのビートでのソニーの重要なピッチであり、エキサイティングなものです。ここでは、新しい方向にゲームを推進するという真の欲求がありますが、同時に現在の世代の特徴となった開発のしやすさを保持しています。そして、インスタントローディング戦略が報われる場合、私たちは、最後の数世代にわたって急速に減少したプラグアンドプレイコンソールゲームの即時性を取り戻します。今日私たちが見たことは、マーク・セルニーが言うように、革命と進化の両方を受け入れているデザインの青写真です。

しかし、明らかに、ラップの下に残っている多くのことがまだあります。今週初めにマイクロソフトが明らかにしたのとは異なり、ソニーはまだ多くのカードを胸の近くに置いています。私たちが見たSSDの動作中の唯一の例ぐらつきカムの映像初期のマーベルのスパイダーマンのデモの性質の性質上、実践的な（またはむしろ耳を傾ける）ことなくテンペストエンジンの能力を実証することは非常に挑戦的です。そして、フォームファクターの問題があります。電力制限を使用してプロセッサに効果的に変動する周波数を導入するというソニーの選択は、競争によって選択されたラジカルソリューションとは対照的に、より伝統的なコンソール設計を示唆する可能性があります。しかし、今のところそれはただの憶測です。私たちは今、次世代のソニーコンソールについてさらに多くを知っていますが、明らかに私たちはまだ大きな公開から何らかの方法です。