Análise às especificações: Durango vs. Orbis

Digital Foundry, sobre o que significam as recentes fugas e como se comparam a próxima Xbox e PlayStation.

A próxima guerra de consolas ainda não começou mas as linhas já foram traçadas e o poder de processamento disponível para a Microsoft e Sony é agora uma quantidade conhecida. É a Durango vs. Orbis, e é um frente a frente entre consolas como nunca visto. Os blocos de construção tecnológicos em bruto que dão vida a cada consola de próxima geração são desenhados pelas mesmas pessoas, e a arquitetura em bruto é consequentemente por natureza quase idêntica. As diferenças entre as duas consolas são menos pronunciadas do que noutra geração anterior: fundamentalmente, a Sony e a Microsoft enfrentam os mesmos desafios e foram ter com as mesmas pessoas para a solução, resultando em produtos finais muito similares. No entanto, existem diferenças entre a Durango e a Orbis, e refletem como as donas das plataformas visionam a evolução da consola caseira.

Não vamos abordar muito as conhecidas similaridades entre as duas, mas já mencionamos que ambas têm o mesmo processador - um AMD de oito núcleos a correr a 1.6GHz e baseado na sua arquitetura da baixo consumo, alta performance, a Jaguar. De uma perspetiva gráfica, a AMD também oferece a mesma tecnologia a ambas: o núcleo GCN, como encontrando nas altamente populares gráficas Radeon HD 7xxx.

Eis onde vemos o nosso primeiro ponto divergente: o rendering da gráfica está no espalhar da carga computacional para muitos núcleos e achamos que a nova Xbox tem 12 destas "Unidades Computacionais" (CUs), enquanto a Orbis tem 18 - uma vantagem de 50%. Estes números foram altamente contestados nestas últimas semanas mas as nossas fontes Orbis confirmam o lado Sony da equação, enquanto a fuga de SuperDAE - combinada com prova das suas aclamações que nos foi fornecida nos bastidores - confirma a contagem Durango. Esta informação tem cerca de nove meses, do período beta da Durango - na teoria, a consola podia ser melhorada, mas é praticamente impossível isso acontecer. Não podes simplesmente meter mais equipamento sem atrasar o teu plano de produção significativamente em muitos meses.

Será então que a diferença na gráfica se traduz numa vantagem tão grande quanto soa? As especificações da Orbis que escaparam pelo VGLeaks, também derivam de documentação da Sony, sugerindo que quatro das CUs estão reservadas para funções computacionais, baixando a vantagem em bruto da PlayStation de 50% para apenas 16. No entanto, apesar de Computacional ser frequentemente usado para elementos como cálculo de físicas, nada impede aos codificadores de atribuir funcionalidades gráficas específicas a este equipamento - Just Cause 2, por exemplo, usava a solução computacional da própria NVIDIA, a CUDA, para efeitos de água melhorados, apesar de ser um elemento central de Battlefield 3 - a solução de sombras diferidas que dá vida à linda iluminação - é gerida via código computacional shader do DirectX 11.

O diagrama de blocos do VGLeaks da constituição tecnológica da Durango, quase certamente uma fuga de documentação oficial da Microsoft. É um design complexo indicativo de uma máquina que é para mais do que jogos - algo apoiado pela presença de uma entrada HDMI.
durango

A Durango usa uma abordagem similar à de um PC, no qual os programadores escolhem como colocar os recursos gráficos entre computacional e rendering. Um potencial gargalo pode ser aqui visto, no entanto: computacional e rendering vão competir por recursos nos 12 núcleos Radeon GCN na consola Microsoft, enquanto a Orbis tem equipamento computacional dedicado e ainda comanda uma vantagem no rendering em termos de contagem de CUs.

Surgiram também outras informações oferecendo mais vantagens à Orbis: o equipamento Sony tem umas surpreendentes 32 ROPs (Render Output Units) contra 16 da Durango. As ROPs traduzem valores pixel e texel para a imagem final enviada para o ecrã: a nível brusco, quanto mais ROPs tens, maior a resolução que podes abordar (capacidade para anti-aliasing por equipamento também está ligada às ROPs). 16 ROPs é suficiente para manter 1080p, 32 parece um excesso, mas pode ser útil por exemplo para abordar 1080p estereoscópicos, ou até 4K. No entanto, as nossas fontes sugerem que a Orbis está desenhada principalmente para ecrãs com um máximo de 1080p de resolução.

O debate do 'ingrediente secreto'

Existe uma discussão que sugere que comparar a Durango e a Orbis nestes termos não é realista; que as donas das consolas têm bem mais controlo sobre o design do silicone do que as especificações em bruto sugerem; que podem ser adaptadas com personalizações 'secretas' específicas à construtora.

As avançadas medidas teraflop em bruto - 1.23TF para Durango e 1.84TF para a Orbis - foram dadas como insignificantes, até certa medida isso é verdade. No entanto, verificam a página de especificações da AMD para todas as suas variantes do equipamento GCN e vão encontrar métricas similares baseadas numa fórmula muito fácil derivada da velocidade de relógio e contagem de CUs. Não é o definitivo do poder computacional em bruto, mas estas são medidas apuradas usadas pela própria AMD para dar uma avaliação alargada do poder computacional em bruto das partes que cria. Vão descobrir que as partes das consolas de próxima geração se encaixam lindamente com os seus equivalentes PC - resumindo, as métricas teraflo não têm muita utilidade isoladas mas são eficazes para comparações em termos de capacidades do equipamento base.

Isto não sugere que a Durango e a Orbis não tenham equipamento personalizado. Têm, mas até aqui vemos muito em comum entre os dois sistemas, pois engenheiros estando em frente dos mesmos problemas têm soluções similares: ambas têm codificadores e descodificadores de vídeo dedicados (contem que ambas as consolas possam gravar e partilhar sequências de jogo sem afetar a performance do mesmo), e ambas têm processadores áudio personalizados e suporte para abertura de arquivos por equipamento para informações comprimidas em LZ (pensem nisto como suporte para compressão sem perda como ficheiros ZIP).

Mas aqui vemos algumas melhorias intrigantes específicas à Durango. Os seus 'Data Move Engines' executam compressão por equipamento tão bem quanto descompressão (e suportam JPEG - talvez para lidar com streams da câmara Kinect), apesar de existir também suporte para mistura de texturas. No entanto, a maior lição aqui é que os elementos centrais da funcionalidade Move Engine estão aparentemente desenhados para extrair melhor performance de um esquema RAM que é muito mais complexo (e lento) que o equivalente Orbis. No resto, a maioria da personalização de equipamento funciona para suavizar a carga do processador, não para melhorar a performance da gráfica, portanto para os que esperam que um 'ingrediente secreto' ultrapasse as teóricas vantagens gráficas da Orbis provavelmente vão ficar desapontados.

Uma vista sobre o núcleo gráfico da Durango por via do acesso único do VGLeaks a documentação da Microsoft. Vemos 12 unidades computacionais GCN com acesso a 32MB de rápida RAM embutida, por sua vez ligados aos Data Move Engines.
durango-gpu

Na verdade, muitas das funções atribuídas aos Move Engines - encaixilhar/desencaixilhar texturas, descompressão sem perda, descompressão de texturas - foram frequentemente passadas para os SPUs da PlayStation 3. As especificações de largura de banda avançadas pelo VGLeaks - rondam os 25GB/s, um número plausível - também está dentro dos parâmetros da performance SPU a levar a cabo a mesma tarefa. Portanto em essência, poderão ver elementos deste 'ingrediente secreto' do equipamento como algo como dois ou três SPUs de função fixa disponíveis ao longo do processador AMD de oito núcleos. A Orbis tem o seu próprio equipamento personalizado que faz muitas das mesmas funções, e para o resto, tem o luxo de um módulo computacional completamente programável que a Durango não tem (a não ser que cortes nos recursos do rendering).

O facto dos Data Move Engines da Durango estarem ali aponta para outra grande diferença entre as duas próximas consolas: a memória, e como os dados são transportados pelo sistema.

Capacidade RAM vs. largura de banda

A Durango é um monstro de memória, com 8GB de RAM contra 'apenas' 4GB da concorrente Sony. É uma estratégia ambiciosa, necessária devido às esperanças da Microsoft para que a nova Xbox se torne em algo mais que uma máquina de jogos - acredita-se que a consola reserve uma quantidade significativa de RAM para funções media, e os rumores persistem que a consola pode correr aplicações dedicadas e media lado a lado com os jogos.

Há apenas um problema. Encaixar 8GB da memória mais rápida numa consola simplesmente não é possível logisticamente. Uma vantagem chave na Xbox 360 sobre a PS3 foi uma peça unificada de 512MB de rápida memória GDDR3. GDDR5 é o equivalente mais recente, usado principalmente em gráficas PC, mas o problema aqui é que os módulos apenas entram em certas capacidades - a maior e mais difícil de produzir a 512MB. Encadear 16 delas numa motherboard de consola simplesmente não funcionaria. A Sony optou por um sistema mais apertado - menos módulos de memória, mas todos eles, muito rápidos. Retém GDDR5 como um conjunto unificado de memória com todas as vantagens da largura de banda em bruto, mas é limitado a 4GB (existem rumores de aumentos de 6GB/8GB, mas isto é pouco provável de acontecer).

A técnica da Microsoft para acomodar 8GB é recair sobre módulos DDR3 mais baratos - o mesmo tipo descoberto nos atuais PCs e até na Wii U. Isto apresenta um problema - nomeadamente, a largura de banda. Pensem em dados como água a fluir por um cano - quanto mais largo, mais água corre por ele a qualquer momento. A DDR3 apenas pode processar perto de um terço da quantidade de dados que a maior GDDR5, porque o "cano" é muito mais fino. A solução da Microsoft? Equipar a Durango com 32MB de rápida memória (ESRAM) incorporada diretamente no núcleo gráfico, mas capaz de ser acedida também pelo processador. Esta pouca cache de memória pode correr em paralelo com a DDR3, e largura de banda combinada sobre novamente para perto de 170GB/s - número perto da passagem do GDDR5 na Orbis.

Os Data Move Engines da Durango são desenhados para transportar dados em redor de um complexo sistema de 8GB de DDR3 e 32MB de ESRAM, enquanto providencia apoio ao processador para compressão e descompressão. Os que esperam melhorias tipo 'ingrediente secreto' para melhorar a performance gráfica provavelmente não vão ficar muito contentes.
moveengines

Então o que significa isto para programadores de jogos em termos reais? Bem, seja qual for a forma escolhida pela Microsoft, os 32MB de ESRAM é uma solução um pouco apressada que está longe de ser tão rápida ou eficiente como o único conjunto unificado de memória RAM disponível para Orbis. No entanto, apesar das desvantagens serem óbvias, isto não quer dizer que a situação é um completo desastre para o desenvolvimento Durango. Ao falar com criadores de jogos, a impressão com que ficamos é que nem todas as funcionalidades num jogo precisam mesmo de memória ultra-rápida. Os sistemas vão ser desenvolvidos na DDR3, e se a passagem de memória se tornar um problema, essas funcionalidades vão ser transportadas para a ESRAM onde existe suficiente largura de banda para providenciar se necessário performance em bruto.

Também a mitigar a diferença de certa forma é o facto da Durango operar debaixo de uma versão melhorada do DirectX 11 - chamado internamente de DirectX 11.x. É altamente provável que cruciais funções de rendering sejam automaticamente otimizadas pela Microsoft para usarem a ESRAM.

Direct X 11 vs. LibGCM

Tudo nos leva lindamente para os ambientes de desenvolvimento que acompanham cada consola. É o habitual para a Microsoft, expandir sobre as existentes ferramentas Visual Studio usadas para os títulos da atual Xbox 360. A passagem de PowerPC para processadores x86 de 64-bit introduz um número de novas extensões desenhadas para tomar partido da nova consola, enquanto a versão personalizada do DX9 usada pela Xbox 360 dá o lugar a um similarmente melhorado DX11.

Do que ouvimos, deve ser uma transição imediata para os programadores (especialmente para os que trabalharam com DX11 em anteriores projetos PC) e apesar de alguns parecerem preocupados que a restrição à API Microsoft seja um problema, o facto é que existem funções específicas DX11 disponíveis para os programadores inseridas na consola Durango. Também existe um nível de flexibilidade em como o DX é usado que é equivalente ao quase lendário conceito de "codificar metal". Por exemplo, na Xbox 360, a Microsoft permitia aos programadores carregar dados shader constantemente para a gráfica na sua forma nativa. Os programadores apontam a consola para os dados e ela carrega-os - o desafio é assegurar que está no local certo, no formato certo antes da gráfica os ter. Ainda está a funcionar dentro da API DirectX, mas efetivamente, os programadores estão a escrever diretamente para a consola.

A respeito da próxima PlayStation, os programadores terão provavelmente muito menos os mesmos problemas com a sequências de ferramentas que tinham na PS3. Tendo adquirido sistema SN em 2005, principalmente para melhorar o ambiente de desenvolvimento nas suas consolas, disseram-nos que a qualidade das ferramentas melhoraram exponencialmente ao ponto de um criador de jogos altamente experiente com quem falamos avaliar as ferramentas PlayStation Vita como as mais impressionantes que usou.

Na Orbis, a Sony usa uma nova variante da biblioteca LibGCM, que foi usada na PS3 e Vita. Isto permite aos programadores abordar mais diretamente a consola, portanto elementos do equipamento gráfico AMD em particular podem ser acedidos de uma forma na qual não existe relação direta no DX. Apenas precisas de olhar para jogos como God of War e Uncharted para ver o que a abordagem da Sony para explorar a sua consola pode produzir: estes permanecem atualmente jogos de topo, apesar de usarem equipamento gráfico diretamente derivado de gráficas Nvidia de 2005. Claro, com a PS3 em particular, a gráfica é apenas parte do equipamento geral oferecido, mas permanece o facto dos programadores estarem a extrair performance do RSX com o qual apenas podiam sonhar quando a consola foi desenhada.

Uma vista muito básica de como os principais elementos da Orbis se ligam. Os componentes principais - processador e gráfica - são um par arquitetural para a Durango, mas o esquema de memória é mais simples e mais rápido e o núcleo gráfico é na verdade 50% maior.
orbis

A guerra da próxima geração assume forma

Em 2005, a Microsoft e a Sony revelaram os seus designs de consola de 'próxima geração' - a Xbox 360 e a PlayStation 3. Foram peças de equipamento ambiciosas: puxaram o consumo até novos limites (com algumas desastrosas consequências), ambas adaptaram partes de performance PC para design de consolas. A Microsoft puxou os limites em termos de poder gráfico - o Xenos tinha um design futurista em termos arquitetónicos mais avançados do que tudo o resto na altura. A sony apostou com o Cell e Blu-ray - um complexo design de processador que os programadores tiveram problemas em dominar, e um sistema de armazenamento que poucos exploraram completamente - estes elementos, além de todos os outros contabilizam pelo fosso na performance entre os melhores dos títulos First party - e de terceiros.

Alguns podem dizer que os seus substitutos são produtos de uma era de austeridade, na qual a abordagem 'poder a qualquer custo' da Xbox 360 e PS3 é substituída por uma abordagem mais sensível no retrabalhar da existente arquitetura e tirar o melhor dela num ambiente fechado. Assim sendo, face aos mesmos desafios essenciais, não é surpresa que a Microsoft e a Sony adquiriram partes muito similares do mesmo vendedor, baseado em tecnologia existente (ou no caso do processador AMD, uma revista e melhorada versão de um processador atualmente disponível), e que a abordagem do olhar no futuro dos designs da atual geração não estão mesmo presentes nas suas sucessoras. O maior ponto de diferenciação é muito mais curto na nova consola - a Sony investiu mais fortemente na performance visual, quanto a aposta da Microsoft está na RAM.

No papel a Orbis parece mais firme, mais poderosa, design mais focado nos jogos. A Durango, os espantosos extremos a que a Microsoft foi para acomodar 8GB de RAM acrescenta peso à hipótese dos seus planos para a consola Xbox irem além dos jogos, que quer que a consola seja uma centro media de próxima geração. A questão é até que ponto os seus planos fora dos jogos afetam os recursos de processamento disponíveis para os programadores...

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Sobre o Autor

Richard Leadbetter

Richard Leadbetter

Technology Editor, Digital Foundry  |  digitalfoundry

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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