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Viaje al interior de PS4 de la mano de Mark Cerny

Viaje al interior de PS4 de la mano de Mark Cerny
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Poco a poco vamos conociendo más detalles de la futura PS4 y son muchos los que ya se preguntan sobre la verdadera potencia de la consola. Mark Cerny, la mente pensante que se ha encargado del proyecto en Sony durante todos estos años (empezó en 2007 y encima a petición propia), ha concedido una amplia entrevista a Gamasutra en la que se explaya amplia y técnicamente sobre las entrañas de la máquina.

Una máquina que, esta vez sí, parece haber sido diseñada por y para los desarrolladores. Era una cuestión prioritaria el hacer que trabajar con ella fuese fácil. Suficientemente complicados son los desarrollos de videojuegos como para encima tener que lidiar con una arquitectura "puzzle", de esas que se empeñan en hacerle la vida imposible al programador o a exigirle un tiempo de aprendizaje que no siempre se tiene. Sí, PS3, parece que hablan de ti.

El inicio de Mark Cerny con PS4

Cerny

Corría el año 2007, según palabras de Cerny, y se encontraba realizando algún que otro postmortem sobre PS3. ¿Cómo había funcionado la consola? ¿Se habían seguido los procesos lógicos de desarrollo? ¿Era lo que los consumidores y los desarrolladores esperaban? En definitiva, ya sabéis de qué va esto, se trataba de sopesar todos los errores cometidos para tener claro el camino a seguir en futuras iteraciones del sistema.

Fue en ese momento cuando Cerny decidió que apostar por una futura arquitectura x86 no era mala idea. La potencia había crecido de manera exponencial y lo seguiría haciendo en años venideros así que ligar el futuro de la próxima consola de Sony a ella no parecía un mal camino. En Acción de Gracias de ese mismo año tomó la decisión de asumir el mando y así se lo pidió a Phil Harrison y Masa Chatani, dos de los altos ejecutivos de Sony por entonces.

"Para mi sorpresa los dos dijeron que sí, que adelante."

Sus primeros pasos fueron encaminados a reunirse con todo tipo de desarrolladores de la casa y de terceras partes. Son ellos los que una vez lanzado el hardware deben pelear con él y esta vez en Sony se habían propuesto que la fiera fuese fácil de domesticar.

"Lo único que sabíamos es que no queríamos que el hardware acabase siendo un puzzle para los programadores. No queríamos que perdiesen tiempo en eso en lugar de estar dedicándolo a hacer juegos de calidad.
"En PS3 se esconde un gran rendimiento gracias a sus CELL pero para desbloquearlo necesitas estudiar ese entorno y dominar maneras únicas de usar el hardware. Es demasiado. Esta vez queremos que usar el hardware de la nueva PlayStation sea realmente fácil y teniendo una CPU y una GPU familiares ayuda a conseguirlo."

La GPU elegida es una ATI Radeon, de la última generación disponible en estos momentos, que se ha visto sometida a una serie de reestructuraciones por parte del equipo de Cerny. Unas modificaciones que le otorgarán un extra de potencia. El resto de componentes ha sufrido una suerte similar y es que crear un hardware como una consola tiene un gran handicap.

El día uno de su lanzamiento es muy potente pero los ordenadores personales evolucionan a gran ritmo y en unos años puede verse completamente obsoleta. ¿Cómo luchar contra eso?

Unos arreglos para darle un toque extra de potencia a PS4

PS4
"Un extra de potencia que se consigue, en gran parte, por el uso de un único y unificado "pool" de memoria de alta velocidad. La PS4 viene con 8GB de memoria GDDR5 que es fácilmente utilizable por la CPU y por la GPU."

El tener un sistema de memoria unificado es algo que brindará a los desarrolladores una potencia extra desde el primer día aunque Mark Cerny asegura que poco a poco, a medida que avance el ciclo de vida de la consola, se irá viendo cómo exprimen la potencia de la GPU y la CPU.

La CPU y la GPU residen en un único chip que AMD ha creado siguiendo las instrucciones precisas de Sony. Ocho núcleos Jaguar, la GPU y diversas unidades específicas (la de descompresión de MP3, audio en streaming, compresión de vídeo, etc.) comparten espacio en ese único chip. La memoria se comunica con la consola vía un bus de 256-bits que permite acceder a ese "pool" de memoria a una velocidad de 176GB por segundo.

"Una cosa que podríamos haber hecho es bajar el bus a 128-bits, lo que hubiera reducido su velocidad a 88GB/s. Luego podríamos haber añadido eDRAM al chip para aumentar su rendimiento de nuevo. Y aunque la solución parecía óptima para la fabricación y los costes de la máquina no queríamos añadir esa complejidad a los desarrolladores. Estamos evitando crear puzzles que la comunidad de desarrollo tenga que resolver para crear sus juegos. Y hemos seguido esa filosofía a rajatabla con el tema de la memoria unificada."

Cerny confiesa que en su periplo internacional visitando a los estudios de desarrollo que trabajan para Sony siempre se encontró con el mismo feedback: "Queremos memoria unificada". Algo que otras consolas como Xbox 360 ya tenían pero que faltaba por llegar a las sobremesa de Sony. De hecho PS3, si no me equivoco, tiene sus 512Mb de memoria divididas entre Ram y memoria para gráficos, 256Mb para cada una y para de contar.

Pensar en el futuro

PS4

Una consola como esta tendrá un ciclo de vida largo y aunque todos sabemos que los títulos van aprovechando cada vez mejor las prestaciones de la consola y que los juegos del principio poco o nada tienen que ver con los del final, es lógico que se pregunten qué va a ofrecer la consola a medio ciclo de vida.

Una GPU suele ser mucho más potente que una CPU para determinadas tareas y Mark Cerny cree que si bien al principio los desarrolladores utilizarán la GPU para exprimir la potencia gráfica de la máquina, pronto querrán más. Empezarán a usar esa GPU para hacer más cosas que arrojar gráficos a pantalla y además querrán usarla de manera simultánea a la CPU.

"Creemos que hacia la mitad del ciclo de vida de PS4 la computación asíncrona será muy importante en la tecnología de muchos juegos. No sería extraño ver a 12 programas funcionando a la vez en una GPU y usándolos para realizar cálculos de físicas o colisiones. El problema es que teníamos la visión de que eso podría pasar a mitad del ciclo de vida pero… ¿cómo le damos soporte para cuando pase?"

El principal problema al que se enfrenta una GPU de un PC habitual, según Cerny, son las cachés internas de la GPU. Existe un bus que la GPU utiliza para acceder a la VRAM y luego tenemos otro bus secundario que va hasta la PCI Express y que la GPU utiliza para acceder a la memoria del sistema. Pero sea cual sea el bus utilizado, las cachés internas de la GPU se convierten en una gran barrera en la comunicación de la CPU y la GPU. Para intentar evitarlo se propusieron realizar algunas modificaciones clave en la arquitectura de la consola:

  • Han añadido un bus que permite acceder a la memoria del sistema desde la GPU pasando por encima de sus cachés L1 y L2 y con eso se consigue una comunicación directa entre la GPU y la CPU acelerando el proceso. Si el tamaño de los datos en ese proceso es pequeño se consigue una sincronización perfecta. Y por pequeña Mark Cerny se refiere a 20 GB por segundo, una medida grande a día de hoy pero muy habitual dentro de unos años.
  • El uso de la caché L2 de la GPU se ha intentado optimizar. Tanto la CPU como la propia GPU pueden escribir en la caché L2 de la GPU. Vamos, que la caché de la L2 de la GPU se puede utilizar de manera simultánea por el procesamiento gráfico como por las operaciones asíncronas de la CPU. Se las han apañado para añadir un bit volátil que marque líneas de la caché para saber diferenciarlas. Esa innovación permite que la CPU utilice la caché L2 de la GPU y ejecute las operaciones sin que tengan impacto en el rendimiento de las operaciones gráficas ejecutándose al mismo tiempo.
"Nuestra aproximación al asunto se puede resumir en añadir un montón de controles para mezclar computación y gráficos y dejar que la comunidad de desarrollo descubra cuales son los que quiere utilizar cuando se enfrente a un montón de procesado asíncrono."
"Si tu miras a la porción de la potencia de una GPU disponible en un fotograma te darás cuenta de que cambia radicalmente de uno a otro. Por ejemplo, algo como renderizar un mapa de sombras opacas ni tan siquiera usa pixel shader, se hace enteramente por vertex shader y por hardware de rasterizado así que los gráficos no están utilizando la mayoría de esos 1.8 teraflops disponibles. Esas oportunidades en un juego son como para aprovecharlas."

Un gran lanzamiento rodeado de títulos

Marcas

Pero lanzar una consola necesita algo más que buenas intenciones. Que se lo digan a la Ouya y a sus primeras críticas internacionales al llegar al mercado sin juegos. Por eso Mark es consciente de que con PS4 quieren hacer las cosas bien y asegura que pese a que no puede dar números exactos, vamos a ver a la consola con más títulos de lanzamiento. Y es en parte gracias a sus similitudes con el mundo PC.

Unas similitudes que permitirían realizar un port de PC a PS4 en semanas. Claro, luego esto hay que ver si en realidad puede conseguirse y si la mayoría de herramientas de middleware (como los motores gráficos más populares) dan soporte a todas las características técnicas de la consola.

El hecho de tener unidades dedicadas a algunos procesos en concreto, asegura Cerny, ayudará enormemente a simplificarle la vida al desarrollador que ya no tendrá que preocuparse de determinados asuntos.

Y es que PS4 lleva incorporada unidades de proceso de sonido y de vídeo por hardware, así como otro procesador de bajo consumo de energía que se activa para las descargas en segundo plano y el reposo de la consola.Procesadores, los primeros, que pueden ocuparse del chat de audio en tiempo real, de la compresión y la descompresión de Mp3, de la compresión de vídeo… sin que se tengan que dedicar recursos disponibles para el juego.

"Para convertir a PS4 en un hardware más ecológico, que es algo muy importante, podemos desconectar el procesador principal y activar uno secundario mucho más pequeño y de menor consumo que se encarga del sistema, la memoria, entrada y salida, disco duro… eso permite que se descargue contenido en segundo plano en un escenario de muy bajo consumo eléctrico. Incluso podemos apagar todo el sistema menos la RAM y así es como dejamos tu sesión suspendida."

Resumiendo

PS4

PlayStation 4 marca un antes y un después, como mínimo, en el acercamiento de Sony a sus consolas de sobremesa en las últimas generaciones. Sí que me recuerda a cómo la compañía intentó atraer a desarrolladores cuando se enfrentaba a su primera consola. Aquella PSX original tenía mucha guasa pero el acercamiento, para ganar confianza entre desarrolladores que por entonces no tenía, sí es parecido al que la compañía está tomando ahora.

Quizá con PS2, tras vencer a sus rivales en la épica batalla de los 32-bits, y con PS3, una consola criticada desde el mundo del desarrollo en cuando se supieron sus características técnicas, se tomaron decisiones comprometidas que incluso acabaron con el puesto de Ken Kutaragi (el padre de la saga).

Quizá Sony mantenía una posición de poder desde la que podía forzar a que todo el mundo jugase a su manera. Pero las cosas han cambiado y, tras leer parte del trabajo que Mark Cerny ha comandado estos últimos años, creo que para bien. Una consola abierta al desarrollo, un entorno amigable, sin trampas y diseñada siguiendo las especificaciones y los consejos de expertos del desarrollo y de las grandes firmas de middleware… puede que al final falle y todo esto se quede en nada pero pinta muy bien.

Sólo falta una política real de acercamiento a los desarrolladores independientes… algún día.

Artículo original | Gamasutra

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