Porque há quem ainda não tenha percebido a diferença entre frequências variáveis e fixas.

Este artigo vem explicar, espera-se que pela última vez, as diferenças entre a Xbox série X e a PS5, desmistificando algumas falsas ideias.

Ideia falsa 1 – A XBOX tem 12.15 Teraflops fixos

Uma das falsas ideias que surgem quando se fala que a Xbox tem uma velocidade de relógio fixa é que ela tem Teraflops fixos. E esse é um conceito completamente errado! As teraflops são, seja em que sistema for, um pico teórico máximo de performance, e o que é fixo na Xbox série X é a frequência de relógio… mas a frequência de relógio sozinha não significa nada.

Quem tiver alguma experiência com o PC, terá já percebido que “utilizar o GPU a 100%” é algo que raramente acontece. Para isso basicamente precisamos de um teste que esmague o GPU. Um benchmark ou algo desenhado para utilizar a 100% e em simultâneo todos os transístores, todas as funcionalidades e todos os ciclos de relógio. Basicamente algo que não é um software comum e normalmente pré definido para conscientemente esticar tudo o que se pode um processador.
Daí que quem lida com PCs, percebe perfeitamente que é possível ter-se elevadas velocidades de relógio e mesmo assim o processador estar sem fazer nenhum (idle).

É só quando um CPU ou um GPU são carregados efectivamente com trabalho que a sua performance começa a ser consumida. E trabalho significa libertação de calor. E esta é a consequência com que se tem de lidar quando um processador começa a ser puxado!



Num exemplo, fazer um overclock de um um CPU para uns determinados GHz acima dos normais, desde que este permita, será algo que poderá aparentar não ter consequências. Ele funcionará normalmente nos usos moderados, e se calhar até corre uns jogos mais rápido. No entanto se lhe fizermos um teste de stress, com um Benchmark, o CPU, por estar a ser puxado acima do que deveria, em segundos atingirá uma temperatura elevada, e começará a fazer throttling (redução de velocidade de relógio, algo que a Xbox série X não pode fazer) para lidar com o calor.
Ora com a capacidade de fazer throttling desactivada, como na Xbox, um processador poderá sobreaquecer e crashar. Isto sem verdadeiro risco de dano, devido às protecções internas relacionadas com o sobre aquecimento.

Mas somente nestes casos em que estamos a correr um programa que realmente stresse ao máximo o processador é que ele se consegue aproximar-se dos seus Teraflops máximos teóricos. E isso raramente acontece com as tarefas normais que eles executam, mesmo nos jogos mais puxados.

Basicamente os Teraflops são um cálculo numérico que representa um valor teórico máximo, e que não toma em conta as questões térmicas e os limites que ela impõem – E isso porque a capacidade de arrefecimento é desconhecida e pode variar dentro de um mesmo processador, e vemos bem isso nos PCs onde há sistemas de dissipação e caixas com capacidade de dissipação das mais variadas.

Mas uma coisa é certa, esse é um número que implicaria o uso total de todas as capacidades do GPU em simultâneo.

E por aqui já percebem que quando falamos em Tflops, seja para PC, seja para consola, seja para a Xbox, seja para a PS4, estamos a falar de um valor que muito, mas mesmo muito dificilmente algum dia veremos a ser atingido. Qualquer GPU existente até hoje nunca nos mostrou aquilo que potencialmente poderia mostrar pois ele só foi puxado dentro de uma margem que se encontra nos limites de segurança do mesmo.

Daí que não existe algo como 12 Teraflops fixos. Um flop é uma medida de um tipo de cálculo que um GPU faz. E mais ainda é relacionado com a parte programável do GPU e não com a parte de função fixa. Um valor que vai depender da carga de trabalho, e não da frequência.



Se assim fosse, um CPU a 4 Ghz teria a mesma temperatura caso estivesse sem fazer nenhum ou a executar um benchmark. E isso não só não acontece, como não é assim que a coisa funciona.

Ideia falsa 2 – A PS5 tem problemas térmicos

Entrando agora nas actuais consolas, a performance de pico que cada uma delas poderá suster é na realidade calculada de forma diferente.

Com o processo tradicional de relógios fixos seguido pela Microsoft, eles estimam uma carga de trabalho máxima (que está longe de ser a que um software de teste para 12 Tflops usaria) para o código dos jogos. E depois acrescem a isto um caso de cenário pior para a temperatura ambiente. E criam um sistema de dissipação que actue de forma eficaz até ao valor obtido pelo somatório das temperaturas obtidas nos dois casos.

Para garantir que a coisa funciona dentro dos parâmetros, é fornecido aos criadores de software um conjunto de ferramentas de análise e de telemetria que lhes permite ver até que ponto eles se estão a aproximar dos limites estabelecidos.



No caso de algo impedir o alcance deste valor estimado (por exemplo, uma ventoinha empenada ou uma saída de ar entupida, ou calor atmosférico extremo), isso levará o sistema a crashar caso este execute alguma tarefa computacionalmente mais intensa.

Ora a PS5 não funciona assim. Aqui os programadores são encorajados a trabalhar até um máximo de watts, e é baseado nesses Watts que se criou um sistema de refrigeração capaz de dissipar o calor gerado por esse consumo que se espera razoavelmente encontrar.

A grande diferença aqui face ao caso anterior é que os watts consumidos não ficam verdadeiramente dependentes da frequência, mas apenas do trabalho que está a ser executado. E são os watts  consumidos que provocam o calor, não a frequência.

Assim, num caso de estar a ser executado um software que esmagasse o GPU, o que aconteceria não seria um aumento de calor com o consequente crash. Mas sim uma quebra de frequência.

Igualmente relevante é perceber-se que sendo o consumo algo que cresce exponencialmente com a frequência, uma quebra de um par de pontos percentuais na frequência é suficiente para reduzir os consumos em watts em 10%. E isto quer dizer que caso acontecesse um cenário não previsto e anormal de picos de trabalho, a PS5 manter-se-ia sempre estável, sem aquecer, e sem crashar.



Será no entanto preciso notar que isto requer que o programador programe o jogo dessa forma. Ora dado que todo o sistema de arrefecimento funciona em torno dos watts, e do calor efectivamente gerado, as temperaturas ambientes não são relevantes, o que como Cerny refere “Torna todas as PS5 iguais e determinísticas”.

O que significa isto na prática? Que com este método é tecnicamente mais fácil percepcionar o máximo de temperatura que a consola pode alcançar durante a fase de concepção. E não se tem de atirar estimativas por cima, como no caso das frequências fixas, o que permite maiores velocidades de relógio.

Agora uma coisa é certa… ambos os sistemas variam a quantidade de trabalho que realizam, e nenhum deles atingirá alguma vez os seus picos.

Os consumos energéticos da Xbox (e consequentemente o calor libertado) variam com a mudança de carga de trabalho, tendo a frequência fixa, até ao ponto onde iria crashar pelo calor. Com a margem calculada, o criador trabalha dentro dela garantindo que tal situação não acontece em qualquer cenário razoável.

Já a frequência da PS5 aumenta com a carga de trabalho, mas o consumo e consequente calor libertado é fixo, até um ponto em que ela tenha de reduzir a frequência para manter os consumos dentro dos limites. O criador irá trabalhar dentro da margem garantido que essa situação não acontece em qualquer cenário razoável. Mas se por qualquer motivo acontecer, é menos crítico. E não há motivos para preocupação pois um pico não irá crashar o jogo.



Quando não estão a fazer nada… a PS5 terá uma frequência “zero”, e um consumo fixo… A Xbox terá um consumo “zero” e uma frequência fixa.

Por outras palavras, o sistema da PS5 é muito mais eficiente a gerir o calor do que o sistema clássico que já se usa à anos, e implementado na Xbox.

Ideia falsa 3 – A PS5 faz overclock e não consegue estar sempre no pico.

Como já vimos, a única coisa que poderia fazer a PS5 descer a velocidade, seria um caso estremo de temperatura causado por uma anormalidade na carga de trabalho.

Daí que é preciso relembrar. O calor é consequência da carga de trabalho, não apenas das velocidades de trabalho.



A PS5 fixar os watts em vez da frequência é algo que se  deve a uma maior capacidade de controlo das térmicas e da eficiência do sistema de refrigeração. Apesar da semelhança do nome usado  (Continuous Boost), aqui não há sequer boosts como nos CPUs ou GPU dos PCs.

Ou seja, a PS5 funcionará sempre que precisar nas suas velocidades máximas, e sem qualquer problema ou necessidade de downclock.

E quem insiste nisso pura e simplesmente ou está a insistir porque tem segundas e estranhas intenções, ou não percebe mesmo nada do que foi feito na PS5.

Ideia falsa 4 – Parâmetros de GPU iguais ou semelhantes não significa performance iguais ou na proporção da diferença entre as consolas.

Uma das coisas que tenho visto são tabelas comparativas entre as consolas, e onde aparecem os Teraflops e as ROPs.



Ora os Teraflops como já vimos são apenas um máximo teórico que nunca será alcançado. E como vimos também, o sistema de watts fixos e relógio variável permite um muito maior controlo das temperaturas e performances do GPU. Igualmente, é mais fácil encher de trabalho efectivo 36 CUs do que é encher 52 CUs.

Isto quer dizer que as performances nos apontam para uma diferença teórica de 18%, mas que na prática poderá ser menos. E o porque desta realidade continua nas linhas que se seguem!

Outro dos parâmetros comparados são as ROPs. E aqui comete-se um erro enorme. O de se comparar as ROPs, e consequentemente o Fill Rate sem se tomar em conta a velocidade de relógio.

As ROPs fazem parte da parte da unidade de função fixa do GPU. E esta unidade não tem nada a ver com as unidades de computação (CU), e nem com os Tflops.

A questão é que as ROPs escalam com a velocidade de relógio, e isso quer dizer não só que o mesmo número de ROPs face à geração anterior não terá a mesma performance (as velocidades passaram para mais do dobro), o que quer dizer que é espectável que ambas as consolas tenham 64 ROPs, como quer dizer que olhar só para o número de ROPs não é uma comparação exacta, uma vez que as velocidades de relógio dos GPUs são diferentes.



Esta questão das velocidades também se aplicam às caches do GPU. A largura de banda das caches internas está associada à velocidade de relógio, e a da PS5 sendo superior, as suas caches são igualmente mais rápidas. (Lembram-se da frase de Cerny, “uma maré a encher eleva todos os barcos”, ou em Inglês “a rising tide lifting all boats”? Era a isto que ele se referia!

Apesar de tal, no que toca a texels, é expectável que a vantagem esteja do lado da Xbox pois pelo maior número de CUs, esta deverá ter um maior número de unidades de texturas.

Estas diferenças mostram que comparar Teraflops é interessante, mas os fps finais não vão depender só deles, mas igualmente das performances dos componentes da unidade de função fixa. como vimos, com excepção de situações da unidade de função fixa que estejam associados ao número de CUs, as vantagens estão do lado aa PS5. Ignorar isto é querer preencher algum tipo de agenda! Isto são realidades que não podem ser ignoradas.

Quando referimos que a diferença entre as consolas é 18%, isso aplica-se por exemplo aos Texels onde a Xbox tem mais 40% de unidades de computação, mas depois é 22% mais lenta na velocidade de relógio (texels = unidades de textura por CU * velocidade de relógio), mas não se aplica a tudo. E daí que nesse valor negligenciamos muita coisa, porque nos estamos a basear apenas na diferença entre as performances máximas teóricas. Mas olhando com mais atenção vemos que há uma série de factores adicionais a se ter em conta… que apontam no sentido de a diferença ser menor.

E aqui nem sequer falamos dos ganhos que poderão trazer o SSD e o sistema de I/O.



A realidade é que XsX e PS5 terão vantagens uma sobre a outra dependendo do tipo de carga de trabalho. A XsX terá a vantagem na parte da computação máxima teórica, e acredita-se, apesar que tal ainda não é um dado do qual se possa falar com a total certeza, que ela se estenderá na mesma medida à questão do Ray Tracing e IA.

Mas aqui entram em jogo outros factores desconhecidos. Como a eficiência que existe no seu uso, a qualidade dos APIs existentes, e a qualidade e tipo e experiência da equipa de programação. Que pode atirar os valores para mais próximos, ou até mais afastados.

O que posso dizer é que a consola da Microsoft é fascinante e a consola mais potente do mercado a nível de computação. Vejo também uma pS5 igualmente fascinante, com elevadas novidades.

Pessoalmente confesso que me excita mais o que a PS5 pode trazer de novo do que mais alguma computação ou pixels no ecrã, mas a realidade é que, na parte que me toca, conto colocar o meu dinheiro em ambas as empresas (apesar que não ao mesmo tempo), por acreditar que ambas trarão ao mercado novidades e jogos fascinantes.

E se ambas forem exploradas nos seus pontos fortes nos jogos multi plataforma, elas terão ambas atractivos. Que serão diferentes, mas ao ponto de serem igualmente competitivas. Será uma geração muito interessante.





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