การวิเคราะห์โดยละเอียดของสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ของ Steam Deck

ใครไม่อยากสามารถเล่นเกมพีซีที่ชื่นชอบได้ทุกที่? เป็นความจริงที่ว่า นินเทนสวิทช์ มีอยู่สำหรับเกมความละเอียดสูงบนแล็ปท็อป แต่ต้องจำไว้ว่าไม่ใช่ทุกเกมที่อยู่ใน นินเทน คอนโซลและมีเกม PC ที่เราอยากพกพาไปได้ทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นห้องพักในโรงแรม อพาร์ตเมนต์ของเรา หรือระหว่างการเดินทางด้วยรถยนต์อันยาวนานที่เราไม่มี เรากำลังขับรถ

นั่นคือเหตุผลที่เราตัดสินใจทำการวิเคราะห์ฮาร์ดแวร์ Steam Deck โดยคำนึงถึงประโยชน์ของฮาร์ดแวร์โดยเฉพาะ เกมพีซีทุกที่หรือทุกที่ ดังนั้นเราจึงได้นำมาพิจารณาและเราได้ชี้ให้เห็นส่วนที่เราเชื่อว่าในแง่ของการพกพาทั้ง Valve และ เอเอ็มดี สามารถทำได้ดีกว่า

Van Gogh เทคโนโลยีคอนโซลยุคหน้าในขนาดต่างๆ

หากเราดูสถานที่หลักสองแห่งของ Steam Deck APU หลัก เราจะพบว่ามี ซีพียู กับ สถาปัตยกรรม Zen 2 และ a GPU ด้วยสถาปัตยกรรม RDNA 2 สองจุดที่เหมือนกันกับคอนโซลรุ่นใหม่ทั้งหมด แต่ในขนาดที่เล็กกว่า .

เริ่มต้นด้วยซีพียู Steam Deck ใช้ CCX . แบบ Zen 2 4-core แทนที่จะใช้ 2 อันเหมือนในคอนโซล ดังนั้นนี่คือ a การออกแบบ 4 คอร์และ 8 เธรด . เป็นเรื่องน่าประหลาดใจสำหรับเราที่อุปกรณ์ที่ทำงานภายใต้แบตเตอรี่เลือกใช้มัลติเธรด แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องคำนึงว่าต้นทุนด้านพลังงานของการวาง 8 คอร์นั้นสูงกว่ามาก ความเร็วนาฬิกาของคุณ? มันอยู่ระหว่าง 2.4 GHz และ 3.5 GHz . เราพบองค์ประกอบที่น่าประหลาดใจอีกอย่างหนึ่งอีกครั้ง หากเราพิจารณาว่าเรากำลังพูดถึงระบบที่ออกแบบมาไม่ให้เชื่อมต่อกับเต้ารับไฟฟ้า

เกี่ยวกับ GPU เรามี RDNA 2 พร้อม 8 ยูนิตประมวลผล ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระหว่าง 1 GHz และ 1.6 GH z, Valve ไม่ได้พูดถึงการใช้เทคโนโลยี SmartShift ของ AMD, ใช้งานใน RX 5000 และ RX 6000 Gaming และใน เพลย์สเต 5 เอพียู แต่เราต้องคำนึงถึงปัญหาของการควบคุมปริมาณความร้อนที่นำไปสู่การลดความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ CPU, GPU หรือทั้งสองอย่างพร้อมกันและอีกมากมายในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ

วิธีที่ Nintendo ทำสิ่งนี้กับ Nintendo Switch เช่น ปล่อย CPU ไว้ที่ 1 GHz และปล่อยให้ GPU เปลี่ยนแปลงความเร็ว เฉพาะเวลาที่มีการเปลี่ยนแปลงหน้าจอ ในรูปแบบของการเฟดสีดำ หรือการเล่นวิดีโอที่ไม่สามารถข้ามได้ ที่ CPU ของ Nintendo Switch ถูกใส่ความเร็วสูงสุดเพื่อทำการคัดลอกข้อมูลจากหน่วยความจำแฟลช NAND ของคอนโซลไปยัง แรม. ที่ข้อมูลระดับถัดไปตั้งอยู่ แต่โดยทั่วไปแล้ว เป็นเรื่องยากที่การออกแบบระบบพกพาที่ออกแบบมาเพื่อให้เวลาเล่นเกมนอกบ้านนานนับชั่วโมงจบลงด้วยการโยน Boost speed ใน CPU และ GPU

การขาด Infinity Cache เป็นสิ่งสำคัญ

เราไม่ทราบว่าเด็ค Steam มีหรือไม่ อินฟินิตี้แคช หรือไม่ แต่เราคิดว่าไม่ใช่เพราะว่ายังไม่ได้รับการยืนยันสำหรับ AMD APU ส่วนที่เหลือในขณะนี้ และดูเหมือนว่าจะเป็นคุณลักษณะเฉพาะของ GPU เฉพาะและไม่ใช่แบบรวม แต่เรารู้ดีว่า Infinity Cache สำคัญแค่ไหนเมื่อพูดถึงประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจาก GPU ปัจจุบันทำงานโดยการแรสเตอร์สำหรับไทล์ เราไม่ได้พูดถึงการเรนเดอร์ไทล์ พบไทล์แรสเตอร์ทั้งหมด NVIDIA GPUs ตั้งแต่ Maxwell ภายใต้ชื่อ Tiled Caching และใน AMD GPU ทั้งหมดตั้งแต่ Vega ภายใต้ชื่อ DSBR

แนวคิดก็คือส่วนของไปป์ไลน์ 3 มิติที่เปลี่ยนจากแรสเตอร์ของสามเหลี่ยมไปยังส่วนที่วาดในบัฟเฟอร์รูปภาพนั้นทำเหมือนกับในการแสดงภาพโดยไทล์ แต่มีความแตกต่าง ไทล์ถูกเก็บไว้ในแคช L2 ซึ่งไม่ใช่ RAM ดังนั้นจึงใช้งานไม่ได้ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลใด ๆ ที่ตกจากบรรทัดแคช L2 จะลงเอยใน RAM โดยตรง เนื่องจากแคช L2 เกี่ยวข้องโดยตรงกับแบนด์วิดท์ของตัวควบคุมหน่วยความจำ ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามากเมื่อใช้ GPU ในตัวและบัส LPDDR128 5 บิต ดังนั้นโอกาสที่ข้อมูลจะตกลงไปใน RAM จึงสูงขึ้นมาก

ใน RDNA 2 สำหรับพีซีและใน Radeon RX 6000 เท่านั้น AMD ได้เพิ่ม Infinity Cache ซึ่งเป็นระดับแคชเพิ่มเติมที่ทำหน้าที่เป็น Victim Cache โดยรวบรวมข้อมูลที่ถูกทิ้งจากแคช L2 และนำไปใช้ภายใน ความสำคัญของสิ่งนี้คือการเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ใน Infinity Cache ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยต้องการการเข้าถึง pJ / บิตน้อยลง เป็นความจริงที่ LPDDR5 มีปริมาณการใช้ที่ต่ำกว่า GDDR6 เนื่องจากมีค่าเฉลี่ยใกล้เคียงกับ 4 pJ / บิต แต่การเพิ่ม Infinity Cache ใน APU จะทำให้ Steam Deck มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ไม่จำเป็นต้องใช้ Ray Tracing VRS คือ

เนื่องจาก GPU ในตัวคือ RDNA 2 จึงมีการรองรับ Ray Tracing เมื่อรวม Ray Intersection Units แต่ Ray Tracing ไม่ได้เป็นเพียงการคำนวณทางแยกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสำรวจต้นไม้ BVH ด้วย ซึ่งทำใน RDNA 2 ผ่านการคำนวณและเชื่อเราว่าพลังในด้านนั้นในกรณีของ Steam Deck นั้นไม่เพียงพอ

อีกหัวข้อหนึ่งคือ Variable Rate Shading ซึ่งจัดกลุ่มพิกเซลที่ Pixel หรือ Fragment Shader มีทั้งค่าสีและโปรแกรม shader เหมือนกัน เพื่อประมวลผลเป็นหนึ่งเดียวแล้วคัดลอกข้อมูล สิ่งนี้ให้ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับเกมระหว่าง 10% ถึง 30% เพิ่มเติมเมื่อเทียบกับที่ไม่ได้ใช้งานนอกเหนือจากการตัดการเข้าถึง VRAM ที่ร้ายแรงอย่างที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้เมื่อเผชิญกับการใช้พลังงาน

ผู้ใช้ Steam Deck ส่วนใหญ่จะใช้คลัง Steam ที่มีอยู่ โดยที่ 99% ของเกมไม่ต้องการ Ray Tracing พวกเขาจะไม่ต้องกังวลกับความสามารถในการติดตาม Ray ของ Steam Deck GPU

RAM ความเร็ว ขนาด และการเข้าถึงบน Steam Deck

ใน AMD APU / SoC ทั้งหมดที่มี CPU มาจากสถาปัตยกรรม Zen รุ่นใดรุ่นหนึ่ง มีองค์ประกอบหนึ่งที่เหมือนกัน นั่นคือ วิธีการเข้าถึง ในทุกกรณี UMC ตัวควบคุมหน่วยความจำแบบรวมศูนย์จะสื่อสารกับ RAM ด้วยบัส 256 บิตที่ความเร็ว memclk ซึ่งในหน่วยความจำ DDR และ LPDDR จะมีอัตราการถ่ายโอนเพียงครึ่งเดียว ในกรณีนี้คือ 2750 MHz ซึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งของ 5500 มอนแทนา / s. แบนด์วิดธ์ทั้งหมด? 88 GB / s, ซึ่งมากกว่าสามเท่าของ 25.6 GB / s ของ Nintendo Switch SoC

ดังนั้น UMC จึงได้รับการอัปเดตตามที่ใช้ใน Ryzen 4000 และ Ryzen 5000 APU สำหรับพีซี เนื่องจากได้เปลี่ยนจากการสนับสนุน 4 ช่องสัญญาณ LPDDR4 เป็นช่อง LPDDR5 จำนวนที่เท่ากัน ต้องคำนึงว่าหน่วยความจำแต่ละรุ่นรุ่นใหม่แต่ละรุ่น แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเพื่อให้ถึงความเร็วสัญญาณนาฬิกา ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาและมี RAM ที่เร็วขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงมีแบนด์วิดท์ที่มากขึ้น ปัญหามาพร้อมกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานซึ่งวัดเป็น pJ / bit และกล่าวได้ว่าวิวัฒนาการในด้านนั้นกำลังถอยหลัง

เนื่องจากวัตต์คือจูลส์ต่อวินาที เราจึงสามารถคาดการณ์แบนด์วิดท์ของ RAM ได้อย่างง่ายดายว่ากินอะไรในแต่ละวินาที คำตอบ? ใน Switch Deck เรามีตัวเลขที่สูงกว่าที่ RAM ของ Nintendo Switch ใช้ไปมาก ดังนั้นตั้งแต่เริ่มแรก เรามีปัญหาแรกในแง่ของการออกแบบแล้ว การใช้พลังงานของหน่วยความจำนั้นสูงกว่าคู่แข่งโดยตรงมาก ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาเกี่ยวกับการใช้พลังงานและอายุการใช้งานแบตเตอรี่

ความเข้มของเลขคณิตและพื้นผิวใน Steam Deck

ในการคำนวณมีแนวคิดของไบต์ต่อ FLOP หรือไบต์ต่อการดำเนินการจุดลอยตัว เราใช้เพื่อวัดความเข้มเลขคณิตของอัลกอริธึมต่างๆ เมื่อดำเนินการกับ GPU อีกประเด็นหนึ่งในการวัดคือสิ่งที่เราให้บัพติศมาเป็นความเข้มของพื้นผิว ซึ่งช่วยให้เราตรวจสอบว่ามีคอขวดที่เกี่ยวข้องกับการจับภาพพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับ GPU ที่มีสถาปัตยกรรมพีซี RDNA 2 หรือไม่

สำหรับสิ่งนี้ เราได้ตัดสินใจใช้ AMD RX 6700 XT เพื่อทำการเปรียบเทียบภายในสถาปัตยกรรมกราฟิกเดียวกัน RX 6700 XT ของ AMD เพื่อเปรียบเทียบกับ RDNA 2 อื่นมีความกว้าง 412.8 GB / s และพลัง 13.21 TFLOPS ซึ่งให้ประมาณ 0.032 ไบต์ต่อ FLOP พลัง GPU สูงสุดของ Steam Deck คือ 1.6 TFLOPS ด้วยแบนด์วิดธ์ 88 GB / s ตามที่เราอนุมานมาก่อน ตัวเลขที่เราได้รับ? 0.055 ไบต์ต่อ FLOP ดังนั้นหน่วยความจำจึงไม่ใช่คอขวดเมื่อเปรียบเทียบกับเดสก์ท็อป AMD RX 6000 สำหรับคอมพิวเตอร์ shader และกราฟิก shader อื่นๆ ยกเว้น Pixel หรือ Fragment Shaders

อีกประเด็นหนึ่งในการวัดความเข้มของเลขคณิตใน Steam Deck นั้นเกี่ยวข้องกับหน่วยพื้นผิวที่ทำงานร่วมกับ Pixel Shaders ใน RX 6700 XT เรามีอัตราพื้นผิว 413 GTexeles / s ในกรณีของ Steam Deck เรามี Compute Units 8 ยูนิต ซึ่งแต่ละยูนิตจะมี Texture มากถึง 32 ยูนิต และความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดที่ 1.6 GHz ซึ่งแปลงเป็น 51.2 Gtexels / s ประเมิน. การใช้กฎไบต์ต่อ FLOP เดียวกัน เราสามารถวัดประสิทธิภาพโดยคำนึงถึงพื้นผิว

และเราจะได้อะไร? ใน RX 6700 XT มีค่าเท่ากับ 0.99 ไม่ต้องพูดถึงความสัมพันธ์ 1: 1 เห็นได้ชัดว่าแบนด์วิดท์จะไม่ใช้สำหรับการสร้างพื้นผิว เป็นเพียงวิธีการวัดความเข้มของหน่วยความจำสำหรับงานนี้ แล้วกรณีของ Steam Deck ล่ะ? อีกครั้ง ความเข้มของหน่วยความจำดีกว่าคือ 1.71 อีกแล้วววว ความสมดุลระหว่าง GPU ในตัวและแบนด์วิดท์เป็นหนึ่งในจุดแข็ง เพื่อให้แน่ใจว่าหน่วยความจำไม่ใช่คอขวดสำหรับประสิทธิภาพของกราฟิกคอนโซล

ส่วนมืด ห้องเก็บของ Steam Deck

เวอร์ชันพื้นฐานของคอนโซลมาพร้อมกับ eMMC 64 GB , ตัวเลขที่ ดูเหมือนไร้สาระ และไม่สามารถติดตั้งสิ่งใดได้เลย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องซื้อโมดูล M.2 2230 เพื่อติดตั้งภายในคอนโซล การซ้อมรบที่อาจทำให้การรับประกันเป็นโมฆะเนื่องจาก Valve ไม่แนะนำให้เล่นซอกับคอนโซล และนี่คือที่มาของการตบข้อมือครั้งแรกบนข้อมือของ Valve เนื่องจากในขณะที่เขียนบทความนี้ เราจึงสามารถพบโมดูล M.2 2230 ในราคาที่ต่ำกว่าความแตกต่างระหว่างรุ่นต่างๆ ได้มาก ดังนั้นสำหรับเรา จะเป็นการดีกว่ามากที่จะให้การเข้าถึงที่ง่ายดายผ่านหน้าปกของอินเทอร์เฟซ M.2

แต่ถ้าพื้นที่หมดและไม่มี M.2 SSD ติดตั้ง? ไม่ต้องกังวล Valve ได้วางช่องเสียบการ์ด microSD มองแวบแรกมันดูดีมาก แต่ ประสิทธิภาพของ microSD เมื่อส่งข้อมูลต่ำมาก และคุณจะเห็นว่าเกมมากมายกลายเป็นนิรันดร์ได้อย่างไร นั่นคือเหตุผลที่เราแนะนำให้คุณไปที่ M.2 2230 PCIe ก่อนแล้วติดตั้ง หรือหากล้มเหลว ให้เลือกโมดูลขั้นสูงสองโมดูล

ไม่ใช่เพียงเพราะพื้นที่เก็บข้อมูลเท่านั้น แต่เรากำลังพูดถึงการเพิ่มแบนด์วิดท์หลายสิบครั้ง ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์จะกลายเป็นอีกอุปกรณ์หนึ่งในแง่ของประสิทธิภาพโดยตรง อย่างไรก็ตาม โดยไม่ลืมว่า Steam Deck ได้รับการออกแบบให้เป็นแล็ปท็อป เรารู้สึกประหลาดใจกับการเลือกพื้นที่จัดเก็บข้อมูลประเภทนี้ NVMe SSD คือความเร็วในการเข้าถึงหน่วยความจำที่ดีที่สุดที่คุณสามารถใส่ลงในระบบได้ นั่นเป็นความจริง

ดีที่สุดในระบบพกพาหรือไม่? ไม่ได้จริงๆ เนื่องจากหน่วยความจำ eUFS 3.x น่าจะสมเหตุสมผลมากกว่า เนื่องจากมันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะใช้ NVMe PCIe หากเกมที่เครื่องจากในแค็ตตาล็อก PC สามารถทำงานได้โดยไม่มีปัญหาด้านประสิทธิภาพแต่อย่างใด ที่ไม่เอาเปรียบเอาเปรียบกัน ตั้งแต่นี้ไปจนถึงการเปิดตัวเกมที่ใช้ประโยชน์จาก NVMe SSD บนพีซี Steam Deck อาจล้าสมัยในการรันด้วยความเร็วที่เหมาะสม

และตอนนี้ก็เสร็จสิ้นหน้าจอ

สำหรับหลายๆ คน การรวมหน้าจอที่ 800p และอัตราส่วนกว้างยาว 16:10 จะดูเหมือนถอยหลังไปหนึ่งก้าว แต่ไม่ใช่หากเราคำนึงถึงต้นทุนที่เกี่ยวข้องในแง่ของแบนด์วิดท์และความต้องการด้านการประมวลผลที่มีความละเอียดสูงกว่า .

จุดลบคือหน้าจอไม่ใช่ OLED เนื่องจากหน้าจอประเภทนี้กินไฟน้อยกว่าและปัญหาการเผาไหม้พิกเซลไม่ควรเป็นปัญหาในระบบวิดีโอเกม เมื่อพิจารณาว่า Nintendo ได้นำมาใช้ในโมเดล Switch ใหม่และในเกียวโตต้องใช้เวลาหลายปีในการนำเทคโนโลยีมาใช้และเมื่อพวกเขาทำก็ในราคาที่ต่อรองได้ การรวมหน้าจอ OLED โดย Valve สำหรับ Steam Deck จะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า เราไม่ได้บอกว่าหน้าจอไม่ดี แต่เรากำลังพูดถึงแนวคิดเรื่องการใช้พลังงานที่สำคัญสำหรับระบบพกพา

ไม่ว่าในกรณีใด มันมีความละเอียดเพียงพอที่จะให้คุณภาพของภาพและประสิทธิภาพที่ดี เนื่องจาก Valve ทำให้แน่ใจว่าเกมทั้งหมดในแค็ตตาล็อกทำงานด้วยอัตราเฟรมขั้นต่ำที่ 30 ซึ่งไม่เหมาะสำหรับทุกเกม