Sony PS5 PlayStation 5 : Anatomie d’une Révolution

Sony PS5 PlayStation 5 : Anatomie d’une Révolution

22 mars 2020 0 Par Laurent Ganne

Partagez nos articles !

PS5 PlayStation 5 Concept VR4Player Sony

La PlayStation 5 a enfin dévoilé pas mal de ses secrets et on peut dire que la vidéo de Mark Cerny a fait mouche chez les développeurs mais pas vraiment chez les joueurs ! En effet, la vidéo super technique n’était clairement pas décryptable par tout le monde. Richard Leadbetter, le rédacteur technologique de Digital Foundry (qui est portant une pointure en la matière) qualifiait dans son excellent article que c’était compliqué ! On vous invite à le lire ou le relire ! Après notre premier article vous présentant les annonces de la présentation de Mark Cerny, nous vous proposons de de revenir sur la philosophie qui se cache derrière la prochaine console de Sony. Mais avant de commencer, autant se remettre le tableau comparatif des spécifications de chaque machine (Xbox Series X & PS5).

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES XBOX SX / PS5

XBOX SERIES X

CPU

8 cœurs / 16 Threads à 3,8 GHz (3,6 GHz avec SMT) CPU Zen 2 personnalisé

GPU

12 TFLOPS, 52 UC à 1,825 GHz GPU RDNA 2 personnalisé

Taille de la matrice

360,45 mm2

Gravure

7 Nm +

Mémoire

16 Go GDDR6 avec bus 320b

Bande passante mémoire

10 Go à 560 Go/s, 6 Go à 336 Go/s

Stockage interne

SSD NVME personnalisé 1 To

Débit d’E/S

2,4 Go/s (brut), 4,8 Go/s (compressé, avec bloc de décompression matériel personnalisé)

Stockage extensible

Carte d’extension 1 To (correspond exactement au stockage interne)

Stockage externe

Prise en charge du disque dur externe USB 3.2

Lecteur optique

Lecteur Blu-Ray 4K UHD

Objectif de performance

4K à 60 FPS, jusqu’à 120 FPS

PS5 PlayStation 5 VR4Player Concept

CPU

8 cœurs / 16 Threads à 3,5 GHz avec SMT (Fréquence variable) CPU Zen 2 personnalisé

GPU

10.3 TFLOPS, 36 UC à 2,23 GHz GPU RDNA 2 personnalisé (fréquence variable)

Taille de la matrice

NC

Gravure

7 Nm +

Mémoire

16 Go GDDR6 avec bus 256b

Bande passante mémoire

448 Go/s

Stockage interne

SSD NVME personnalisé de 825 Go

Débit d’E/S

5,5 Go/s (brut), 8-9 Go/s (compressé, avec bloc de décompression matériel personnalisé)

Stockage extensible

SSD NVMe

Stockage externe

Prise en charge du disque dur externe USB 3.2

Lecteur optique

Lecteur Blu-Ray 4K UHD, jusqu’à 100 Go/disque

Objectif de performance

4K à 60 FPS, jusqu’à 120 FPS

XBOX SERIES X

Microsoft communique sur le fait que la Xbox Series X est la console la plus puissante du monde… De notre côté, on est un peu plus nuancé sur cette affirmation, cela dépend clairement de quoi on parle en utilisant le mot “puissance” ! Si on s’en tient bêtement aux Téraflops, effectivement, la Series X est plus puissante mais on parle ici que du GPU ! Pourtant, il se pourrait bien que certains jeux soient bien plus poussés et tournent bien mieux sur PS5. (On va se faire démonter par les Trolls nous ! ). Il faut savoir pour commencer que l’on parle de deux philosophies totalement différentes ici. La XBox Series X fonctionnera sur un système Windows (UNIX VMS) alors que la PlayStation 5 sera sur Linux (Comme Mac OS X : Free BSD). En plus les deux consoles, bien qu’elles se ressemblent beaucoup du point de vue de leur GPU / CPU, sont totalement différentes dans leur philosophie !

Si on voulait vulgariser tout cela, on pourrait dire que bien que le GPU de la Xbox Series X propose plus de TeraFlops, cela ne veut pas du tout dire que les jeux de la PS5 seront moins beaux et moins rapides !

GPU de la PS5 : 2,23 Ghz ! Non de Zeusss !

La Xbos Series X est une console construite sur une architecture “à l’ancienne” (Attention, ça n’est pas péjoratif ! ) dans le sens qu’elle est tout à fait comparable à ce qui se fait dans le monde PC et les anciennes consoles. Mark Cerny propose d’utiliser le RDNA2. On sait que l’architecture RDNA est (d’après AMD) 50% plus rapide qu’une architecture VEGA (architecture GCN – Graphics Core Next) par watt consommé ! Mais RDNA 2 est 50% plus rapide que RDNA par watt consommé. Hors plus on augmente la fréquence du GPU et plus il va consommer de watts ! Donc plus on augmente la fréquence du GPU et plus RDNA 2 sera puissant. Alors certes, le GPU de la Series X dispose de plus d’unités de calculs (52 UC) mais le GPU de 36 UC de la PlayStation 5 peut monter de 405 Mhz de plus que celui de la Xbox Series X ! Nous n’avons pas encore de tests Benchmark de cartes PC RDNA2, alors difficile d’en déduire le gain de puissance sur une augmentation de la fréquence d’horloge de 1,825 Ghz à 2,23 Ghz. Cependant, Mark Cerny a insisté sur un point : D’après lui, un cœur graphique de 36 Unités de calculs fonctionnant à 1 GHz contre une partie théorique de 48 unités de calculs fonctionnant à 750 MHz offrent 4,6 TéraFlops de performances de calcul (nous sommes donc à Teraflops équivalent), mais Mark Cerny dit que l’expérience de jeu ne serait pas la même. Pour lui,  la fréquence est plus importante que le nombre de coeurs car elle apporte une augmentation des performances sur plusieurs points comme la rastérisation (+33%) (procédé qui consiste à convertir une image vectorielle en une image matricielle) où la vitesse de transfert des caches mémoires en augmentation de 33% également. On peut aussi comparer 2,23Ghz/36UC face à 1,7Ghz/48UC… Ça sera la même chose !

La PlayStation 5 : de la RAM cachée ou presque…

C’est sur ce point (la RAM) que la perte de la PlayStation 5 en puissance brute (sur son GPU) par rapport à la Xbox Series X peut être largement rattrapée (et il faut encore faire un calcul précis du gain des 405 Mhz de plus sur la fréquence du GPU car RDNA2 peut fournir peut être plus de puissance en augmentant le wattage ).

Si l’on compare la Ram des deux machines, Microsoft a fait le choix de deux type de Ram GDDR6 sur un bus de 320b : 10 Go à 560 Go/s et 6 Go à 336 Go/s. Sony, de son côté, propose 16 Go de la même mémoire GDDR6 sur un bus de 256b soit une vitesse de 448 Go/s.

Mais c’est bien sur le SSD que la puissance de la PlayStation 5 repose en réalité. Le débit brut de ce disque est de 5,5 Go/s et peut aller jusqu’à 8-9 Go/s compressé avec bloc de décompression matériel… Des chiffres complètement hallucinants qui n’existaient pas jusqu’à aujourd’hui ! Pour afficher 2Go de textures dans un jeu, le temps de réponse du SSD sera de 0,27s, presque du temps réel ! ! Dans ces conditions, le disque SSD n’est pas seulement un support de stockage mais plutôt une seconde forme de mémoire pour la PS5 !!! En vulgarisant, c’est un peu comme si la PlayStation 5 n’avait pas 16 Go de RAM mais plutôt 825 Go SSD + 16 Go GDDR6 RAM soit 841 Go de mémoire !!! La RAM stock en générale les textures durant 30 secondes sur PS4, durant 10 secondes sur Series X (SSD classique)… Ce temps d’attente est nécessaire pour que le CPU, le GPU et le disque dur aient le temps de traiter les informations (C’est ce fameux Goulot d’étranglement), de précieuses secondes durant lesquelles la RAM ne peut pas faire autre chose, elle est utilisée ! Sur PlayStation 5, ce temps de stockage sera inférieur à 1 seconde… Il ne sert donc à RIEN d’en avoir plus ! Avec la même idée, le CPU 8 cœurs / 16 Threads (SMT) à 3,5 GHz dispose d’une puce dédiée pour le décryptage des infos arrivants du SSD (Du boulot en moins pour le CPU !). À elle seule, cette puce permet d’économiser 9 cœurs CPU là où la PS5 et la SERIES X n’ont que 8 cœurs ! Ce qui veut dire que le CPU aura des tâches en moins à accomplir !

Le SSD de la PlayStation 5 n’est pas à comparer à un disque SSD standard sur PC. Il dispose de 6 canaux de sortie là ou un SSD traditionnel n’en a que 2. Plus concrètement, certaines opérations ne seront plus calculées par le GPU mais directement stockées sur le SSD. En temps normal (Sur un PC classique) 30% de la puissance d’un GPU est utilisée dans la compression et la décompression des données (Textures, Asset etc…). Si on stock ces données sur le SSD, on allège le GPU considérablement ! La PlayStation 5 n’a, dans ces conditions, plus besoin de plus de puissance car des calculs seront évités…

Il en reste l’argument de dire que le SSD de la PlayStation 5 n’est QUE de 825 Go… On pourra bien évidemment ajouter un SSD PCIe 4.0 mais pas n’importe lesquels ! Ils ne sont pas encore sortis sur le marché en réalité ! Mais vu les débits, on peut imaginer un système d’exploitation PS5 avec des boutons on/off sur chaque jeu. Vous voulez jouer à un jeu sur votre SSD Sony, il suffira de le transférer et avec ce type de SSD (Samsung travail sur des SSD PCIe 4.0 de 7Go/s), il vous faudra 15 secondes pour rendre disponible un jeu de 100 Go… Dans ces conditions, rien ne vous empêche d’avoir un disque de stockage (les jeux terminés) et le disque SSD Sony (les jeux en cours)… le transfert sera tellement rapide que ça ne sera pas un problème !

Oui MAIS la PS5 a des CPU GPU à puissance variable !

Nous voilà maintenant dans une argumentation de premier niveau faite par des gens qui comparent la PS5 à un PC ! Avec la même logique de fonctionnement. Mark Cerny, avec l’aide des ingénieurs de Sony, aurait pu faire le choix de proposer une console en multipliant les cœurs et les unités de calculs, ce qu’il n’a pas choisi de retenir par soucis de performance. Les ingénieurs de Sony ont décidé de proposer une vitesse variable en temps réel, justement pour être plus efficace et plus optimisée ! Les CPU et GPU de la PlayStation 5 n’ont pas à calculer certains éléments qui le sont par une puce dédiée (Économie de 9 cœurs CPU). En plus de cela, ils n’ont plus besoin de calculer les flux entre la Ram, le CPU et le GPU grâce à un contrôleur DMA (Direct Memory Access) (Économie de 2 cœurs CPU ). Soit en tout, une économie de 11 cœurs ! Que se passe t’il sur un PC ou une XBox Series X ? Pour tenir par exemple les 60 Fps constant, Microsoft a fait le pari d’utiliser la fréquence et les cœurs physiques de son CPU contrairement à Sony qui va jouer sur la fréquence de son GPU de 405 Mhz de plus que celle du GPU de la Xbox. Dans une scène complexe sur un gros AAA, le CPU de la Xbox va être amené dans ses derniers retranchements en envoyant un framerate supérieur à ce que peut supporter le GPU. Ce qui peut amener soit à des chutes de Framerate, mais plus probable, à une utilisation du VRS (Variable Rate Shading…Oui ! Des Shaders ! ) compression d’une partie de l’image (Baisse de résolution). Sur PlayStation 5, si le GPU est à fond, le CPU est ralenti de 10% (au maximum) et vice versa pour justement éviter une détérioration de l’image et rester sur un framerate hyper stable. Pour finir, on vous rappelle qu’on est plus en 2006 et qu’aujourd’hui le taux d’image par seconde n’est plus géré principalement par le CPU mais par le GPU.

L’idée ici, selon Mark Cerny, est bien qu’un GPU standard n’utilisera pas tout le temps et en fonction des jeux ses 12 TFlops de puissance, ces derniers sont bien actifs mais ne servent à rien sur de nombreux jeux. Il est donc inutile de surcharger l’ensemble ! L’intérêt de la chose est que l’alimentation fournie un wattage constant et c’est bien la puissance du CPU et celle du GPU qui seront variables. Sony savent donc exactement comment refroidir l’ensemble sans aucune surprise (Watts constants).

“Il n’est pas nécessaire de deviner quelle consommation d’énergie le pire des jeux pourrait avoir. Quant aux détails de la solution de refroidissement, nous les économisons pour notre démontage – je pense que vous serez très satisfait de ce que l’équipe d’ingénierie a proposé. . ” Mark Cerny

Là ou la Xbox Series X proposent 12 TFlops mais sur laquelle les devs vont devoir définir les scènes complexes qui auront besoin de puissance, Sony propose au contraire d’automatiser, en temps réel les ressources nécessaires. Les TéraFlops se calculent uniquement sur le GPU, soit le nombre d’unités de calculs X 64 (Le nombre de cœurs par unité) x 2 (Nb de cycles) x la fréquence de 2,23 Ghz = 10,28 Teraflops pour la PS5. Ce calcul ne prend JAMAIS en compte les améliorations importantes offertes par le SSD ou les puces dédiées ! Il ne faut pas oublier qu’un grand nombre de calculs sur la PS5 sont déportés sur des unités dédiées (économie de 11 cœurs CPU et moins de compression décompression de textures pour le GPU grâce au SSD). Le GPU de la PlayStation 5 aura donc moins de charges de travail que celui de la Series X, il n’a donc, par conséquent, pas besoin d’être aussi puissant pour afficher la même chose ! Pour finir, la moindre ressource non utilisée est renvoyé du CPU au GPU (et vice versa).

“Plutôt que de regarder la température réelle de la puce de silicium, nous examinons les activités que le GPU et le CPU effectuent et définissons les fréquences sur cette base. Pendant que nous y sommes, nous utilisons également la technologie SmartShift d’AMD et envoyons toute puissance inutilisée du CPU au GPU afin qu’il puisse extraire quelques pixels de plus.” Mark Cerny

Il n’y a pas de mode “Boost”, on enclenche pas un turbo ici… on régule juste la puissance de la bête pour qu’elle fournisse tout le temps le meilleur rapport entre le CPU et le GPU à wattage fixe et en temps réel. On est donc sur une puissance brute variable.

Les Développeurs vont-ils jouer le jeu de la PS5 ?

Mais comment un jeu est-il développé aujourd’hui sur PS4 ? Ça doit-être une usine à gaz ? En réalité, pas vraiment ! Pour transformer, aujourd’hui un jeu développé sur Unity et Unreal Engine, il suffit en fait d’appuyer sur un bouton ! Si le jeu est parfaitement bien optimisé et bien pensé par le développeur, le jeu fonctionnera sans soucis sur la PS4 ou la PS4 Pro. Si, au contraire, le jeu est très mal optimisé avec trop d’effets, trop de polygones etc, il ne tournera pas sur le Dev Kit PS4 !

Un argument qui commence à devenir récurant est celui de dire que les gros studios vont parfaitement bien optimiser leurs jeux avec ce SSD Sony mais que les indépendants qui devront porter leurs jeux sur d’autres plateformes ne vont pas se servir des fonctionnalités du SDK (Dev kit) de la PlayStation 5.

Nous ne connaissons pas encore toutes les nuances du kit de développement de la PS5 (SDK) mais Cerny a cependant insisté sur deux points. Le premier point est qu’il sera encore plus facile de développer son jeu sur PS5. Les développeurs pourront adapter leur jeu sur la PS5 en moins d’un mois là ou 1 à 2 mois étaient nécessaires sur PS4.

Il n’est pas nécessaire de deviner quelle consommation d’énergie le pire des jeux pourrait avoir. Le ventilateur de s’emballera plus sur une grosse scène plutôt gourmande d’un AAA sur PlayStation 5 et les développeurs n’auront plus besoin de se soucier de certaines d’optimisations.

Le contrôleur DMA dirigera les données là où elles doivent être et les moteurs de cohérence se chargeront de faire automatiquement le ménage sur les caches GPU.

“Vous indiquez simplement quelles données vous souhaitez lire à partir de votre fichier d’origine non compressé, et où vous souhaitez les placer, et l’ensemble du processus de chargement vous arrive de manière invisible et à très grande vitesse”

Discours commercial ou technique ? Il semblerait bien que la PS5 soit très orienter pour assister les développeurs dans leur création… À suivre !

PS5 PlayStation 5 SSD Cartridge Sony SIE VR4Player

En conclusion, nous n’avons pas parlé de deux points encore peu abordés par la présentation de Mark Cerny, le Ray Tracing et la Rétro Compatibilité. Concernant le Ray-Tracing, il ne faut pas en faire non plus un cheval de bataille selon nous. Voici ce que mark Cerny a annoncé :

“Jusqu’où pouvons-nous aller? Je commence à devenir assez optimiste. J’ai déjà vu un titre PS5 qui utilisait avec succès des réflexions basées sur le lancer de rayons dans des scènes animées complexes, avec des utilisations de ressources modestes.”

Nous ne sommes réellement qu’au début du Ray-Tracing sur console mais aussi sur PC. Il ne faudra pas s’attendre à une gestion intégrale en temps réel de l’ensemble des effets d’illumination RT sur console (Réfraction + Réflection + Caustique + ombrage + occlusion ambiante + Illumination globale etc…). Si on prend comme exemple la carte graphique RTX 2080 NVIDIA, on peut très vite s’apercevoir qu’en activant le Ray-Tracing, les performances en jeu baissent de manière significative de 50 à 60% sur Battlefield 5. On passe de 65 FPS à 31 FPS en 4K ! Ce qui prouve que les RT Core ne gèrent pas, à eux seuls, les calculs en RT.

Concernant la rétro-compatibilité, la position de Sony est plutôt claire :

Nous sommes heureux de confirmer que les fonctionnalités de rétrocompatibilité sont opérationnelles. Nous avons récemment examiné le classement des 100 titres PS4 sur lesquels les joueurs ont passé le plus de temps, et la quasi-totalité d’entre eux devraient être jouables au lancement de la PS5. Avec plus de 4 000 jeux publiés sur PS4, nous continuons les tests et étendrons la rétrocompatibilité au fil du temps. 

La PlayStation n’étant pas encore en pré-commande, on peut s’attendre à une Rétro-compatibilité du catalogue PS4 à terme, ce catalogue incluant l’ensemble des jeux PlayStation VR !

On espère que cet article vous aura éclairé sur ce qui nous attend. Sony change de route pour une approche et une philosophie beaucoup plus “Think Different”. Ce qu’il faut retenir, c’est que le SSD (sur-vitaminé et unique au monde) sera bien au cœur de la Playstation 5, qu’il va réduire pas mal de calculs sur le CPU et le GPU (qui n’ont de ce fait, plus besoin d’être super puissants), que le SSD ne sera pas qu’un “simple disque dur” mais se rapproche plus d’une mémoire supplémentaire (841 Go de mémoire ! Glups !), que la puissance variable est un point fort que l’on retrouve chez NVidia et que l’annonce de la fiche technique de la PlayStation 5 commence à faire parler pas mal de développeurs qui eux, savent de quoi ils parlent ! On ne peut qu’espérer que Sony reprenne la parole très prochainement pour nous en dire plus avec une approche, cette fois, plus adaptée aux joueurs. En tous cas, nous, on est optimistes après avoir digéré cette fiche technique ! Non seulement la PS5 pourrait bien surprendre niveau performances mais en plus, elle est la seule à proposer de la VR !

Nous reviendrons plus en détail sur les spécifications de la PS5 la semaine prochaine dans notre Podcast Autour d’un VR. N’hésitez pas à poster des commentaires si vous avez des questions, nous répondrons à vos questions.

Vous le savez, on aime bien terminer nos articles par une vidéo. Et on vous propose une super vidéo de la chaîne YouTube Gia Photo Tech. Qui vous explique à peu près tout ce que l’on vous indique dans cet article de façon simple. Bonne vidéo à tous ! 

Cet article a été rédigé à 2 auteurs : Rédaction et mise en page : Laurent / Technique : Yohann P.

Partagez nos articles !