NX y Memoria Embebida

Ha sido leer esto en los comentarios…

Suponiendo que nx tenga un sistema de ram similar a one pero con edram (mucho mas densa aunque con mas latencia).

Y en mi cabeza ha…

Red-Siren-Animated

¿Donde esta el problema? El sistema de memoria embebida que utiliza habitualmente Nintendo no es el mismo que utiliza Microsoft y es por ello que se “suponiendo” me parece bastante curioso porque si en algo se ha caracterizado Nintendo es en el hecho de intentar ahorrar la mayor cantidad de chips de memoria en sus consolas. Es más… Si comparamos Xbox One con Wii U veremos que la consola de Nintendo apenas tiene chips de memoria DDR3 en comparación con la de Microsoft, el ratio de 4:1 a favor de la de Microsoft.

WiiUBoard

En Wii U tenemos cuatro chips DDR3-1600 que dan un ancho de banda total de 12.8 GB/seg, dicho ancho de banda es demasiado bajo para su uso por parte de los ROPS de la GPU por lo que esta opera siempre en los 32MB de memoria embebida dentro del chip que contiene el procesador gráfico para la mayoría de operaciones gráficas y prescinde de la RAM del sistema excepto para ciertas operaciones concretas como la captación de texturas a través del DMAE… En cambio en Xbox One…

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Tenemos 16 chip de memoria DDR3-2133 que dan un ancho de banda de 68GB/seg, lo cual significa que ciertas operaciones se pueden realizar sin problemas en la DDR3 cuando la densidad de la ESRAM no es suficiente. ¿Un ejemplo de ello? Los mapeados de sombras, los cuales son generados durante el renderizado según la posición de los objetos y las fuentes de luz.

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Se puede utilizar un renderizador que se basa en el Z-Búfer para generar sombras de forma rápida en objetos arbitrarios, la idea es renderizar primero la escena utilizando el algoritmo Z-Búfer y desde la posición de la fuente de luz invocar una sombra. Durante dicho proceso solo es necesario el búfer de profundidad y el resultado es la producción de un mapa de sombras en forma de textura para la escena pero dicho mapa de sombras necesita tener una resolución determinada para ser lo suficientemente buenos para realizar su tarea… ¿Como de buenos? Bueno, para una imagen a 720P se necesita un mapa de sombras de 4096×4096 pixeles y eso son unos 64MB de memoria lo que hace que no quepa ni en la eDRAM de Wii U ni en la ESRAM de Xbox One pero la diferencia entre ambas es que al menos el ancho de banda de la DDR3 de Xbox One es útil para el mapeado de sombras, la de Wii U simplemente no lo es y de ahí que haya juegos en la consola que prescindan directamente de su uso.

Un mapa de sombras a 1080P ha de tener mucha más calidad que un mapa de sombras a 720P por lo que la memoria utilizada aumenta aún más en ese aspecto y a niveles que lo harían completamente inviable para una eDRAM por lo que a nivel del diseño del sistema en Nintendo se tienen que haber enfrentado al siguiente dilema: ¿Que hacer para solventar el problema de los mapas de sombras? La solución de colocar más memoria embebida dentro del chip no resulta porque se llega al punto en que fisicamente ya no se puede y en este generacion ya estamos viendo como la memoria embebida es un lastre por su limitada densidad.

¿Cuales son las opciones que quedan? La primera es la misma que PS4 y Xbox One, una consola con una gran cantidad de chips de memoria en la placa base, lo que significaría un giro de 180º respecto a lo que Nintendo ha hecho hasta ahora ya que muchos chips de memoria significan dos cosas:

  1. Aumento del consumo energético.
  2. Aumento de los costes.

Eso va en contra de lo que Nintendo propone por lo que queda solamente una solución concreta al problema, memoria embebida a nivel de encapsulado y el tipo de memoria ideal para ello es… ¡La memoria HBM! Incluso con un solo chip con una configuración 2H valdría.

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¿Para que nos vamos preocupar por el tamaño de los búfers si con la memoria HBM solucionamos el problema de una vez por todas y de forma realmente eficiente en todos los aspectos? Sinceramente no entiendo como mi concepto de una hipotética NX con el chip principal acompañado de un chip de memoria HBM es un problema cuando si ponemos todas las soluciones encima de la mesa es la opción más viable de todas ya que es la única que solventa todos los problemas.

Es más, Nintendo ya ha hecho dos consolas de sobremesa con dos chips sobre un interposer, siendo una de ellas una configuración de procesador+memoria.

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Por lo que no sería la primera vez que harían una configuración de este tipo y no sería algo nuevo para ellos. La mejor configuración que podrían obtener sería el procesador con 2 chips HBM2 de 4GB cada uno con un ancho de banda de 256 GB/seg en total entre ambos chips, es decir, una configuración como la de este empaquetado:

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Es decir… Esto sería la configuraciñón completa de SoC+RAM del sistema, unificando MEM1 y MEM2 en una sola configuración y permitiendo un factor forma de bajo consumo y tamaño como le gusta a Nintendo.

Un SoC de 180mm^2 con el proceso 16FF de TSMC es algo viable para una consola que estará en el mercado el año siguiente, aparte que no olvidemos la reducción en el tema del consumo respecto a los 28nm de la competencia.

En realidad de todas las posibilidades es esta la que yo veo la más correcta de todas. Las demás son posibilidades que he dejado caer por aburrimiento y porque necesitaba demostrar su inviabilidad.

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