Los problema de diseño de Wii U y el affair Renesas explicados

Comentario Original:

Recuerdo un articulo tuyo ya algo antaño, donde escribiste que para hacer Wiiu Nintendo solo escogía compañías de Japón y que esto pudo encarecer (además de dejarla impotente) la Wiiu, Crees que pueda volverse a repetir con nx?

Bueno, el gran error de Nintendo para la construcción de Wii U fue escoger a Renesas quien no tenía un proceso de 28nm sino que se quedo estancada en los 40nm, esto significa un chip de menos capacidad por el mismo precio. En este caso el LSI Latte que es el chip más grande dentro de Wii U, siendo el chip pequeño el fabricado por IBM.

Wii-CPUGPU

Nintendo con Wii U ha sufrido del mismo problema que Microsoft en cuanto a diseño, el problema es que Microsoft tiro por un proceso de 28nm y no tuvo miedo de sacar un chip de gran tamaño. Si Nintendo hubiese utilizado un Latte-28nm entonces:

  1. Todos los componentes incluidos la eDRAM hubiesen reducido el espacio ocupado.
  2. Con un chip con el mismo tamaño pero a 28nm la GPU hubiese podido ocupar un espacio más grande.

La GPU de esta Wii U alternativa continuaría teniendo un bus de 64 bits con la memoria dado que una buena parte de la comunicación se vería gastada para comunicarse con el PowerPC Espresso que es el chip más pequeño de los de arriba:

espresso_intro

La CPU de Wii U es su mayor cuello de botella en cuanto a rendimiento, cuando hice dichas entradas en su día me pregunte porque Nintendo había llegado a utilizar una GPU tan paupérrima. Al final con el tiempo me di cuenta del motivo y eran dos:

  1. La captación de texturas es importante por lo que el ancho de banda de la memoria influye sobre el número de unidades de texturas y esta sobre el número de Shaders.
  2. La CPU es un cuello de botella y no solo ella misma sino también el bus 60Xe utilizado, pensad que dicho bus que comunica CPU y GPU tiene un ancho de banda de 128 bits en Wii U pero funciona a 248Mhz y no es DDR como los buses contemporáneos, esto es un ancho de banda de solo 4GB/seg… ¿Sabéis cual era el ancho de banda entre CPU y GPU en el caso de Xbox 360? Mirad el siguiente diagrama y lo veréis:bandwidthsEl de PS3 en cambio es:3dps303
  3. La CPU no es tan potente por lo que la lista de comandos gráficos que puede hacer es menor, ergo la GPU recibe menos a procesar en el mismo espacio de tiempo o toma más tiempo de fotograma (menos tasa de fotogramas) o en su defecto menos tiempo para la GPU para hacer cosas (peor calidad gráfica). En el Dhrystone la CPU de Xbox 360 da 19200 DMIPS con los tres núcleos, pero son consolas que no utilizan múltiples núcleos para crear sus listas de comandos para la GPU por lo que solo utiliza un núcleo al igual que PS3 y ambos con la misma potencia 6400 DMIPS, la potencia de un núcleo de la CPU de Wii U es de 2852 DMIPS.

Por lo que el problema real esta en la CPU, no es algo que me invente yo… Los hechos están ahí y Nintendo recibió quejas de los desarrolladores en ese sentido:

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.09.49

¿Otro ejemplo?

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.12.20

Incluso Miyamoto solto en referencia a Wii U que la CPU era poco potente:

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.14.01

¿A donde quiero llegar con esto? Obviamente desde que el tiempo de fotograma es tiempo de CPU+tiempo de GPU uno se pregunta si realmente una GPU más potente no se hubiese visto limitada también por la CPU dada la baja potencia de esta. La pregunta es… ¿Que eligió primero Nintendo… La CPU o la GPU? Esto es importante porque el otro elemento es la eDRAM, esta a día de hoy es completamente inútil, es un vestigio del pasado, no solo por la relación de la memoria externa con la cantidad de unidades de texturas, sino también por el renderizado en diferido o técnicas que utilizan varios búfers de imagen al mismo tiempo por lo que la memoria necesaria aumenta enormemente y el coste y el espacio del chip es limitado.

Nintendo en GameCube y Wii utilizo la memoria embebida para reducir la memoria externa y reducir los costes, en el caso de Wii U hace lo mismo pero se encuentra que esos 12.8 GB/seg de ancho de banda externos limitan la configuración a solo 160 Stream Processors. Obviamente en juegos que no requieran tanta potencia o que no utilicen el renderizado por diferido (y la técnica es super-utilizada en lo juegos AAA) y por tanto no utilizan tantos búfers de imagen pues… La configuración de Wii U les parecerá perfecta, por eso Shin’En aplaude a la consola:

fast_racing_neo_screenshot_race_orange_car

Veamos:

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.26.05

Shin’en pasa de puntillas sobre el tema de la captación de texturas y su influencia sobre la configuración del sistema, no lo menciona en ningún momento y tampoco menciona que se pueda texturizar desde la eDRAM, aunque todos sabemos que si que se pueden realizar efectos de post-procesado conviertiendo el búfer de imagen final en una textura, pero para el texturizado en general tenemos un cuello de botella con la memoria externa.

Por lo que es por motivos de coste Nintendo escogió el uso de memoria embebida y dado que Renesas/NEC Electronics ya había hecho el chip equivalente de N64, GCN y Wii… Pues decidieron pactar en el caso de Wii U. ¿El resto de la historia? Las malas ventas de la consola hicieron que la producción de chips bajase en picado dejando a la planta de Renesas parada, pensad que Wii había vendido una burrada y fue la consola con más éxito de Nintendo:

Nintendo-Home-Console-Lifetime-Sales-per-Year

El contrato de la sucesora de Wii debió ser muy pero que muy jugoso para ellos y seguramente se plantearon una fabricación de muchos chips para el pago de la fabrica que tenía que hacer el Latte, pero el fiasco comercial de Wii U ya desde sus inicios, las perdidas fueron tales para Renesas que estos se plantearon cerrarla y vaya si la cerraron. ¿El problema? La eDRAM de Wii U utiliza tecnología patentada por Renesas. ¿Las consecuencias? Bueno, leedlo vosotros mismos:

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.38.44

El cierre de la planta significo para Nintendo dos dilemas: El primero buscar un fabricante para el Latte pero con la diferencia de que el chip se tenía que re-diseñar entero. El segundo pagar un plus adelantado a Renesas que siguiese fabricando. El primer caso hubiese supuesto un anuncio por parte de Nintendo de un nuevo proveedor del chip, aun espero una nota de prensa de Nintendo en ese aspecto. En cuanto al segundo elemento, Renesas rápidamente vendió la fabrica a Sony por lo que no hubo una demanda adicional por parte de Nintendo que había cometido el error de basarse una tecnología propietaria de un solo fabricante.

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.47.30

¿Y como afecto esto a Wii U?

Captura de pantalla 2016-03-11 a las 11.49.04

Es decir, Renesas siguió fabricando el Latte para Wii U no por un pago de Nintendo que no se menciona sino por un tiempo limitado que fue acordado entre Renesas y Sony. A partir de ahí sacad teorías de la conspiración si queréis. ¿El otro proveedor? Bueno, IBM no es Japonesa pero acabaron vendiendo sus plantas a Global Foundries, obviamente al cerrarse por completo el grifo del Latte se cerro también el grifo del Espresso ya que ambos son montados de forma conjunta en Wii U en un MCM.

Wii-CPUGPU

Espero haber resuelto tu duda.

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