Hardware von Playstation 4 und Xbox 720 im Check

Wir checken die CPU von Playstation 4 und Xbox 720, zumindest soweit uns das jetzt möglich ist. Die aktuellen Spielekonsolen von Microsoft und Sony sind in die Jahre gekommen und können von ihrer Leistung her mit aktuellen Gaming-PCs nicht mehr im Entferntesten mithalten. Das hat auch dazu geführt, dass die Weiterentwicklung von PC-Spielen ins Stocken geraten ist, da viele PC-Spiele Portierungen von Konsolentiteln sind. Zudem sind die Xbox 360 und noch viel mehr die Sony PS3 sehr weit von herkömmlicher PC-Hardware entfernt, was die Portierung von Spielen auf oder von PCs nicht unbedingt einfacher macht.

Mit der Sony Playstation 4 und der kommenden Xbox 720 ändert sich das nun komplett. Denn wohl bei beiden Konsolen kommen AMD-Prozessoren zum Einsatz, die zwar speziell für die Konsolen entwickelt und gebaut werden, in ihren Grundzügen aber auf herkömmlichen x86-CPUs basieren, was die Portierung von Spielen erleichtert. AMD nennt diese Prozessoren "Semi-Custom-APUs", das Kürzel APU steht für "Acceleated Processing Unit".

Nach dem, was bisher durchgesickert ist, setzen Sony und Microsoft dabei auf sehr ähnliche APUs mit acht Kernen und integrierter Radeon-Grafikeinheit. Dass die Playstation 4 auf einer AMD-APU basieren wird, hat Sony bei einer Pressekonferenz Ende Februar bestätigt.

Dass das auch für die nächste Xbox der Fall sein wird, legt der letzte Quartalsbericht von AMD nahe, in dem der AMD-Chef Rory Read von mehreren Design-Wins für Semi-Custom-APUs spricht. Weitere Details zur kommenden Xbox 720 finden Sie in unserem Sammelartikel.

Jaguar im Doppelpack - für PS4 und Xbox 720

AMD verwendet für den CPU-Teil der neuen Konsolen-Prozessoren die Jaguar-CPU. Jaguar ist die CPU-Komponente der neuen AMD-APUs, die in Geräten wie Tablets oder Einsteiger-Notebooks verwendet werden sollen. Die kommenden Cores mit dem Codenamen Steamroller, die für die "großen" Prozessoren von AMD bestimmt sind, wären zu groß und zu leistungshungrig, um mit einer starken Radeon-Grafik auf einem Chip kombiniert werden zu können.

Gegenüber seinem 40-Nanometer-Vorgänger Bobcat, der in den AMD-Prozessoren der E-Serie zu finden ist, hat der in 28-Nanometer-Technik gefertigte Jaguar ordentlich zugelegt. So wurde die Zahl der Prozessorkerne von zwei auf vier verdoppelt, in den Konsolen-APUs stecken also zwei Jaguar-Module, die kombiniert den CPU-Teil des Prozessors bilden. Auch der von allen vier Kernen gemeinsam genutzte L2-Cache wurde von einem auf zwei MByte verdoppelt.

Auf der Architekturebene hat Jaguar gegenüber Bobcat in allen Bereichen zugelegt: Die Sprungvorhersage wurde verbessert, der Prozessor unterstützt die aktuellen SSE4-Befehlssätze sowie AVX und auch die Funktionen für die Out-of-Order-Ausführung von Befehlen wurden erweitert. Damit ist Jaguar trotz einer eher moderaten Taktfrequenz von 1,6 GHz schneller als die Prozessoren in der PS3 und der XBox 360. Trotzdem wird auch bei Jaguar die Leistung immer noch weit hinter der liegen, die etwa Intels Core-Prozessoren liefern.

Die Xbox 720 kann in punkto Leistung wohl nicht mithalten

Als GPU-Teil wird in beiden Konsolen-Prozessoren wohl eine Radeon der Southern-Island-Generation integriert werden. Die Southern-Island-Radeons der 7000er-Serie werden heute schon bei TSMC in 28 Nanometern hergestellt und lassen sich so gut mit den Jaguar-CPUs kombinieren. Sony gibt für die Radeon-GPU in der PS4 an, dass sie aus 18 Compute-Units zusammengesetzt ist und eine Rechenleistung von 1,84 Teraflops liefert. Das liegt etwas über der Performance einer Radeon HD 7850, die in der oberen Mittelklasse einzuordnen ist.

Wenn die Gerüchte stimmen, dann kann die kommende Xbox 720 hier nicht mithalten, denn bei ihr besteht die GPU nur aus 12 Compute Units mit 1,2 Teraflops Leistung. Generell können die Spieleentwickler aber bei Konsolen eine höhere Performance aus den GPUs herausholen, da sie den Grafikcode besser an die Hardware anpassen können als bei PCs. Bei beiden Konsolen-APUs greifen die CPU und die GPU auf denselben Speicher zu (Unified Memory).

Sony setzt hier sehr schnellen und auch teuren GDDR5-Speicher ein, der mit einer Speicherbandbreite von 176 GByte/s aufwarten kann. Microsoft begnügt sich bei der Xbox wahrscheinlich mit 8 GByte herkömmlichen DDR3-Speicher mit einer Bandbreite von 68 GByte/s. Allerdings wird hier die GPU über zusätzliche 32 Mbyte ESRAM verfügen, die als Cache dafür sorgen, dass die GPU nicht auf den Hauptspeicher warten muss. Für die GPU sollen Hauptspeicher und ESRAM zusammen eine Bandbreite von 170 GByte/s liefern.

Die Architektur der Semi-Custom-APUs könnte darauf hindeuten, dass hier erstmals die von AMD im vergangenen Jahr vorgestellte "Heterogene System Architektur" (HSA) Verwendung finden könnte. CPU und GPU werden hierbei nicht mehr als getrennte Einheiten angesprochen, sondern über eine gemeinsame Runtime, die die zu lösenden Aufgaben auf CPU und GPU verteilt. Beim Speicher nutzt die GPU dabei keinen separaten Adressbereich mehr, wie es bisher auch bei Unified Memory der Fall ist. Auch bei Microsoft arbeitet man an Konzepten für heterogene Manycore-Prozessoren.

Ein Problem der neuen Prozessorarchitektur ist allerdings die fehlende Kompatibilität zur bisherigen Konsolengeneration. Die PS3 nutzt einen Cell-Prozessor mit einem IBM Power als General-Purpose-CPU und weiteren sieben auf Fließkommaoperationen spezialisierten Stream-Prozessoren. Der 3-Kern-RISC-Prozessor in der XBox 360 basiert ebenfalls auf IBMs Power-Technologie. In der XBox 360 steckt wenigstens schon jetzt eine ATI-GPU. Bei der PS3 kommt aber auch noch eine separate Nvidia-GPU zum Einsatz.

Damit sind bestehende Spiele auf jeden Fall nicht binärkompatibel und auch schwer anzupassen. Sony wird deshalb für die Kompatibilität alter Spiele den Weg des Game-Streamings gehen und hat dafür den Cloud-Gaming-Anbieter Gaikai gekauft. Die Spiele laufen auf Servern bei Gakai und werden über die Konsole ferngesteuert. Die Grafik wird dann via Internet gestreamt. Ob Microsoft ein Game-Streaming über Xbox Live anbietet oder es mit einer Emulation probiert, ist noch offen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es Gerüchte gab, wonach die Xbox 720 durch einen separaten Chip eine Abwärtskompatibilität zu alten Spielen liefern soll.