La presentación del PC en forma de consola portátil de Valve, bautizado como Steam Deck, nos pilló a muchos por sorpresa. No solo por el hecho que no se esperaba, sino también por lo que supone. Poder jugar a los juegos de PC en cualquier parte. Pero, ¿cómo es de capaz? Es por ello que hemos decidido hacerle un análisis a la arquitectura.
¿A quién no le gustaría poder jugar a sus juegos favoritos para PC en cualquier lugar? Bien es cierto que existe la Nintendo Switch para juegos de alta definición en una portátil. Pero se ha de tener en cuenta que no todos los juegos están en la consola de Nintendo y hay juegos de PC que nos gustaría podernos llevar a cualquier parte, sea una habitación de hotel, a nuestro apartamento o durante un largo viaje en coche donde no estemos conduciendo.
Es por ello que hemos decidido hacerle un análisis al hardware del Steam Deck, en concreto teniendo en cuenta su utilidad. Juegos de PC en cualquier parte o lugar. Por lo que también lo hemos tenido en cuenta y hemos señalado las partes donde creemos que de cara a la portabilidad tanto Valve como AMD lo podría haber hecho mejor.
Van Gogh, la tecnología de las consolas next gen a escala
Si miramos las dos principales premisas de la APU principal de Steam Deck, entonces nos encontraremos que tiene una CPU con arquitectura Zen 2 y una GPU con arquitectura RDNA 2, dos puntos en común con todas las consolas de nueva generación, pero a una menor escala.
Empezando por la CPU, Steam Deck utiliza un CCX de 4 núcleos Zen 2, en vez de utilizar 2 de ellos como ocurre en las consolas, por lo que estamos ante un diseño de 4 núcleos y 8 hilos de ejecución. Nos resulta cuanto menos sorprendente que un dispositivo que funciona bajo una batería opte por el multihilo, pero al mismo tiempo se ha de tener en cuenta que el coste energético de colocar 8 núcleos es mucho más alto. ¿Su velocidad de reloj? Se sitúa entre los 2.4 GHz y los 3.5 GHz. De nuevo nos encontramos con otro elemento sorprendente si tenemos en consideración que estamos hablando de un sistema que está diseñado para no estar conectado a la toma de corriente.
En cuanto a la GPU tenemos una RDNA 2 con 8 Compute Units, la cual se mueve en velocidad entre 1 GHz y 1.6 GHz, Valve no ha hablado del uso de la tecnología SmartShift de AMD, implementada en las RX 5000 y RX 6000 Gaming y en la APU de PlayStation 5. Pero hemos de tener en cuenta el problema del ahogamiento termal que lleva a recortar la velocidad de reloj de la CPU, la GPU o de ambos al mismo tiempo y más en dispositivos de bajo consumo.
La forma en la que por ejemplo Nintendo hace esto con Nintendo Switch es dejando a 1 GHz de velocidad la CPU y permitiendo variaciones de la velocidad de la GPU. Solo en momentos en que hay una transición de pantalla, en forma de fundido en negro, o reproduciendo un vídeo que no se puede saltar. Que la CPU de Nintendo Switch se ponga a la máxima velocidad para realizar la tarea de la copia de datos desde la memoria NAND flash de la consola a la RAM. donde se encuentren los datos del siguiente nivel. Pero, en general, es raro que en el diseño de un sistema portátil que está pensado para dar horas de juego fuera de casa se acabe tirando de velocidades Boost en CPU y GPU.
La falta de Infinity Cache es crucial
No sabemos si Steam Deck lleva o no Infinity Cache, pero creemos que no debido a que no está confirmada para el resto de APUs de AMD por el momento y parece ser una característica única de las GPUs dedicadas y no de las integradas. pero sí que sabemos lo importante que es la Infinity Cache en cuanto al rendimiento. En especial por el hecho que las GPU actuales se comportan rasterizando por tiles. No estamos hablando de un renderizado por tiles. El rasterizado por tiles se encuentra en todas las GPU de NVIDIA desde Maxwell bajo el nombre de Tiled Caching y en todas las GPU de AMD desde Vega con el nombre de DSBR.
La idea es que la parte del pipeline 3D que va desde el rasterizado del triángulo hasta el dibujado en el búfer de imagen se hace como en el renderizado por tiles, pero con una diferencia. Los tiles se almacenan en la caché L2. La cual no es RAM y por tanto no funciona como tal. Esto significa que cualquier dato que caiga de las líneas de la caché L2 terminará en la RAM de manera directa. Dado que la caché L2 está directamente relacionada con el ancho de banda del controlador de la memoria, la cual es mucho más pequeña con una GPU integrada y un bus de 128 bits LPDDR5. Por lo que las posibilidades de que los datos caigan a la RAM son mucho más altas.
En RDNA 2 para PC y solo en las Radeon RX 6000, AMD añadió la Infinity Cache, se trata de un nivel de caché adicional que actúa de Victim Cache, recogiendo los datos descartados de la caché L2 y adoptandolos en su interior. La importancia de esto es que el acceso a los datos que están en la Infinity Cache aumentan la eficiencia energética al necesitar menos pJ/bit para acceder. Es cierto que la LPDDR5 tiene un consumo más bajo que la GDDR6, dado que se sitúa cerca de los 4 pJ/bit de media, pero el añadido de la Infinity Cache en la APU hubiese hecho más eficiente el Steam Deck.
El Ray Tracing no es necesario, el VRS si
Debido a que la GPU integrada es RDNA 2, esta contiene soporte para el Ray Tracing, dada la inclusión de las Ray Intersection Units. Pero el Ray Tracing no es solo el cálculo de la intersección, sino también el recorrido del árbol BVH. El cual se realiza en RDNA 2 a través de computación y creednos que la potencia en ese aspecto en el caso del Steam Deck no es suficiente.
Otro tema es el Variable Rate Shading, el cual agrupa los píxeles a los que aplicar el Pixel o Fragment Shader que tienen en común tanto valor de color como programa shader, para procesarlos como una solo y luego copiar los datos. Esto da un rendimiento dependiendo del juego entre un 10% y un 30% adicional respecto a no utilizarlo, aparte de recortar los malditos accesos a la VRAM, mortales como hemos dicho antes de cara al consumo energético.
La mayoría de usuarios de Steam Deck utilizarán su ya existente librería de Steam, donde el 99% de los juegos no requieren Ray Tracing no van a tener que preocuparse por las capacidades para el trazado de rayos de la GPU de Steam Deck.
Memoria RAM, velocidad, tamaño y acceso en Steam Deck
En todas las APU/SoC de AMD cuya CPU es de una de las generaciones de la arquitectura Zen hay un elemento en común: la forma en la que accede. En todos los casos su controlador unificado de memoria, UMC, se comunica con la RAM con un bus de 256 bits a la velocidad del memclk, la cual en las memorias DDR y LPDDR es la mitad de su tasa de transferencia, en este caso 2750 MHz, que es la mitad que los 5500 MT/s. ¿El ancho de banda total? 88 GB/s, lo cual es más que el triple que los 25.6 GB/s del SoC de la Nintendo Switch.
El UMC por lo tanto ha sido actualizado respecto al utilizado en las APU Ryzen 4000 y Ryzen 5000 para PC, ya que ha pasado de soportar 4 canales LPDDR4 a superar la misma cantidad de canales LPDDR5. Hay que tener en cuenta que con cada nueva generación de cualquier tipo de memoria se consigue bajar el voltaje para alcanzar una velocidad de reloj, esto permite subir la velocidad de reloj y tener una RAM más rápida y por tanto con un ancho de banda mayor El problema viene con la eficiencia energética, la cual se mide en pJ/bit, y se puede decir que la evolución en ese aspecto va retroceso.
Dado que los vatios son los Joules por segundo, podemos extrapolar fácilmente el ancho de banda de la RAM en lo que consume en cada segundo. ¿La respuesta? En la Switch Deck tenemos una cifra mucho más alta que lo que consume la RAM de la Nintendo Switch, por lo que de entrada ya tenemos el primer problema en cuanto a diseño, el consumo energético de la memoria es mucho más alto que el de su competencia directa, siendo uno de los problemas de cara al consumo energético de la misma y por tanto a la duración de la batería.
Intensidad aritmética y de texturizado en Steam Deck
En computación existe el concepto de Bytes por FLOP o Bytes por operación en coma flotante. Lo utilizamos para medir la intensidad aritmética de los diferentes algoritmos a la hora de ejecutarlos en la GPU. Otro tema a medir es lo que hemos bautizado como intensidad de texturizado, donde nos sirve para comprobar si de cara a la captación de texturas existe algún cuello de botella respecto a las GPUs con arquitectura RDNA 2 de PC.
Para ello hemos decidido coger la AMD RX 6700 XT, para así hacer una comparación dentro de la misma arquitectura gráfica. La RX 6700 XT de AMD, para compararla con otra RDNA 2, tiene un ancho de 412.8 GB/s y una potencia de 13.21 TFLOPS, lo que nos da unos 0.032 Bytes por FLOP. La potencia máxima de la GPU de la Steam Deck es de 1.6 TFLOPS con un ancho de banda de 88 GB/s como hemos deducido antes. ¿La cifra que obtenemos? 0.055 Bytes por FLOP, por lo que la memoria no es un cuello de botella respecto a las AMD RX 6000 de escritorio de cara a los shaders de computación y el resto de shaders gráficos excepto los Pixel o Fragment Shaders.
El otro tema a medir con la intensidad aritmética en el Steam Deck tiene que ver con las unidades de texturizado que operan en conjunto con los Pixel Shaders. En la RX 6700 XT tenemos una tasa de texturizado de 413 GTexeles/s. En el caso de la Steam Deck tenemos 8 Compute Units, que hacen 32 unidades de texturas cada una y velocidad de reloj máxima de 1.6 GHz, lo que se transforma en 51.2 Gtexels/s. de tasa. Aplicando la misma regla de los Bytes por FLOP podemos medir el rendimiento de cara al texturizado.
¿Y qué obtenemos? En la RX 6700 XT es de 0,99, por no decir una correlación de 1:1, obviamente no se utilizará el ancho de banda para el texturizado. Solo es una forma de medir la intensidad de la memoria para esta tarea. ¿Y qué hay del caso de la Steam Deck? De nuevo la intensidad de la memoria es mejor, al ser de 1.71. Por lo que de nuevo el equilibrio entre la GPU integrada y el ancho de banda trata de uno de los puntos fuertes. Lo que asegura que la memoria no sea un cuello de botella para el rendimiento gráfico de la consola.
La parte oscura, el almacenamiento en Steam Deck
La versión base de la consola viene con 64 GB eMMC, una cifra que nos parece ridícula y donde será imposible instalar nada de nada, por lo que se hace indispensable la adquisición de un módulo M.2 2230 para instalarlo en el interior de la consola. Maniobra que podría anular la garantía desde que Valve no recomienda trastear con la consola para ello. Y aquí es donde viene nuestro primer tirón de orejas a Valve. Dado que a la hora de escribir este artículo, podemos encontrar módulos M.2 2230 por un precio mucho menor que la diferencia entre los diferentes modelos. Por lo que para nosotros hubiese sido mucho mejor dar un fácil acceso a través de una tapa a la interfaz M.2.
Pero, ¿qué ocurre si nos quedamos sin espacio y no tenemos el SSD M.2 instalado? No os preocupéis, que Valve ha colocado un slot de tarjetas microSD. A primera vista esto parece muy bien, pero el rendimiento de una microSD a la hora de transmitir datos es muy, pero que muy bajo y vais a ver como las cargas de los juegos se hacen eternas. Es por ello que os recomendamos que vayáis de cabeza a un M.2 2230 PCIe y lo instaléis o en su defecto vayáis a por los dos módulos más avanzados.
No solo es por el almacenamiento, es que estamos hablando de multiplicar varias decenas de veces el ancho de banda y esto supone que el dispositivo pase a ser directamente otro en cuanto a rendimiento. No obstante, sin olvidarnos que la Steam Deck está pensada para ser una portátil nos sorprende la elección de este tipo de almacenamiento. Un SSD NVMe es lo mejor en lo que a velocidad de acceso a la memoria que puedes colocar en un sistema, eso es cierto.
¿Es lo mejor en un sistema portátil? Realmente no, ya que hubiese tenido más sentido una memoria del tipo eUFS 3.x, ya que no tiene sentido utilizar un NVMe PCIe si los juegos que va a poder ejecutar la máquina de dentro del catálogo de PC sin problemas de rendimiento de ningún tipo son aquellos que no aprovechan bien las ventajas. De aquí a que salgan juegos que aprovechen los SSD NVMe en PC entonces en potencia la Steam Deck se habrá quedado desfasada para ejecutarlos a una velocidad decente.
Y ya para terminar la pantalla
Para muchos la inclusión de una pantalla a 800p y con un ratio de aspecto 16:10 les parecerá un paso atrás, pero no lo es si tenemos en cuenta los costes asociados en cuanto a ancho de banda y necesidades de computación que tienen resoluciones más altas.
Un punto negativo es que la pantalla no sea OLED, ya que este tipo de pantallas consumen menos y el problema del quemado de los píxeles no debería ser problema en un sistema de videojuegos. Teniendo en cuenta que Nintendo la ha adoptado en el nuevo modelo de Switch y los de Kyoto tardan años en adoptar una tecnología y cuando lo hacen esta a precio de saldo. La inclusión de una pantalla OLED por parte de Valve para su Steam Deck hubiese sido una mejor opción y no, no estamos diciendo que la pantalla sea mala, sino que hablamos bajo el concepto del consumo energético que es importante para un sistema portátil.
En todo caso tiene la resolución suficiente para dar buena calidad de imagen y rendimiento, ya que Valve asegura que todos los juegos de su catálogo funcionan con un mínimo en la tasa de fotogramas de 30, lo cual tampoco es ideal para todos los juegos.
