スイッチのオーバークロック: 完全にロック解除された Tegra X1 はどのくらい強力ですか?

Nintendo Switch は、2017 年 3 月に初めて発売されて以来、ハンドヘルド機に数々の奇跡をもたらしてきました。当初は、前世代のコンソールのパワーがハンドヘルド機に詰め込まれているように見えましたが、システムが id Tech 6 のホストとして機能するまでに、私たちにさらに多くのことをもたらしてくれました。 Nvidia の Tegra X1 への低レベルのアクセスは、ここ数年でいくつかの驚くべき結果を見てきましたが、それ以上のことが可能です。もっともっと。

熱放散やバッテリー寿命の問題が原因かどうかはわかりませんが、任天堂のハイブリッド コンソールは Tegra X1 の標準仕様と比較して大幅に低いクロックで動作するという事実は、理論上のパフォーマンスが低いことを意味します。同社は開発者向けにコンソールのパワーを徐々に解放してきましたが、ハッキング可能な古いバージョンのハードウェアを持っている場合を除き、完全に解放される Tegra X1 にはまだ遠いです。この種の変更は推奨されておらず、本体がオンライン サービスから禁止されたり、さらに悪いことに完全に操作不能になったりする可能性があります。とにかく、私は電力を必要とするさまざまなゲームでシステムの可能性を最大限にテストしたいと考えていました。

私たちは以前、任天堂が主にハンドヘルドモードで開発者にどのようにしてより多くのパワーを時間の経過とともに与えてきたかを明らかにするために、sys-clkと呼ばれる自作ツールを使用してSwitchプロセッサの周波数を調べました。ただし、sys-clk には別の機能があります。任天堂の制限を超えてコンソールをオーバークロックし、Nvidia がオリジナルの Tegra X1 設計に設定した標準クロックを超えます。任天堂のドッキング構成を比較ポイントとして使用すると、GPU 周波数はさらに 20 パーセント向上し、CPU はさらに 75 パーセント向上します。

明らかに、私はオーバークロックの実際のアプリケーションがどのようなものになるのかを見ることに興味をそそられました。パフォーマンスに課題があるさまざまなゲームをターゲットにすることで、より高い CPU と GPU の周波数によってもたらされる改善を目の当たりにすることで、直面している問題や課題をよりよく知ることができるはずです。開発者による。この結果はまったく驚くべきものではありませんが、Switch ハードウェアの主なボトルネックに焦点を当てています。私の観点から、大きな収穫は、開発者の足を引っ張っているのはグラフィックス ハードウェアではないと思うことです。

最初の仕事は、より野心的なユーザー作成コンテンツを実行する際に大きなパフォーマンスの問題を抱えている Dragon Quest Builders 2 をチェックすることでした。ドッキング モードとモバイル モードの両方で 1 秒あたり最低 7 フレームを測定したところまでです。 Switch の GPU パワーとメモリ帯域幅はポータブル構成では減少しますが、CPU クロックは 1020MHz で変わりません。どちらのモードでもパフォーマンスが同じであるということは、CPU が制限であることを示唆しており、DQB2 でも同様であることが判明しました。 GPU を限界までオーバークロックしても何も起こりませんが、CPU を 1785MHz で実行すると、パフォーマンスが最大 40% 向上します。基本パフォーマンスが非常に低い場合、これはスムーズなフレーム レートのようなものにはなりませんが、CPU 周波数の増加がゲーム パフォーマンスに大きな違いをもたらす可能性があることが証明されています。

テストしたゲームが増えるほど、CPU のボトルネックが明らかになります。 Mortal Kombat 11 は概して優れた移植版ですが、一部の領域でパフォーマンスの問題があります。 GPU を単独でオーバークロックすると不十分な結果が得られましたが、CPU OC はフレーム レートを大幅に向上させました。当然のことながら、この 2 つを組み合わせると、わずかな低下で目標の 60fps にほぼ確実に到達します。重要な点は、CPU の制限が解決されて初めて、追加のグラフィックス能力が発揮されるということです。

同じ状況は、オースティンを拠点とする開発者である Panic Button によるもう 1 つの率直に驚くべき id Tech 6 Switch 変換である Wolfenstein Youngblood にも見られます。このタイトルのパフォーマンスは 30 fps とかなりスムーズですが、銃撃戦では 20 fps 半ばまで低下する可能性があります。フレーム レートの低下は主に CPU クロックを上げることで対処でき、一度引き上げると、追加の GPU パワーは動的解像度を高める以外にはほとんど役に立ちません。これはゲームチェンジャーではありませんが、顕著な改善ではありますが、実際には、ここで最大の違いを生むのは CPU パフォーマンスの向上です。 Panic Button のオリジナルの Doom 2016 変換に戻ると、同様の利点があり、すべてのケースで、これらの変換で見つかった 30fps でのフレーム ペーシングの問題も目立たなくなりました。

オーバークロック テストのほとんどから得られることは、Switch の GPU 能力が比較的貧弱であるにもかかわらず、開発者がハードウェアの能力に合わせてプロジェクトをグラフィカルにスケールアップできているということであり、それは当然のことです。非常に多くのプラットフォームが存在し、さまざまな PC に対応できるため、ゲームは、解像度のスケーリングや特定の機能の品質の低下など、GPU 要件に合わせて構築されています。開発者が、Wolfenstein、Hellblade、Mortal Kombat 11、または The Witcher 3 をモバイル チップセット上で実現できるという点までそれを実現できたことは、依然として大きな成果です。ただし、ゲームでは CPU 側の設計にスケーラビリティが組み込まれていないため、これがより大きな課題となっているようです。

スイッチ内には、メモリ帯域幅という別の恐ろしい制限があります。ドッキングされている間、メモリ コントローラーは 1600MHz で動作します。これは Tegra X1 のハード リミットであるため、これ以上オーバークロックすることはできず、問題が発生する可能性があります。 CPU をオーバークロックする場合でも、CPU と GPU を同時にオーバークロックする場合でも、Saints Row The Third では明らかな改善はほとんど見られません。ハンドヘルド モード (1080p レンダリングを 720p に置き換える) を使用する場合にのみ、まともなパフォーマンスの向上が始まる点まで帯域幅要件が軽減されます。1080p から 720p に事実上低下する場合、20fps の追加が一般的ですが、シナリオによっては、クロックの 2 倍の改善クロックよりも優れています。

メモリ帯域幅も、『ゼルダ ブレス オブ ザ ワイルド』のコログの森が直面する主な課題のようです。 CPU をオーバークロックすることで段階的なゲインが得られ、CPU と GPU の両方が限界に達すると、より大きな変化が見られますが、完璧な 30fps はまだ難しいことがわかります。これは、メモリ帯域幅の制限が問題であると思われる別のシナリオであり、低解像度のモバイル モードを使用することで解決できる可能性があります。

スイッチのオーバークロック: 欠点

シリコンから特別なパフォーマンスを引き出すことに関しては、タダのランチなどというものはありません。任天堂が Tegra X1 のフルパワーを解放して Switch を市場に投入しなかったのには明らかに理由があります。まず、パフォーマンスが高くなるほどバッテリー寿命は短くなります。標準クロックを使用している場合でも、Fast RMX のようなゲームはわずか 2.5 時間でバッテリーを消耗する可能性があります。第二に、Switch はハンドヘルドであり、そのプロセッサはアクティブに冷却され、ハンドヘルド モードとデスクトップ モードの両方で効率的に冷却できるように設計されていますが、市場で最も強力なソリューションとは言えません。

純正のドッキングクロックと、Wolfenstein Youngblood を実行しているフル OC とを比較すると、Switch の消費電力は約 15 W から最悪の場合 20 W まで最大 25% 増加する可能性があります。ビデオのサンプル比較画像を以下に示します。一方で、温度も上昇します。プロセッサの温度センサー データを使用すると、Wolfenstein の標準クロックでは約 60 ℃でピークに達し、CPU が 1785 MHz に引き上げられると 64 ℃まで上昇しました。一方、GPU を標準の 768MHz から 921MHz に引き上げると (CPU OC に加えて)、温度が最大 67 度まで上昇しました。 Tegra X1 のスロットルは約 83 度なので、これはそれほど問題には思えないかもしれません。また、パフォーマンスは私にとって盤石でしたが、ファンがはるかにアクティブであるにもかかわらず、これらの温度は純正よりも大幅に高いことを覚えておく価値があります。

ただし、これらの増加は CPU と GPU の両方が限界まで引き上げられた状態でのものであり、スーパーマリオ オデッセイ、ゼルダ: ブレス オブ ザ ワイルド、モータルコンバット 11 などのタイトルですでに見られたように、任天堂にはストッククロックを段階的に増加させるオプションが残っています。携帯モードで。これまでのところ、GPU パワーの向上に重点が置かれてきましたが、これまでの私の結果は、CPU アップクロックによってエクスペリエンスが大幅に向上する可能性があることを示唆しています。次のステップ (1220MHz) に移行しても、大幅にスムーズなゲームプレイを実現できる可能性があります。この CPU 速度で Wolfenstein Youngblood を試してみたところ、結果は高クロックほど印象的ではありませんでしたが、それでも 30fps からの偏差がはるかに少なく、純正よりも著しくスムーズなエクスペリエンスでした。多くのオーバークロックに共通して、周波数を上げれば上げるほど利益逓減の法則が働く可能性があります。

Switch: 進化するプラットフォーム?

開発者ドキュメントが最初にリークされたとき、モバイル モードでの Switch の Tegra スペックは控えめに言っても制限されており、開発者はわずか 307.2MHz のクロックでゲームを出荷すると予想されていました。発売前にこれは 384MHz に増加しましたが、一部のタイトルでは GPU がさらに 460MHz に増加しました。一方、ロード時間の「ブースト モード」では、CPU クロックが一時的に 1785MHz まで増加し、解凍が高速化され、ひいてはロードが短縮されます。

この示唆は、任天堂がベースラインを低く設定している（おそらくバッテリー寿命の理由から）が、ユーザーエクスペリエンスに影響を与えないのであれば、Tegra X1の可能性をさらに解き放つ実験をするつもりであるということのようです。プロセッサーのさまざまな周波数帯域の消費電力を分析して、バッテリー寿命と熱にどのような影響が考えられるか、プラットフォームホルダーが将来どのようなオプションを選択する可能性があるかを確認することは興味深いでしょう。任天堂は自社のハードウェアの機能を積極的に試してみたいと感じています。

その間、Switch のオーバークロックは非常に有益な演習であり、これまでは不可能だった方法で現代のコンソール プラットフォームの内部を観察できるようになりました。私たちは、開発者が対処しなければならない制限と、オーバークロックを導入したとしても依然として残るボトルネックについて見てきました。実のところ、これにはもっと多くの時間を費やすことができたはずです。私はフルクロックを有効にしてセインツ ロウ ザ サードを実行すること以外、ハンドヘルド テストにはまだ触れていません。これは時間を見つけて行う予定であり、いつかはモバイル モードでの SoC の消費電力も活用したいと考えています。これは、Doom 2016 や The Witcher 3 などのゲームを Switch に導入する際に Nvidia と任天堂がどの程度の効率を達成しているかを数値化するためです。ポータブルなフォームファクター。

その間、さらに電力効率の高いプロセッサを使用した新しい Switch モデルのリビジョンが到着しました。既存のモデルと同じレベルの内部へのアクセスはできないかもしれませんが、この深いところから得た新しいデータはスイッチの機能を詳しく調べることは、新しいチップによってもたらされる変更と改善を評価するのに役立つことがわかります。香港から輸入された新しいモデルの Switch が到着したので、今週後半にレビューを公開する予定です。