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Rohleistungsvergleich Xbox Series X vs. Playstation 5

Mit der Bekanntgabe der wesentlichen Hardware-Spezifikationen zur Microsoft Xbox Series X sowie zur Sony Playstation 5 ergab sich natürlich sofort ein Vergleich der jeweiligen Rohleistungen – mit dem bekannt besseren Ausgang zugunsten der Microsoft-Konsole, was dann teilweise zu einer ziemlichen Enttäuschung über die Sony-Vorstellung führte. Dabei kann man sicherlich auch den Gedanken zur Diskussion stellen, das Hardware-Spezifikationen von Spielekonsolen keineswegs so eng zu sehen sind wie auf dem PC – für die Konsolen zählen die Ausgewogenheit der Hardware sowie das herumbefindliche Ökosystem weit mehr als gewisse Differenzen bei der Rohleistung. Bestes Beispiel hierfür sind die viel größeren Hardware-Differenzen zwischen Xbox One und Playstation 4, welche sich allerdings in der Praxis in aller Regel nur in (etwas) geringeren Renderauflösungen gezeigt haben, nicht jedoch in grundsätzlich anderen Spielen. Vor allem aber werden zwischen XBSX und PS5 zwei Punkte vergessen, welche die vorhandene Differenz bei der nominellen Rechenleistung in der Praxis weiter zusammenstauchen:

1.   Bei nominell gleicher Rechenleistung ist ein System mit weniger Hardware-Einheiten auf höherem Takt effizienter als ein System mit mehr Hardware-Einheiten auf niedrigerem Takt. Letzteres ist breiter und hat damit prinzipbedingt immer damit zu kämpfen, auch alle Hardware-Einheiten auszulasten – ansonsten kann die nominelle Rechenleistung in der Praxis gar nicht erreicht werden. Eine höhere Taktrate skaliert dagegen bezüglich der Rechenleistung immer perfekt, da ergeben sich keine weiteren Auslastungsprobleme. Wie viel dies in der Praxis ausmacht, ist schwer abzuschätzen – im Fall von PS5 & XBSX (36 vs. 52 CU) ist dieser Effizienz-Unterschied sicherlich noch nicht wirklich groß, dürfte aber dennoch einige wenige Prozentpunkte ergeben. Dies erhöht dann natürlich nicht die nominelle Rechenleistung, sondern nur die praktisch nutzbare Rechenleistung auf dem System mit weniger Hardware-Einheiten (PS5).

 

2.   Bei allen Hardware-Einheiten, welche in gleicher Anzahl auf beiden Spielekonsolen-SoCs vorhanden sind, erzielt das System mit dem höheren Takt automatisch einen nicht unerheblichen Vorteil – kann also dem Nachteil bei der reinen Rechenleistung unter Umständen Vorteile bei anderen Rohleistungs-Kategorien gegenüberstellen. Im aktuell vorliegenden Fall könnte dies auf die Rasterizer- sowie die ROP-Leistung zutreffen, da beide Konsolen-SoCs augenscheinlich mit 4 Raster-Engines antreten – und somit die Playstation 5 ihren Taktraten-Vorteil an dieser Stelle voll ausspielen kann und somit (nominell) bis zu +22% mehr Rasterizer-Leistung sowie bis zu +22% mehr ROP-Leistung gegenüber der Xbox Series X aufbieten könnte.

Letztgenannter Punkt ist natürlich noch nicht gänzlich sicher, weil zu beiden NextGen-Konsolen die Anzahl der jeweils verbauten Raster-Engines und ROP-Einheiten nicht bekannt ist. Allerdings kann man auf Basis des bekannten Navi-10-Designs (mit 40 Shader-Clustern) die wohlfeile Annahme treffen, das die Playstation 5 wegen ihrer 36 Shader-Cluster (real verbaut sind 40) wohl diesselbe Anzahl an Raster-Engines mitbringt, ergo deren 4. Aufgrund des grundsätzlichen Aufbaus der Navi-Architektur kann dann die Xbox Series X mit ihren 52 Shader-Clustern (real verbaut sind 56) dann nur ein Vielfaches von 2 Raster-Engines tragen, ergo kommen nur 4 oder 6 Raster-Engines in Frage. Da die Auflösung mit 6 Raster-Engines jedoch kein symetrisches Design gegenüber den vorhandenen Shader-Clustern ergibt und zudem die freigeschalteten 52 Shader-Cluster auch nur 30% mehr sind als beim Navi-10-Chip im Vollausbau, kann man an dieser Stelle durchaus die Annahme treffen, das der XBSX-SoC ebenfalls nur 4 Raster-Engines trägt (was auch an anderer Stelle schon so genannt wird).

Daran schließt sich die Festlegung der ROP-Anzahl dann automatisch an. Denn beim Navi-Design sind die Raster Operation Units (ROPs) bzw. Raster Backends (RBs) weg vom Speicherinterface in die Shader-Cluster gewandert, gibt es fest vier Quad-ROPs pro Raster-Engine. Deswegen trägt die Radeon RX 5600 XT auch die vollen 64 ROPs des Navi-10-Chips, obwohl deren Speicherinterface um ein Viertel auf 192 Bit GDDR6 beschnitten wurde. Das größere Speicherinterface der XBSX bedeutet ergo nicht (wie bei früheren AMD-Grafikchips) einen automatischen Vorteil bei der ROP-Anzahl, sondern hängt genauso auch von der Rasterizer-Anzahl ab. Unter der vorstehend begründeten Annahme, das es beiderseits 4 Raster-Engines gibt, tragen beide NextGen-Spielekonsolen demzufolge genauso auch beiderseits 64 ROPs. Und dies ergibt dann exakt die vorbeschriebene Situation, das der PS5-SoC bei der Rasterizer-Power sowie der ROP-Power aufgrund seines höheren Takts um immerhin bis zu +22% vor der XBSX liegen sollte.

Xbox Series X Playstation 5
Raster-Engines angenommen 4 höchstwahrscheinlich 4
aktive Shader-Cluster bestätigt 52 (= 3328 SE & 208 TMU) bestätigt 36 (= 2304 SE & 144 TMU)
verbaute Shader-Cluster angeblich 56 angeblich 40
Raster Operation Units angenommen 4 höchstwahrscheinlich 4
Speicherinterface bestätigt 320/192 Bit (GDDR6) bestätigt 256 Bit (GDDR6)

Somit damit entspannt sich die Situation im ingesamten Rohleistungs-Vergleich zwischen beiden NextGen-Konsolen doch einigermaßen: Den XBSX-Vorteilen bei der Rechenleistung von +18% sowie der (durchschnittlichen) Speicherbandbreite von +6% stehen dann PS5-Vorteile bei der Rasterizer-Power von +22% sowie der ROP-Power von ebenfalls +22% gegenüber. Beide PS5-Vorteile haben natürlich viel geringere praktische Auswirkungen – helfen im Endeffekt auch nur, wenn die Xbox Series X irgendwo in einen Flaschenhals bei der Rasterizer- oder ROP-Power läuft. Aber man kann damit eben nicht sagen, dass das PS5-Design durchgehend schwächer als das XBSX-Design wäre, vielmehr hat es auch an (sicherlich weit weniger wirkmächtigen) Stellen seine Vorteile. Der große Sony-Vorteil bei der SSD-Transferrate (nominell PS5 @ 5,5 GB/sec vs. XSBX @ 2,4 GB/sec) wurde hierbei noch nicht einmal betrachtet, weil dies keine Auswirkungen auf die Framerate haben sollte, sondern normalerweise nur Ladezeiten etc. betreffen dürfte.

Als Gegenargument muß allerdings die Problematik der Boost-Takten bei Sonys Playstation 5 genannt werden. Denn sobald die nominelle Grafik-Taktrate (von 2.23 GHz) breitflächig nicht gehalten werden kann, lassen sich die Rohleistungen der beiden NextGen-Konsolen nicht mehr wirklich gut auf Basis jener nominellen Taktraten vergleichen. Eine gewisse, minimale Taktraten-Differenz wäre sicherlich auszuhalten, immerhin hat das Sony-Design mit weniger Hardware-Einheiten (wie vorgenannt) einen gewissen, kleinen Effizienz-Vorteil. Geht die durchschnittliche PS5-Taktrate allerdings beachtbar nach unten, verliert die Sony-Konsole deutlicher den Anschluß an die Microsoft-Konsole – bis hin sogar zu dem Punkt, wo auf unterhalb 1.9 GHz die PS5-Vorteile bei Rasterizer- und ROP-Power fast egalisiert sind. Dies sind dann die noch offenen Fragen zu diesem Vergleich der kommenden NextGen-Konsolen – welcher natürlich auch noch einer Bestätigung wartet, inwiefern die vorangestellten Annahmen zur Anzahl von Raster-Einheiten und ROPs auf Xbox Series X und Playstation 5 auch wirklich korrekt sind.

Xbox Series X PS5 @ ≤2.23 GHz PS5 @ Ø 2.1 GHz PS5 @ Ø 2.0 GHz PS5 @ Ø 1.9 GHz
Rasterizer-Power 100% 122% 115% 110% 104%
Rechenleistung 100% 85% 81% 77% 74%
Texturierleistung 100% 85% 81% 77% 74%
ROP-Power 100% 122% 115% 110% 104%
Werte-Basis gerechnet auf nominellen Taktraten gerechnet auf nominellen Taktraten PS5 auf durchschnittlich 2.1 GHz, angenommener 2%iger Auslastungs-Vorteil in den Shader-Einheiten & TMUs PS5 auf durchschnittlich 2.0 GHz, angenommener 2%iger Auslastungs-Vorteil in den Shader-Einheiten & TMUs PS5 auf durchschnittlich 1.9 GHz, angenommener 2%iger Auslastungs-Vorteil in den Shader-Einheiten & TMUs

Sollten jene Annahmen zutreffen und auch die real anzutreffenden Taktraten der Playstation 5 nicht gerade enttäuschend ausfallen, dann ergibt sich eine gute Chance darauf, das die insgesamten praktischen Rohleistungs-Unterschiede zwischen Xbox Series X und Playstation 5 klar geringer ausfallen als der nominell hohe Rechenleistungs-Unterschied von +18% zugunsten der XBSX bzw. -15% zuungunsten der PS5. Dies ändert logischerweise überhaupt nichts daran, das die Xbox Series X das "dickere Stück Hardware" mit demzufolge der größeren nominellen Power darstellt. Aber es verkleinert die Differenzen zwischen XBSX und PS5 hin in Richtung eines Punkts, wo man (insbesondere im Konsolen-Maßstab) nicht mehr von einem bedeutsamen Unterschied sprechen kann. Vielmehr könnten XBSX und PS5 aus Sicht der Spieleentwickler so nah aneinander herauskommen, das sich oftmals keine Unterschiede in der jeweils gewählten internen Renderauflösung ergeben.

Nachtrag vom 22. März 2020

Zur Frage, was die Xbox Series X wirklich von ihrer höheren Rohleistung gegenüber der Playstation 5 hat, wäre auch noch die These anzumerken, das die XBSX-Spieleprogrammierer wegen dem Verzicht auf Konsolen-exklusive Titel zukünftig voraussichtlich weniger Konsolen-spezifische Optimierungen vornehmen dürften, als denn auf Sony-Seite. Schließlich dürfte man sich wegen dem Release auch auf dem PC keine doppelte Arbeit damit machen wollen, zuerst ein Spiel zielgenau für die XBSX zu optimieren, nur um dann zur Vermeidung einer bescheidenen PC-Performance diese Optimierungen für die PC-Version wieder aufzuheben bzw. das Spiel nochmals explizit auf den PC hin optimieren zu müssen. Sony hat hingegen weiterhin Konsolen-exklusive Titel, wo sich dann die explizite PS5-Optimierung um so mehr lohnt und somit ein insgesamt höheres Optimierung-Niveau (und damit eine bessere Ausnutzung der Rohleistung) zu erwarten ist. Anders formuliert: Die Xbox Series X braucht ihre höhere Rohleistung allein schon wegen deren zu erwartender Nähe der Spiele-Programmierung zum PC. Dies ist derzeit natürlich nur eine These – auf einem Gebiet, wo man viel theoretisieren kann, letztlich aber erst die real eingetretene Praxis die wahrhaftige Entscheidung bringt.

Nachtrag vom 28. Juni 2020

Bei der Gelegenheit der Hardware-Daten zur Xbox Series S fällt auch noch ein Nachtrag zu den Hardware-Spezifikationen der Xbox Series X an: Wie Twitterer Rogame schon zur Monatsmitte schrieb, tritt die bei der XBSX zugrundeliegende "Arden"-APU mit 2 Shader-Engines samt jeweils 2 Shader-Arrays an. Dies deutet (trotz deutlich höherer Anzahl an Shader-Clustern) einen Frontend-Aufbau genau wie beim Navi-10-Chip an – womit es dann nochmals wahrscheinlicher wird, dass auch die Xbox Series X dann mit derselben (4fachen) Raster-Engine antritt. Relevant ist dies im Vergleich mit der Playstation 5, welche oftmals wegen ihrer geringeren Anzahl an Shader-Clustern gescholten wird, in diesem Punkt aber einen Vorteil hat: Denn auf nominellen Taktraten ist die Rasterizer-Power der PS5 somit um immerhin +22% stärker als jene der Xbox Series X – wie auch schon zum seinerzeitigen Rohleistungs-Vergleich vorhergesagt. Selbstverständlich sind die +18% mehr Shader-Power der Xbox Series X wirkmächtiger als jener Rasterizer-Vorteil der PS5, aber ein kleines bißchen nähert sich die PS5 damit der (stärkeren Hardware der) Xbox Series X durchaus an.