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如何评价在PS5上运行PS4游戏的加载速度不如XBOX SERIES X/S?

回答
关于PS5主机上运行PS4游戏的加载速度,确实存在不少讨论,而且很多玩家和评测都指出,在某些情况下,它确实没有Xbox Series X/S那么出色。要深入分析这个问题,我们需要从几个关键的技术层面来理解,并且避免掉一些常见的AI式分析框架。

首先,我们得明白一件很重要的事情:PS5和Xbox Series X/S虽然都是次世代主机,但它们在实现向后兼容时,采用了不同的技术路径。索尼和微软的设计哲学有所差异,这直接导致了它们在向下兼容时的表现不同。

PS5的PS4兼容策略:一个“优化”的系统

索尼在PS5上实现PS4兼容,最核心的一个策略是“模拟与优化”。它并不是直接运行一个纯粹的PS4硬件环境。PS5的CPU架构虽然与PS4类似(都是x8664),但其CPU核心频率更高,架构也更先进(Zen 2架构)。GPU更是完全不同。

为了运行PS4游戏,PS5需要一个“兼容模式”。在这种模式下,PS5的硬件会根据PS4游戏的需求,进行一系列的“调整”。这就像你用一台高性能的笔记本电脑运行一款老游戏,系统会尝试以一种“兼容”的方式去运行它,而不是让它直接利用笔记本的所有超强性能。

具体来说,PS5内部有一个“PS4兼容模式”。当PS4游戏启动时,PS5会进入这个模式。在这个模式下,PS5会模拟PS4的硬件环境,包括其CPU频率、内存配置等,以确保游戏能够正确运行。但关键在于,这个模拟过程本身就需要一定的开销。

那么为什么加载速度会受影响呢?

1. CPU模拟的开销:虽然PS5的CPU整体更强,但当它需要模拟一个相对较低频率的PS4 CPU时,这个过程本身就有一定的处理负担。尤其是在游戏需要大量初始化操作、加载资源时,CPU模拟的效率会成为一个瓶颈。不像Xbox Series X/S,它在一定程度上是直接利用了部分更先进的CPU特性来加速PS4的CPU需求,而不是完全模拟。

2. 内存接口和带宽:PS5拥有极高的SSD带宽和GDDR6内存,这是它实现极速加载的关键。然而,在PS4兼容模式下,PS5的内存控制器和带宽的使用可能会受到一定限制,以适应PS4的内存规格。虽然PS5的内存速度依然远超PS4,但如果游戏设计之初是针对PS4的特定内存访问模式,那么在PS5上运行,这个“桥接”过程也可能引入延迟。

3. SSD的“智能加速”有限性:索尼确实为PS5的SSD引入了“Velocity Architecture”,它能显著减少游戏加载时间。但这个架构主要为PS5原生游戏设计,其核心是“数据流”和“预取”的极致优化。对于PS4游戏,PS5的SSD依然能提供远超PS4的读取速度,但它可能无法像对PS5原生游戏那样,做到“硬件级别”的优化和数据结构重组。换句话说,PS5的SSD很强,但PS4游戏的数据是为PS4的SSD和文件结构设计的,PS5的系统需要在读取这些数据时,进行一定的“翻译”和“适配”,这个过程会削弱SSD的绝对优势。

4. 并非所有PS4游戏都被Sony特别优化:虽然很多PS4游戏在PS5上加载速度会比在PS4上快,但索尼官方也只针对少数“精选”的PS4游戏进行了特别的性能优化(例如一些PlayStation Plus Collection游戏,或者一些热门大作的“升级补丁”)。对于大多数普通PS4游戏,PS5更多的是提供了一个“良好兼容”的环境,而不是一个“极致加速”的环境。这意味着很多PS4游戏依然是按照它们在PS4上的加载逻辑和数据结构在PS5上运行。

对比Xbox Series X/S的策略:更“直接”的加速

微软在Xbox Series X/S上的向后兼容策略则显得更加“直接”和“利用硬件优势”。Xbox Series X/S的核心是“硬件加速”和“智能加速”。

1. “固态硬盘加速器”和“DirectStorage”:Xbox Series X/S也拥有非常快的SSD,并且微软为其设计了“固态硬盘加速器(SSD Accelerated)”的概念。当运行Xbox One/Xbox 360游戏时,系统能够利用这些硬件特性。尤其对于Xbox One游戏,很多都可以直接受益于Xbox Series X/S更快的SSD和更强的CPU,从而实现加载加速。微软还强调了DirectStorage API,虽然这主要针对PC和XSX/S原生游戏,但其理念是让游戏直接访问SSD数据,减少CPU的解压和准备工作。

2. “反查校准(Reverse Delta Compression)”和“CPU预取”:微软在向下兼容上花了不少心思。例如,对于一些Xbox One游戏,它们可能利用了特定的CPU指令集或内存访问模式。Xbox Series X/S的CPU虽然是定制的Zen 2,但微软在兼容层上做了很多工作,使得它们能够更有效地处理这些老指令,甚至在某些方面,可以理解为利用更强的CPU去“加速”老游戏的CPU任务。

3. 统一的硬件架构:从Xbox One到Xbox Series X/S,微软在硬件架构上保持了相对的连续性(虽然性能提升巨大)。这种连续性使得向下兼容的适配工作可能更“自然”一些,硬件层面的差异不如PS4到PS5那样大。Xbox Series X/S可以看作是Xbox One架构的“超级加速版”,而PS5在某些方面更像是一个全新的架构,需要为老游戏引入一个“兼容层”。

4. 第三方优化更积极:微软在向下兼容方面,似乎给予了第三方开发者更多直接的工具和便利,鼓励他们发布“兼容优化”版本。很多时候,只需要一个简单的补丁,就能让Xbox One游戏在Xbox Series X/S上获得显著的加载速度提升。

总结一下,为什么会感觉PS5运行PS4游戏加载不如XSX/S?

PS5的PS4兼容是“模拟+优化”:需要一个兼容层来处理PS4硬件需求,这个过程有开销。
Xbox Series X/S的兼容是“硬件加速+效率提升”:更直接地利用新硬件的优势,减少了中间的“翻译”环节。
PS5的SSD极致潜力主要面向原生游戏:虽然SSD本身很快,但对于PS4游戏,其数据结构和读取逻辑可能无法完全释放PS5 SSD的“Velocity Architecture”的全部威力。
优化程度不一:非所有PS4游戏都经过索尼的特别优化,而Xbox Series X/S在很多情况下能提供更普遍的加载加速。

当然,我们也不能一概而论。很多PS4游戏在PS5上的加载速度依然非常惊人,远超它们在原生PS4上的表现。但就“相对性能”和“普遍性”而言,当直接拿来与Xbox Series X/S运行老游戏进行对比时,PS5在PS4游戏的加载速度方面,确实存在一定的落后。这更多是技术实现路径选择上的差异,以及不同主机在设计时侧重点的不同所致。

而且,玩家的体验也是动态的。随着时间的推移,索尼可能会通过系统更新和PS5原生游戏补丁,进一步提升PS4游戏的兼容性能。但就目前的情况来看,这是技术实现的必然结果。

网友意见

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标题应改为PS5运行PS4游戏的加载速度不如XBOX SERIES X/S运行同样的Xbox one游戏的加载速度, 也就是PS5拥有更快的SSD,但向后兼容的游戏反而加载更慢(这个测试的速度甚至慢于PS4+SATA SSD的速度)

游戏加载,对于传统的游戏而言, 分两个部分(1)将压缩的文件加载到内存并解压(2)将GPU使用的纹理数据使用图形API加载到显存.这里借一个Nvidia的图:

游戏机的CPU和GPU是位于一个Soc的,并且使用同一个物理内存,但是逻辑上仍有CPU管理的内存向GPU提交的过程,因此仍是2步加载.

次世代(包括Xbox series X/S, PS5, Nvidia 图灵/安培和 AMD RDNA2)具有更新的加载方式:

这个图是Nvidia的,但是基本上适用于所有次世代的设备, 可以看到GPU现在可以之间从存储设备读取(DMA)压缩过的数据并解压到显存, 无需CPU的干预,这样图形的IOPS就会大幅度上升.

当然这和题目没有关系,题目测试的没有次世代游戏. 假设这个测试是正确的,没有搞什么大新闻,那么问题就出在PS5的向下兼容的实现方式上.

当运行PS4游戏时,PS5的Soc会降低性能至PS4或PS4 Pro, 以避免软件bug的出现.

索尼早在2015年就申请了一个专利(2018年通过), 介绍了为什么性能变强时实时性高的软件会出现bug

如果新设备的 CPU 性能低于旧设备的 CPU,则由于无法满足显示计时、音频输出等规定的实时截止时间,旧版应用程序中可能会出现许多错误。如果新设备的 CPU 性能比旧设备的 CPU 高得多,则由于这种高速操作的未经测试的后果,旧应用程序中可能会出现许多错误。例如,在生产者-使用者模型中,如果数据使用者(例如 CPU)运行速度高于最初预期,则它可能尝试在数据生产者(例如计算机的其他组件)提供数据之前访问数据。或者,如果数据生产者(例如 CPU)以高于最初预期的速度运行,则可能会覆盖数据使用者仍在使用的数据(例如计算机的其他组件)。

专利的原文可以见: US9892024B2 - Backward compatibility testing of software in a mode that disrupts timing - Google Patents

很明显的,如果CPU的性能降低,那么对数据包的处理性能会降低,因为GPU的操作也是CPU提交的(但是比PS4还慢就很难以理解了).

另一方面Xbox并不是以这种方式实现向下兼容的,Xbox的基本系统是作为Hyper-V管理器的定制win10(Host OS), 在运行初代Xbox,Xbox 360,Xbox one或次世代的游戏时分别加载不同的操作系统(Xbox模拟器,Xbox 360模拟器,win8定制版和win10定制版,即Game OS), 而Dashboard, 主界面和UWP则是另一个虚拟机(System OS), 所有的系统和游戏文件都存储在只读加密的虚拟硬盘镜像中(XVD).

游戏均在虚拟机内运行, 并通过硬件半虚拟化接口与Host OS通信, 而Host OS则具有操作实际硬件的驱动.(所以快速唤醒就是虚拟机挂起,把虚拟机内存保存至SSD,而PS5的游戏直接在FreeBSD宏内核上跑,就做不到这一点) 所以即使微软也使用PS5的策略,降低运行时的性能,只需要对Game OS的虚拟CPU进行限制就可以了,真正和硬件通信的Host OS并不会限制, 这也包括IO.

但实际上只有初代Xbox和Xbox360的模拟器需要精确时钟仿真,Xbox one使用的DX12 API并不会产生索尼所描述的诡异的多线程bug, 因为DX12 API本身是多线程的, 开发者在开发时应该已经考虑到不同线程之间的同步问题, 而且同样使用DirectX的PC配置五花八门, 开发者肯定要考虑到的.

微软以极具二进制兼容性的操作系统起家,在兼容这方面做的肯定比索尼强.

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