Was ist der Boost-Modus von Nintendo Switch und wie funktioniert er?

Beginnen wir diesen Artikel, indem wir gleich zur Sache kommen: Switch entwickelt sich tatsächlich weiter und in bestimmten Szenarien wird die Nintendo-Hardware zu etwas Leistungsstärkerem als beim ursprünglichen Start. Die kürzlich veröffentlichten Nachrichten über eine Art „Boost-Modus“ auf der Hybrid-Konsole sind möglicherweise nicht ganz korrekt. Nach eingehender Untersuchung von drei kürzlich veröffentlichten Versionen können wir jedoch bestätigen, dass Nintendo seine Hardware selektiv übertaktet oder genauer gesagt neue Optionen für anbietet Entwickler, um die Leistung im Laptop-Modus zu steigern und gleichzeitig das Wärmemanagement und die CPU-Geschwindigkeit anzupassen, um die Ladezeiten zu verbessern.

Bereits im Dezember 2016 haben wir bei Digital Foundry die von Nintendo für den Switch definierten Taktrateneinstellungen bekannt gegeben, was einige Bedenken aufwirft. Die Spezifikationen des X1-Prozessors waren nach seinem Debüt 2015 mit dem Nvidia Shield bekannt, und es war klar, dass der japanische Hersteller mit seinem Setup eine ziemlich konservative Position einnahm. Die CPU-Taktrate wurde auf nur 1020 MHz begrenzt, während der GPU-Takt bei 768 MHz blieb, was deutlich unter dem gleichen Chip lag, der im Nvidia Shield verwendet wurde. Noch besorgniserregender war die Situation im tragbaren Modus des Switch, in dem die GPU nur mit 307,2 MHz lief – obwohl Nintendo kurz vor dem Start einen 384-MHz-Modus hinzufügte.

Die Situation hat sich in letzter Zeit geändert, da mehr Optionen für Entwickler verfügbar sind. Unter bestimmten Umständen kann die Switch-CPU ihre Geschwindigkeit jetzt vorübergehend auf 1785 MHz erhöhen, während im tragbaren Modus die Legende von Zelda: Der Atem der Wildnis, Super Mario Odyssey und Mortal Kombat 11 die Taktrate der GPU auf 460 MHz erhöhen, 20% mehr als der 384-MHz-Modus und 50% mehr als die ursprüngliche Option bei 307,2 MHz. Es gibt auch Hinweise darauf, dass einige Titel möglicherweise Zugriff auf einen Modus mit variabler Frequenz auf der GPU haben, der sich je nach Last anpasst.

Mario und Zelda nutzen diese beiden Verbesserungen tatsächlich gleichzeitig, und es lohnt sich besonders zu erklären, wie die CPU-Verbesserung funktioniert. Es wird grundsätzlich ausschließlich zur Verbesserung der Ladezeiten eingesetzt. Zwei Elemente definieren, wie lang oder kurz eine Last ist: die Leistung des Speichers beim Senden von Daten an den Speicher und die Geschwindigkeit der CPU beim Dekomprimieren der vom System empfangenen Daten (der Speicherplatz ist sehr begrenzt, sodass die Daten komprimiert werden) Platz sparen). Mit einem Switch mit einer Frequenzverwaltungs- und Überwachungssoftware (SysClk) konnte ich sehen, wie Mario und Zelda mit einer CPU-Geschwindigkeit von 1785 MHz geladen wurden, und diese Zahl nach Abschluss des Ladevorgangs auf den Standardwert von 1020 MHz reduzieren.

Das Erhöhen der CPU-Frequenz um 75% ist eine extreme Verbesserung, aber die Wahrheit ist, dass das Erhöhen der Taktrate auf 1785 MHz nur unter Last eine sehr inspirierte Entscheidung ist. Die Komponente, die im Tegra X1-Prozessor am meisten Strom verbraucht, ist zweifellos die Maxwell-Grafikhardware, aber normalerweise ist der Auslastungsgrad der GPU während des Ladevorgangs nahezu vernachlässigbar. Die Anforderungen an den Batterieverbrauch und das Wärmemanagement sind zu diesem Zeitpunkt gering, was die Möglichkeit eröffnet, die CPU-Taktrate vorübergehend auf ihre maximale Frequenz zu erhöhen. Das Laden von Super Mario Odyssey dauerte achtundzwanzig Sekunden, bevor der neueste Patch installiert wurde (und in dieser Version kann ich bestätigen, dass die CPU mit 1020 MHz arbeitete), während beim letzten Update, in dem der Boost-Modus verwendet wird, der Last wird auf 20 Sekunden reduziert, 29% weniger. Das dynamische CPU-Tuning erstreckt sich auch auf das Laden im Spiel, aber hier gibt es nur eine oder zwei Sekunden Verbesserung gegenüber dem vorherigen Code.

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Es ist ein sehr gut durchdachter Trick, und es gibt keinen Grund, warum wir diese Verbesserung der Ladezeiten nicht sehen werden, da die CPU in mehr Spielen sowohl von Erstanbietern als auch von Drittanbietern implementiert ist. Es gibt Hinweise darauf, dass Nintendo damit begonnen hat, in seinen eigenen Spielen mit steigenden Taktraten zu experimentieren, bevor es Drittanbietern die Option bietet, die GPU-Taktraten im Handheld-Modus um 20% zu verbessern. Die Legende von Zelda: Breath of the Wild und Super Mario Odyssey scheinen die ersten zu sein, die im Handheld-Modus den Boost auf 460 MHz erhalten, während NetherRealms Mortal Kombat 11 der erste Titel eines Drittanbieters war, der Zugriff auf diesen neuen Modus hatte. .

Mit einem modifizierten Switch können Benutzer mit dem SysClk-Tool auch die Geschwindigkeit ihrer Hardware erhöhen oder sogar verringern. Diese Art der Änderung birgt logischerweise das Risiko, dass Ihre Konsole von den Onlinediensten von Nintendo ausgeschlossen wird. Dies wird dem normalen Benutzer nicht empfohlen. Für uns war dies jedoch die einzige Möglichkeit, die Änderungen, die Nintendo an den Taktraten und damit an der Leistung vornimmt, eindeutig zu bestätigen. Und im Fall von Mortal Kombat 11, das auf bestimmten Ebenen unter 60 FPS fallen kann, können wir mit SysClk den Switch zwingen, das Spiel mit den niedrigeren und weniger leistungsstarken Mobilmodi zu bewegen.

Die Ergebnisse sind faszinierend, wenn eine Wiederholung verwendet wird, um die Bedingungen für alle Tests auszugleichen. Bei 384 MHz ist die Leistung im Allgemeinen weniger stabil, aber ich habe das Gefühl, dass dies der Modus ist, der bei der Entwicklung des tragbaren Mortal Kombat 11-Setups berücksichtigt wurde. Mit der neuen 460-MHz-Option erzielen die Entwickler dank der dynamischen Auflösungsskalierungstechnologie, die zusätzliche GPU-Ressourcen nutzt, eine viel flüssigere Leistung und eine bessere Grafikqualität. Wie bei einer Reduzierung des GPU-Takts um 50% erwartet, stürzt die Leistung ab, wenn Sie das Spiel zwingen, den 307,2-MHz-Modus zu verwenden. Es ist anzunehmen, dass diese zusätzliche Konsistenz in Auflösung und Leistung auch Zelda und Mario zugute kommt, da beide DRS verwenden und beim Testen der Framerate zu einem Rückgang der Bildrate führen können.

Dock-Modus Tragbarer Modus # 1 Tragbarer Modus # 2 Tragbarer Modus # 3 ‚Boost‘-Modus für Lasten
CPU geschwindigkeit 1020 MHz 1020 MHz 1020 MHz 1020 MHz 1785 MHz
GPU-Geschwindigkeit 768 MHz 307,2 MHz 384 MHz 460 MHz Hängt vom Spiel / Modus ab
EMV-Geschwindigkeit 1600 MHz 1331 MHz 1331 MHz 1331 MHz Hängt vom Spiel / Modus ab

In den Spielen, die ich ausprobiert habe, gibt es noch ein paar weitere Kuriositäten, insbesondere in den interessanten Ports, die von Panic Button aus Doom (2016) und Wolfenstein 2: The New Colossus entwickelt wurden. Beide Titel verwenden dynamische Auflösungsskalierung und zeitliches Anti-Aliasing, um die maximal mögliche Leistung aus der GPU zu extrahieren. SysClk gibt an, dass sich die GPU-Geschwindigkeit während des Spielens dynamisch anpasst und schnell zwischen 307,2 MHz, 384 MHz und 460 MHz wechselt. In einem Abschnitt eines sechsminütigen Doom-Spiels zählte SysClk bis zu achtundzwanzig Änderungen der GPU-Geschwindigkeit, was sicherlich schon seit einiger Zeit so ist.

Mit SysClk können wir auch andere mögliche Übertaktungsvektoren testen, die Nintendo in Zukunft möglicherweise untersuchen wird. Es scheint, dass es einen offiziellen Geschwindigkeitsmodus bei 1224 MHz gibt, obwohl wir ihn noch in keinem Spiel angewendet haben, und es kann sein, dass er einfach als Lösung für Entwickler existiert, um mehr Leistung in der CPU für die Verwendung des Debuggens zur Verfügung zu haben Werkzeuge. Wenn Nintendo die GPU-Geschwindigkeit um 20% erhöhen kann, um die Leistung zu verbessern, sehe ich keinen Grund, warum Spiele, die von der CPU begrenzt werden, diesen Modus nicht bei 1224 MHz verwenden können, während die GPU-Frequenzen statisch bleiben.

Interessant für mich ist auch die Tatsache, dass Nintendo die Speicherbandbreite im Handheld-Modus erhöhen kann. Der EMC (Embedded Memory Controller) läuft im Dock-Modus mit 1600 MHz und fällt beim Spielen im Laptop-Modus auf 1331 MHz ab. Diese Komponente kann im Handheld-Modus mit SysClk auf 1600 MHz gesperrt werden, und die Auswirkungen auf den Akku sind sehr gering, mit dem Vorteil, dass sie unter bestimmten Umständen die Spieleleistung verbessern kann. Zum Beispiel wissen wir, dass die Rucke, die wir im Korok-Wald durch Breath of the Wild erleiden, wenn wir im tragbaren Modus spielen, im Dock-Modus dank der Erhöhung der Speicherbandbreite erheblich verbessert werden, da die restlichen Geschwindigkeiten normal sind. .

Wenn es um angedockte Spiele geht, kann die Maxwell-GPU des Tegra X1 mit 921 MHz betrieben werden, weitere 20% mehr als die Standardspezifikation. In der Vergangenheit gab es Neuigkeiten darüber, dass sich Switch-Konsolen im Dock etwas biegen, vermutlich aufgrund von Heizungsproblemen. Deshalb bezweifle ich, dass dieser Modus freigeschaltet wird… zumindest bei dem Switch, den wir heute haben. Es gab Gerüchte über einen vermeintlichen „Switch Pro“, der eine verbesserte Leistung bieten würde, und gleichzeitig haben die Firmware-Dumps ergeben, dass Nintendo an einer Überarbeitung des Switch-Prozessors mit dem Codenamen „Mariko“ arbeitet. Es könnte sich um eine verbesserte Version des aktuellen Tegra X1 ‚Logan‘ handeln und möglicherweise die Tür für einen effizienteren und frischeren Betrieb öffnen, was zur Erhöhung der CPU- und GPU-Frequenzen erforderlich ist.

Wie dem auch sei, wir können bereits bestätigen, dass die Nachrichten in den letzten Tagen über einen Boost-Modus auf Switch korrekt sind, obwohl sich seine Funktionsweise von der des Boost-Modus auf PlayStation 4 Pro unterscheidet. Derjenige, der entscheidet, ob er die zusätzliche Leistung in der CPU und der GPU nutzt oder nicht, während diese Entscheidung bei Nintendo vollständig bei den Entwicklern liegt. Durch selektives Übertakten der CPU auf 1785 MHz können die Ladezeiten verbessert werden. Für Spiele, die dies benötigen, ist möglicherweise später ein 1224-MHz-Modus verfügbar. In der Zwischenzeit bietet eine 20% ige Verbesserung der GPU-Geschwindigkeit offensichtliche Vorteile bei den anspruchsvollsten Laptop-Erlebnissen. Jahre nach dem Start hat Nintendo die Switch-Hardware über ihre bestehenden Grenzen hinausgeschoben, um mehr Leistung zu liefern, und es wird faszinierend sein zu sehen, was sie als nächstes in dieser Hinsicht tun.