通过新的任天堂Switch模式确定CPUGPU和温度状态

Writing by JP.Lee

Nintendo Switch是任天堂开发的小型游戏机。

我认为,作为纯游戏用途的Nintendo Switch卖得好的原因是比智能手机小,易于操作,并且还支持Wi-Fi,因此可以多重博弈。

任天堂 Switch的配置和规格如下。

可以说,现有的iphone11顶级版本或者iPad Pro第三代的性能与任天堂Switch相似。

但是我个人认为,任天堂Switch具有专注于游戏性的内部设计结构,所以更优秀一点。

此外,安装在扩展坞的时候和手持式状态的优化系统也非常优秀。

* CPU : NVIDIA TEGRA X1+ T210B01

* GPU : NVIDIA GM20B

* RAM : LPDDR4X SDRAM 4GB

* 网络 : 2.4GHz/5GHz支持至802.11ac。 蓝牙 4.0

Tegra X1 & X1+ (T210 / T210B01)

Part NumberT210 (X1)T210B01 (X1+)
CPUARM Cortex-A57 MP4 1.9 GHz + ARM Cortex-A53 MP4 1.3 GHzARM Cortex-A57 MP4 1.9 GHz + ARM Cortex-A53 MP4 1.3 GHz
GPUNVIDIA Maxwell GM20B MP256 1 GHzNVIDIA Maxwell GM20B MP256 1 GHz
Memory64-bit Dual Channel LPDDR3/LPDDR4 3200 MHzLPDDR4/LPDDR4X
生产过程TSMC 20nm SoC16nm
内部调制解调器没有没有
主要使用设备Nintendo Switch, SHIELD Android TV, Pixel C, Jetson TX1 Jetson NanoNintendo Switch(新流程模型), Nintendo Switch Lite, SHIELD Android TV (2019)

GPU从基于Kepler体系结构的早期版本升级到第二代Maxwell体系结构。

支持OpenGL ES 3.1 API和OpenGL 4.4 API并且据称其性能处于Maxwell体系结构的笔记本电脑用GPU-GeForce 830M和840M, 940M的中间级别。

下面就来了解一下,显示任天堂Switch的CPU、GPU及温度的覆盖程序(overlay program)。​

在最简单的级别上,Nintendo Switch的一个CPU内核保留给OS使用, Nintendo Switch探索shell的时候从始至终内核0至2处于休眠状态,使用菜单时只有内核3处于活动状态。

从屏幕上的情况来看,对接在Switch的clock在游戏过程中处于完全被固定的状态。CPU锁定在1020MHz,GPU锁定在768MHz,内置内存控制器锁定在1600MHz。

但是有一个反转,就是Nintendo Switch的Boost Mode。

这是通过特定游戏的优化,选择性地将CPU进行OverClock,提升加载速度(Loading Speed)。

例如,当你死在《超级马里奥:奥德赛》,屏幕将会模糊成黑色,并且游戏将引导你到达最后的检查点。在《超级马里奥:奥德赛》中,由于Boost Mode加载速度变得更快。在加载期间,CPU会暂时提升75%到达1785MHz。而另一方面,GPU的运行频率为76.8 MHz,是正常水平的十分之一。

任天堂通过自动设置CPU和GPU两个方向的clock来调整热量平衡。

许多最新游戏都使用了此技术。

《德军总部:新血脉》和《古惑狼赛车(CTR: Crash Team Racing)》正在使用该技术,《塞尔达传说:荒野之息》和《超级马里奥:奥德赛》通过补丁应用此项技术。加载时间受CPU释放速度的影响,而不是NAND FlashSD memory card的速度。

当没有画面或画面保持时,无需将显卡使用到最大化。但是,当游戏开始时,Nintendo Switch会被更改为Default clock。启用Boost mode时,从主页进入到“The Legend of Zelda: Breath of the Wild”分别需要消耗23秒和30秒的时间,快了将近30%。

System monitoring overlay还揭示了游戏在 Nintendo Switch操作系统级别上,为了提供Over-clock的性能,将Switch的硬件推到了哪种地步。

这与Boost Mode无关。当第一次找到Switch的clock时,CPU固定为1020MHz,,GPU固定为307.2MHz。但是在发布之前,GPU高达384MHz。如今,Nintendo Switch面临的最大挑战是将GPU驱动到460MHz。但这只不过是故事的一部分。

Mortal Combat 11是一个普通的标本。竞技场加载之后,从开场画面到开始游戏为止CPU运行到了460MHz。虽然这是例外的高-clock,但仅适用于游戏操作。回到菜单时,会降至384MHz。尽管《超级马里奥:奥德赛》使用了改进的CPU clock,但有些惊人的已上市作品并没有使用。《地狱之刃:塞娜的献祭》具有较高的动态分辨率,因此帧率较慢,所以被认为速度会更高,但GPU的运行频率为标准的384MHz。

System monitoring overlay还提供了有关 Nintendo Switch温度的详细报告。当接入时,使风扇旋转速度最快的游戏是《毁灭战士(DOOM)》和《德军总部(Wolfenstein)》,而且从温度来看也是如此的。

在22度时,这两个游戏瞬间将PCB基板提升至60度,Tegra GPU提升至55度。风扇在最高速度时转到了47%。

更高的风扇速度(Fan Speed)是有可能的,但是在持续的测试中,两者的结果显示热度与《路易鬼屋3(Luigi’s Mansion 3)》一起并排最高。当这三款游戏被发现是吃电的河马时, 将CPU内核在最高温度下使用接近90%的情况就显得很自然。同样,当Switch避开水的沸点100度,而选择撤离至60度的安全温度时,有充分处理over-clock的可能性。over-clock遇到的最大的问题是音质。当CPU和GPU旋转速度如此之快时,风扇的噪音会让人很困扰。

但是,将clock提升至某种程度是任天堂的计划。

那就肯定有最佳的over-clock方法,事实上就是将Tegra X1 CPU从标准clock提升了约20%的开发者模式。我们的测试使用了家里的over-clock工具也不会让系统clock轻易流失电池的电量,且在许多游戏中减轻了性能问题。

系统覆盖显示,《任天堂明星大乱斗特别版(Super Smash Bros. Ultimate)》、《毁灭战士4(DOOM)》、《德军总部(Wolfenstein)》以及《路易鬼屋3(Luigi’s Mansion 3)》使用了90%以上的CPU,而闲置资源有助于提高性能。例如,在《德军总部:新血液(Wolfenstein: Youngblood)》上进行的一项快速测试表明,从第一阶段开始就改善了整体的柔和度。

Nintendo Switch证明了正努力调整性能状态,正如动态的CPU速度和减少加载时间的boost模式,以及作为移动时的数据460MHz所显示的那样。随之而来的还有更多的东西作为支撑,这在CPU的领域显得更加充满希望。

除了沿着Silicon device读取使用意图之外,对于在MODE社区的帮助下控制台如何对超频系统组件或游戏进行时的细微调整进行双重作用,以及任天堂是否会持续开发性能等问题都可以达到更深入全面的了解。

系统观察Overlay大体上反映出了Switch是多么多才多艺,通过达到硬件在风扇速度、GPU负载率以及性能之间的细致良好的平衡,可以进化到什么程度。 这是对现一代中控台的工作方式最容易理解的视角,也让人好奇任天堂下一步会如何发展。

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