Overclock Nintendo Switch: quanto è potente il Tegra X1 completamente sbloccato? - articolo

Nintendo Switch ha fornito una serie incredibile di miracoli portatili sin da quando ha debuttato sul mercato a marzo 2017. Quello che inizialmente sembrava l'hardware di una console last-gen inserito in un dispositivo portatile ci ha regalato molto di più, al punto tale che il sistema ha retto i porting id Tech 6 ed anche una imminente conversione di The Witcher 3. L'accesso a basso livello al Tegra X1 ha permesso incredibili risultati nel corso dei due anni passati, ma le sue capacità sono maggiori, molto maggiori.

Che sia dovuto o meno a motivi di dissipazione del calore o di durata della batteria, il fatto è che il chip della console ibrida di Nintendo gira a frequenze di clock notevolmente inferiori rispetto a quelle delle specifiche stock del Tegra X1, che per forza di cose implicano prestazioni teoriche peggiori. La compagnia ha gradualmente sbloccato più potenza nel SoC rendendola disponibile agli sviluppatori, ma siamo ancora lontani da un chip Tegra X1 a piena potenza, a meno che non abbiate una vecchia versione hackerabile dell'hardware. Questo tipo di modifica non è consigliabile e potrebbe portare a un ban dai servizi online, o peggio ancora rendere la console completamente inutilizzabile. Ma nonostante ciò, ero curioso di testare la console con i giochi più pesanti sfruttando la piena potenza del chip.

Precedentemente, avevamo utilizzato un homebrew denominato sys-clk per esaminare le frequenze del processore di Switch per scoprire le modalità di sblocco della potenza aggiuntiva messa a disposizione agli sviluppatori nel corso del tempo, principalmente in modalità portatile. Comunque, sys-clk ha un'altra funzionalità: ovecloccare la console oltre i limiti fissati da Nintendo, arrivando a eguagliare le frequenze originali scelte da Nvidia per il chip Tegra X1. Utilizzando la configurazione docked come punto di confronto, le frequenze della GPU possono essere spinte di un 20 percento aggiuntivo, mentre la CPU può aumentare la sua velocità del 75 percento.

Ovviamente, ero ansioso di avere un riscontro dell'overclock nelle applicazioni del mondo reale. Quindi ho preso di mira una serie di giochi che presentano sfide dal punto di vista prestazionale e ho preso nota dei miglioramenti offerti dall'incremento di clock di CPU e GPU. Questo ci dovrebbe dare più informazioni sui problemi affrontati dagli sviluppatori. I risultati non sono sorprendenti, ma mettono in luce il collo di bottiglia primario di Switch, e dal mio punto di vista ritengo che non sia la GPU a limitare gli sviluppatori.

Switch Overclocking: How Powerful Is A Fully Unlocked Tegra X1?

In cima alle priorità dei test c'era Dragon Quest Builders 2, che presenta importanti problemi di performance nel far girare contenuti creati dagli utenti, al punto tale che si può arrivare a crolli fino a 7fps sia in modalità docked che mobile. In modalità portatile vengono ridotti clock e bandwidth della GPU, ma la CPU gira alla stessa frequenza di 1020MHz. Visto che abbiamo prestazioni identiche tra configurazioni mobile e docked, l'imputato maggiore è la CPU, e infatti è proprio questo il caso in DQB2. Overcloccare la GPU ai suoi limiti non sortisce alcun risultato, mentre impostando la CPU a 1785MHz porta un aumento prestazionale fino al 40 percento. Questo non vuol dire che l'esperienza diventa fluida, partendo da basi prestazionali così scadenti, ma possiamo stabilire con certezza che aumentare la frequenza di clock della CPU può fare una differenza sostanziale nelle performance dei giochi.

Più giochi testavamo e più venivano evidenziati i colli di bottiglia della CPU. Mortal Kombat 11 è un porting eccellente nel complesso, ma presenta problemi di performance in alcune aree. Overlcoccare la sola GPU ha fornito vantaggi non eccezionali, mentre l'overclock della CPU ha migliorato il frame-rate sensibilmente. E non sorprende quindi che combinando l'overlock delle due componenti abbiamo ottenuto un frame-rate quasi sempre bloccato al target di 60fps. La conclusione che ne traiamo è che la potenza grafica extra si riesce a sfruttare solo quando vengono tagliati i colli di bottiglia causati dalla CPU.

La stessa situazione l'abbiamo ritrovata in Wolfenstein Youngblood, un'altra incredibile conversione id Tech 6 per Switch realizzata dallo sviluppatore Panic Button, che ha la sua sede ad Austin (Texas). Questo gioco offre prestazioni fluide a 30fps, ma si possono verificare dei cali nell'area dei 20fps. I cali di frame-rate sono pressoché eliminati overcloccando la CPU, e una volta applicato, la potenza extra GPU non fa molto, eccetto migliorare la risoluzione dinamica. Non è una modifica game-changer, ma è comunque un miglioramento evidente. I vantaggi maggiori però si ottengono dall'aumento di clock della CPU. Simili vantaggi li riscontriamo su un'altra conversione di Panic Button, ovvero quella di Doom 2016. In tutti I casi, i problemi di frame-pacing a 30fps sono meno evidenti in queste conversioni.

La conclusione che traiamo dalla maggior parte dei test di overclock è che malgrado la GPU di Switch sia relativamente modesta, gli sviluppatori stanno riuscendo a scalare graficamente i propri progetti in base alle capacità dell'hardware, e ciò è perfettamente sensato. Con la miriade di PC differenti in giro nel mondo, i giochi sono programmati per scalare i propri requisiti lato GPU, sia che si tratti di risoluzione o di riduzione della qualità grafica o delle caratteristiche speciali. Gli sviluppatori sono stati talmente abili da far girare Wolfenstein, Hellblade, Mortal Kombat 11 o The Witcher 3 su un chipset mobile, e questo è un risultato notevole. Ma i giochi sono meno scalabili quando si tratta di CPU, e ciò sembra causare maggiori problemi.

C'è un'altra pesante limitazione nel design di Switch, ovvero la banda di memoria. In configurazione docked, il controller di memoria s'imposta a 1600MHz, e questo è proprio il più grosso fattore limitante del Tegra X1, visto che non può essere overcloccato oltre. Ad esempio, Saints Row The Third non mostra miglioramenti tangibili aumentando il clock di CPU o GPU e persino entrambe insieme. Solo passando alla configurazione mobile, che riduce la risoluzione di rendering da 1080p a 720p diminuendo i requisiti di banda, si ottengono vantaggi prestazionali decenti. Effettivamente, passando da 1080p a 720p si ottengono vantaggi fino a 20fps in alcuni scenari.

La banda di memoria sembra essere l'ostacolo più grande anche nella Korok Forest di Zelda: Breath of the Wild. Ci sono miglioramenti marginali quando si aumenta il clock della CPU, con incrementi più netti quando si oveclocca anche la GPU, ma un frame-rate stabile a 30fps è fuori discussione. Si tratta di un altro scenario in cui il collo di bottiglia può essere ridotto utilizzando la modalità a bassa risoluzione della configurazione mobile.

Overcloccare Nintendo Switch: gli svantaggi

Non c'è cosa più bella che aumentare le prestazioni di un hardware semplicemente aumentando la frequenza di clock del suo processore, ma c'è un'ovvia ragione se Nintendo non ha immesso Switch sul mercato impostando il Tegra X1 alla sua massima velocità. Per cominciare, più aumentano le prestazioni e meno dura la batteria, ed anche a frequenze stock, un gioco come Fast RMX può consumare tutta la riserva di carica in appena 2 ore e mezza. In secondo luogo, Switch è un dispositivo portatile, ed anche se il suo processore è raffreddato attivamente ed è stato disegnato un sistema di raffreddamento efficiente sia per la modalità portatile che per quella docked, non è la soluzione migliore sul mercato.

Confrontando le frequenze stock della configurazione docked a un pieno overclock alle prese con Wolfenstein Youngblood, il consumo di energia di Switch può innalzarsi fino al +25%, ovvero da 15W a circa 20W. Un campione comparativo è stato estrapolato dal video e lo trovate qui sotto. Le temperature salgono pure di conseguenza: utilizzando i dati registrati dal sensore del processore, Wolfenstein ha mandato la CPU a un picco di 60°C a frequenze stock, che si innalzava a 64°C quando si overcloccava la CPU a 1785MHz. Aggiungere anche l'overclock della GPU (passando quindi da 768MHz a 921MHz) ha innalzato ulteriormente la temperatura a 67°C.Il Tegra X1 va in throttling a una temperatura di circa 83°C, quindi non sembrano esserci problemi di sorta, ma è bene sottolineare che queste temperature sono notevolmente più alte di quelle stock nonostante sia in gioco un raffreddamento attivo.

Ma questi aumenti di temperatura si verificano spingendo al limite sia CPU che GPU, e rimane nelle mani di Nintendo l'opzione di innalzare in via incrementale le frequenze stock, così come abbiamo già visto in giochi come Super Mario Odyssey, Zelda: Breath of the Wild e Mortal Kombat 11 in modalità portatile. Finora il focus è quindi stato sul potenziamento della GPU, ma stando ai risultati dei miei test l'esperienza potrebbe migliorare in modo significativo con un boost al clock della CPU invece, anche un leggero aumento a 1220MHz gioverebbe molto al gameplay. Ho testato infatti Wolfenstein a questa frequenza, e sebbene il risultato non fosse impressionante come quello della CPU spinta al limite, ho riscontrato un miglioramento tangibile nel mantenimento del frame-rate target di 30fps.

Switch: una piattaforma in evoluzione?

Quando la documentazione per gli sviluppatori è stata leakata per la prima volta, le specifiche del Tegra X1 in modalità portatile era a dir poco limitate, visto che gli sviluppatori potevano commercializzare i giochi impostando il clock GPU a soli 307,2MHz. Prima del lancio, questo limite è stato innalzato a 384MHz, mentre alcuni titoli hanno avuto l'ok per impostare la GPU a 460MHz. La 'boost mode', invece alza momentaneamente la CPU al suo limite massimo di 1785MHz per decomprimere velocemente i dati e accelerare di conseguenza i tempi di caricamento.

La situazione sembra dunque suggerire il fatto che Nintendo abbia voluto volare basso (verosimilmente per ragioni di durata della batteria) ma che stia sperimentando lo sblocco del pieno potenziale del Tegra X1, a patto che questo non impatti sull'esperienza degli utenti. Sarà dunque interessante analizzare il consumo di energia del processore ai vari livelli di frequenza per vedere che impatto possano avere sulla durata della batteria e sul calore generato, e su quali opzioni l'azienda possa scegliere per il futuro. Sembra proprio che Nintendo voglia sperimentare le capacità (tenute finora latenti) del suo hardware.

Nel frattempo, overcloccare Switch è stato un utile esercizio: ci ha permesso di guardare sotto la scocca di una console contemporanea in un modo che non sarebbe stato possibile in passato. Abbiamo visto i limiti con cui gli sviluppatori devono convivere e quali colli di bottiglia nonostante tutto rimangono, anche con l'oveclock in atto. Avrei potuto dilungarmi molto di più in questo esperimento; non ho ancora eseguito alcun test in configurazione mobile, e non ho nemmeno testato Saints Row The Third a frequenze massime. Ma spero di farlo al più presto, e spero anche di misurare l'assorbimento del SoC in configurazione mobile, giusto per quantificare il livello di efficienza che Nintendo ed Nvidia ottengono nel portare giochi come Doom 2016 e The Witcher 3 su Switch in versione portatile.

Nel frattempo, una nuova revisione di Switch standard è appena arrivata e utilizza un processore ancora più efficiente. Potremmo non avere lo stesso tipo di accesso a basso livello, ma i dati che abbiamo estrapolato da questa analisi in profondità sulle capacità latenti di Switch si riveleranno utili nella qualificazione dei cambiamenti apportati dal nuovo chip. Ci è appena arrivato in studio uno di questi nuovi modelli revisionati, e pubblicheremo presto una recensione.