Wyjaśniamy, jak działa technologia Xbox Velocity, serce nowej konsoli Xbox Series X.
Kiedy Microsoft postanowił zaprojektować swoją nową konsolę, Xbox Series X, dążył do zbudowania najpotężniejszej konsoli, jaką kiedykolwiek stworzono, oferującej wszystkie innowacje technologiczne dostępne w obecnej generacji oraz taką, która byłaby w stanie zapewnić spójną i trwałą wydajność niezależnie od sytuacja.
Aby to zrobić, stworzyli technologię Xbox Velocity, określaną przez firmę jako „dusza konsoli”, i którą w tym artykule opiszemy szczegółowo, aby odkryć jej tajemnice.
Aby osiągnąć opisany powyżej cel, Microsoft wiedział, że musi przeanalizować każdy pojedynczy komponent systemu, aby przezwyciężyć ograniczenia wydajności i konstrukcji tradycyjnych konsol. Projekt konsoli Xbox Series X miał kluczowe znaczenie dla zapewnienia idealnej równowagi mocy, szybkości, wydajności i chłodzenia, przy jednoczesnym zapewnieniu, że żaden komponent nie ograniczy wydajności innych, umożliwiając w ten sposób dostarczanie najlepszych wrażeń z gry, coś nie było to możliwe w poprzednich generacjach konsol.
Tak działa technologia Velocity w Xbox Series X
Sprzęt Xbox Series X i architektura Velocity
Sercem konsoli jest niestandardowy procesor, który wykorzystuje najnowsze architektury AMD RDNA 2 i Zen 2, zapewniając wydajność ponad 12 GPU TFLOP i czterokrotnie większą moc procesora niż Xbox One X.
Xbox Series X oferuje największą przepustowość pamięci ze wszystkich konsoli nowej generacji, z 16 GB GDDR6 i 10 GB pamięci zoptymalizowanej pod kątem GPU o przepustowości 560 GB / s, aby procesor był “ zasilany ” bez butelki na szyję.
Gdy przeanalizowali podsystem pamięci masowej, stało się dla nich jasne, że osiągnęli granicę technologiczną i aby spełnić swoje aspiracje projektowe, musieli radykalnie przemyśleć i zrewolucjonizować podejście Xbox Series X do łączenia procesora, GPU, pamięci i przechowywanie, aby pracować zgodnie bez wąskich gardeł.
Xbox Velocity, dusza Xbox Series X
Architektura Xbox Velocity została zaprojektowana jako najlepsze rozwiązanie do przesyłania strumieniowego zasobów gier na następną generację konsol Microsoft. Stanowi to radykalną zmianę w podsystemie I / O i ma bezpośredni wpływ na wszystkie aspekty konstrukcji konsoli. Mówiąc słowami Microsoftu, jeśli procesor jest sercem konsoli, architektura Velocity jest jej duszą.
Ta architektura składa się z czterech podstawowych komponentów, które omówimy poniżej.
Niestandardowy dysk SSD NVMe
Podstawą architektury Velocity jest niestandardowy dysk SSD NVMe o pojemności 1 TB, który zapewnia przepustowość 2,4 GB / s, czyli 40 razy większą niż w przypadku konsoli Xbox One X. Tradycyjne dyski SSD używane w komputerach PC zwykle zwalniają wraz ze wzrostem temperatury, ale to Dysk SSD ma zapewniać spójną i trwałą wydajność, a nie najwyższą wydajność. Innymi słowy, Microsoft wolał dysk SSD, który nie zawsze działa z pełną pojemnością, ale następnie obniża jego wydajność, i wolał wybrać nieco niższą wydajność, aby zawsze była stała.
Tak działa technologia Velocity w Xbox Series X
W ten sposób programiści mają gwarantowany poziom wydajności we / wy przez cały czas, dzięki czemu mogą odpowiednio zoptymalizować swoje gry, usuwając bariery i ograniczenia, z którymi muszą się obecnie zmagać. Ten sam poziom spójnej i trwałej wydajności dotyczy również zewnętrznej karty pamięci Seagate, zapewniając użytkownikowi dokładnie takie same wrażenia z gry, niezależnie od tego, czy korzysta z niej, czy z pamięci wewnętrznej konsoli.
Przyspieszana sprzętowo dekompresja
Zasoby i pakiety gier są kompresowane, aby zoptymalizować czas ładowania i ilość pamięci potrzebnej każdej grze. Wyposażony w obsługę sprzętowej akceleracji dekompresji (LZ), a także nowy zastrzeżony algorytm zaprojektowany specjalnie dla danych tekstur o nazwie BCPack, Xbox Series X oferuje programistom to, co najlepsze z obu światów, aby osiągnąć ogromne oszczędności bez utraty jakości i wydajności.
Ponieważ dane tekstur stanowią znaczną część całkowitego rozmiaru gry, posiadanie algorytmu specjalnie zaprojektowanego i zoptymalizowanego do tego celu pozwala na używanie go równolegle z dekompresorem LZ, co znacznie zmniejsza rozmiar gier bez zmniejszania wydajności.
Zakładając współczynnik kompresji 2 do 1, Xbox Series X oferuje w tytule efektywną wydajność 4,8 GB / s, około 100 razy większą niż konsole poprzedniej generacji. Aby zapewnić poziomy wydajności dekompresji na poziomie oprogramowania, potrzebne byłyby więcej niż 4 rdzenie procesora Zen 2, które w ten sposób są dostępne do innych celów.
Nowy interfejs API DirectStorage
Interfejs API standardowego wejścia / wyjścia plików ma ponad 30 lat i od tamtej pory praktycznie się nie zmienił, a od tego czasu technologia pamięci masowej poczyniła znaczące postępy. Analizując wzorce dostępu do danych gier, a także najnowsze osiągnięcia sprzętowe w technologii SSD, Microsoft wiedział, że musi posunąć się naprzód w tym zakresie, aby dać większą kontrolę w ręce programistów.
Tak działa technologia Velocity w Xbox Series X
W ten sposób dodali nowe API DirectStorage z rodziny DirectX, dając programistom znacznie ściślejszą kontrolę nad operacjami we / wy, umożliwiając im konfigurowanie wielu kolejek, ustalanie priorytetów i minimalizowanie opóźnień. Jest to niskopoziomowy interfejs API, który zapewnia pełne wykorzystanie wydajności we / wy konsoli, praktycznie eliminując czas ładowania gier.
Sampler Feedback Streaming (SFS)
To zupełnie nowa innowacja oparta na innych osiągnięciach w architekturze Xbox Velocity. Tekstury gry są zoptymalizowane na różnych poziomach szczegółowości i rozdzielczości, zwanych mapami MIP, i mogą być używane podczas renderowania w oparciu o to, jak blisko lub daleko obiekt znajduje się od gracza. Gdy gracz zbliża się do obiektu, rozdzielczość tekstury wzrasta, aby zapewnić najostrzejsze szczegóły. Jednak te mapy MIP wymagają znacznej ilości pamięci, więc gdy gracz się odsuwa, rozdzielczość jest zmniejszana, aby zwolnić zasoby.
Dzięki wyspecjalizowanemu sprzętowi, który ma Xbox One X, byli w stanie przeanalizować wykorzystanie pamięci tekstur przez GPU i zauważyli, że często było to mniej niż 1/3 danych potrzebnych do załadowania do pamięci. Dzięki tym danym byli w stanie tworzyć i dodawać nowe możliwości do procesora graficznego Xbox Series X, dzięki czemu mogli ładować tylko pod-części poziomu MIP do pamięci, na żądanie, dokładnie na czas, gdy procesor graficzny wymagał danych. Innymi słowy, optymalizuje dane, którymi często zarządza GPU, aby poprawić wydajność.
Jak widać, dzięki ogromnemu wzrostowi wydajności we / wy konsoli, dekompresji akcelerowanej sprzętowo, API DirectStorage i znacznemu wzrostowi wydajności GPU, architektura Xbox Velocity umożliwia konsoli Xbox Series X znacznie wyższą wydajność brutto niż wskazuje specyfikacje sprzętowe.