Xbox Series X z nowym zwiastunem i szczegółami. Microsoft prezentuje Xbox Velocity Architecture

Microsoft przybliża graczom kolejny element Xboksa Series X. Firma postanowiła zaprezentować architekturę Xbox Velocity, dzięki której korporacja ma zapewnić najmocniejszego next-gena na rynku. Technologia zaoferuje wyjątkową wydajność „bez żadnych kompromisów”.

Xbox Series X będzie kusić graczy za pomocą Wstecznej Kompatybilności czy też technologii Smart Delivery, ale elementem układanki, który ma zachęcić klientów do amerykańskiego next-gena jest również Xbox Velocity Architecture.

Na witrynie Microsoftu pojawiła się duża wiadomość, w której Jason Ronald prezentuje szczegóły dotyczące nowej propozycji. Amerykańska korporacja wiedziała, że musi zapewnić „doskonałą równowagę pomiędzy mocą, szybkością i wydajnością”, a jednocześnie inżynierowie chcieli mieć pewność, że żaden element urządzenia nie będzie ograniczać twórców.

Microsoft podkreślił, że dzięki współpracy z AMD udało się zapewnić sprzęt z mocą ponad 12 teraflopów, ale deweloperzy skorzystają także z „najwyższej przepustowości pamięci wśród wszystkich konsol następnej generacji" (16GB pamięci GDDR6) – w tym 10GB zoptymalizowanej pamięci dla GPU (prędkość 560GB/s) i dzięki temu sprzęt nie napotka na żadne „wąskie gardła”.

Podczas projektowania Xboksa Series X, inżynierowie Microsoftu zrozumieli, że deweloperzy będą projektować wielkie gry, które muszą się wczytywać w ekspresowym tempie i właśnie z tego powodu postawiono na nową technologię.

„Architektura Xbox Velocity została zaprojektowana jako najlepsze rozwiązanie do strumieniowania zasobów gry na następnej generacji. To całkowite odejście od tradycyjnego podsystemu wejść/wyjść miało bezpośredni wpływ na wszystkie aspekty projektowania Xboksa Series X. Jeśli nasz niestandardowy procesor znajduje się w sercu Xbox Series X, to Xbox Velocity Architecture jest duszą. Dzięki dogłębnej integracji innowacji sprzętowych i programowych, architektura Xbox Velocity zapewni wrażenia z gier następnej generacji, których nie widziałeś wcześniej.”

Architektura Xbox Velocity składa się z czterech głównych komponentów: niestandardowego dysku SSD NVME, sprzętowo akcelerowanych bloków dekompresyjnych, zupełnie nowej warstwy DirectStorage API oraz Sampler Feedback Streaming (SFS).

• Dysk SSD NVME: Podstawą Architektury Xbox Velocity jest nasz dysk SSD NVME 1 TB, zapewniający 2,4 GB/s nieprzetworzonej przepustowości I/O, ponad 40 razy większej niż w Xbox One. Tradycyjne dyski SSD stosowane w komputerach PC, często zmniejszają wydajność wraz ze wzrostem temperatury lub podczas konserwacji dysku. SSD NVME w konsoli Xbox Series X zapewnia spójną i stałą wydajność. Deweloperzy mają gwarantowany poziom wydajności I/O przez cały czas i mogą projektować, i optymalizować swoje gry, usuwając bariery i ograniczenia.
• Sprzętowa przyspieszona dekompresja: Pakiety gier i zasoby są kompresowane w celu zminimalizowania czasu pobierania i ilości pamięci wymaganej dla każdej gry. Dzięki przyspieszeniu sprzętowemu, zarówno dla standardowego dekompresora LZ, jak i zupełnie nowego, zastrzeżonego algorytmu specjalnie zaprojektowanego dla danych tekstur o nazwie BCPack, Xbox Series X dostarcza programistom to, co najlepsze, aby osiągnąć korzyści bez utraty jakości lub wydajności. Ponieważ dane tekstur stanowią znaczną część całkowitego rozmiaru gry, mając specjalnie opracowany algorytm zoptymalizowany dla danych tekstur (oprócz ogólnego przeznaczenia dekompresora LZ), oba mogą być używane równolegle w celu zmniejszenia rozmiaru gry. Zakładając współczynnik kompresji 2:1, Xbox Series X zapewnia efektywną wydajność I/O 4,8 GB/s, około 100 razy większą niż I/O w konsolach obecnej generacji. Aby zapewnić podobny poziom wydajności dekompresyjnej w oprogramowaniu, potrzebne byłyby więcej niż 4 rdzenie procesora Zen 2.
• Nowy interfejs API DirectStorage: Standardowe interfejsy plików API I/O zostały opracowane ponad 30 lat temu i praktycznie nie uległy zmianie. Od tego czasu technologia pamięci masowej znacznie się poprawiła. Analizując wzorce dostępu do danych gry, a także najnowsze osiągnięcia sprzętowe z technologią SSD, wiedzieliśmy, że musimy ulepszyć stan obecny, by zapewnić większą kontrolę programistom. Dodaliśmy zupełnie nowy interfejs API DirectStorage do rodziny DirectX, przyznając programistom dokładną kontrolę nad ich operacjami I/O, umożliwiając im tworzenie wielu kolejek I/O, ustalanie priorytetów i minimalizowanie opóźnień I/O. Te interfejsy API bezpośredniego dostępu na niskim poziomie gwarantują, że programiści będą mogli w pełni korzystać z wydajności I/O zapewnianej przez sprzęt.
• Sampler Feedback Streaming (SFS): To zupełnie nowa technologia oparta na wszystkich udoskonaleniach Architektury Xbox Velocity. Tekstury gry są zoptymalizowane na różnych poziomach szczegółowości i rozdzielczości, zwane mipmapami. Można ich używać podczas renderowania w zależności od odległości w jakiej dany obiekt znajduje się od gracza. Gdy ten zbliża się do gracza, rozdzielczość tekstury musi wzrosnąć, aby zapewnić wyraźne szczegóły i efekty wizualne. Jednak większe mipmapy wymagają znacznej ilości pamięci w porównaniu do mipsów o niższej rozdzielczości, których można użyć, jeśli przedmiot znajduje się dalej. Dzięki wyspecjalizowanemu sprzętowi dodanemu do Xbox One X, mogliśmy analizować wykorzystanie pamięci tekstur przez GPU i odkryliśmy, że procesor graficzny często uzyskuje dostęp do mniej, niż 1/3 danych obrazów, wymaganych do załadowania do pamięci. Pojedyncza scena często zawiera tysiące różnych tekstur, co powoduje znaczną utratę efektywnej pamięci i przepustowości I/O z powodu nieefektywnego wykorzystania. Dzięki temu wglądowi byliśmy w stanie stworzyć i dodać nowe możliwości do procesora graficznego Xbox Series X.

Microsoft podkreśla, że Xbox Velocity Architecture „zapewnia nowy poziom wydajności i możliwości znacznie wykraczające poza surowe specyfikacje samego sprzętu”. Propozycja ma zasadniczo zmienić koncepcje, w jaki sposób deweloperzy będą projektować gry i wykorzystywać moc Xboksa Series X. W prostych słowach – architektura skorzysta między innymi z nowych technik renderingu do wirtualnej eliminacji czasu ładowania i zapewni bardziej dynamiczne światy.