We leggen uit hoe de Xbox Velocity-technologie, het hart van de nieuwe console, Xbox Series X, werkt.
Toen Microsoft begon met het ontwerpen van zijn nieuwe console, de Xbox Series X, streefden ze ernaar de krachtigste console ooit te bouwen, met alle technologische innovaties die beschikbaar zijn in de huidige generatie en een die in staat was om consistente en aanhoudende prestaties te leveren, ongeacht de situatie.
Om dit te doen, creëerden ze de Xbox Velocity-technologie, door het bedrijf gedefinieerd als de “ziel van de console”, en dat gaan we in dit artikel gedetailleerd bespreken om de geheimen ervan te ontrafelen.
Om het hierboven beschreven doel te bereiken, wist Microsoft dat ze elk afzonderlijk onderdeel van het systeem moesten analyseren om de prestatie- en ontwerpbeperkingen van traditionele consoles te overwinnen. Het ontwerp van de Xbox Series X was van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat ze een perfecte balans hadden tussen kracht, snelheid, prestaties en koeling, terwijl ze ervoor zorgden dat geen enkel onderdeel de prestaties van anderen zou beperken, waardoor het mogelijk werd om game-ervaringen op hun best te leveren, iets dat was niet mogelijk in vorige generaties consoles.Dit is hoe de Velocity-technologie werkt in Xbox Series X
Xbox Series X-hardware en Velocity-architectuur
Het hart van de console is een aangepaste processor die gebruikmaakt van AMD’s nieuwste RDNA 2- en Zen 2-architecturen, die meer dan 12 GPU TFLOP-prestaties en vier keer meer CPU-vermogen levert dan de Xbox One X.
Xbox Series X biedt de grootste geheugenbandbreedte van elke next-gen console, met 16 GB GDDR6 en inclusief 10 GB aan GPU-geoptimaliseerd geheugen met een bandbreedte van 560 GB / s om de processor ‘van stroom te voorzien’ zonder nekflessen.
Toen ze het opslagsubsysteem analyseerden, werd het hen duidelijk dat ze de technologische limiet hadden bereikt en om hun ontwerpambities waar te maken, moesten ze de aanpak van de Xbox Series X om CPU, GPU, geheugen en opslag om samen te werken zonder bottlenecks.
Xbox Velocity, de ziel van de Xbox Series X
De Xbox Velocity-architectuur is ontworpen als de ultieme oplossing voor het streamen van game-assets op de volgende generatie Microsoft-consoles. Dit vertegenwoordigt een radicale verandering in het I / O-subsysteem en heeft directe gevolgen voor alle aspecten van het console-ontwerp. In de woorden van Microsoft: als de processor het hart van de console is, is de Velocity-architectuur de ziel ervan.
Deze architectuur bestaat uit vier fundamentele componenten, waar we hieronder op ingaan.
De aangepaste NVMe SSD
De basis van de Velocity-architectuur is de aangepaste NVMe SSD met een capaciteit van 1 TB, die 2,4 GB / s aan onbewerkte bandbreedte biedt, 40x sneller dan die van de Xbox One X. De traditionele SSD’s die in pc’s worden gebruikt, worden doorgaans langzamer naarmate hun temperatuur stijgt, maar dit SSD is ontworpen om consistente en duurzame prestaties te leveren in plaats van topprestaties. Met andere woorden, Microsoft heeft de voorkeur gegeven aan een SSD die niet altijd op volle capaciteit draait, maar dan wel degelijk presteert, en ze hebben er de voorkeur aan gegeven om voor een iets lagere prestatie te kiezen om altijd constant te zijn.Dit is hoe de Velocity-technologie werkt in Xbox Series X
Op deze manier hebben ontwikkelaars te allen tijde een gegarandeerd I / O-prestatieniveau, zodat ze hun games dienovereenkomstig kunnen optimaliseren en de barrières en beperkingen waarmee ze tegenwoordig te maken hebben, wegnemen. Ditzelfde niveau van consistente en aanhoudende prestaties is ook van toepassing op de externe opslagkaart van Seagate, zodat de gebruiker precies dezelfde game-ervaring heeft, of hij deze nu gebruikt of de interne opslag van de console.
Hardware versnelde decompressie
Spelmiddelen en pakketten worden gecomprimeerd om de laadtijden en de hoeveelheid opslagruimte die elk afzonderlijk spel nodig heeft, te optimaliseren. Met ondersteuning voor hardwareversnelde decompressie (LZ) en een nieuw gepatenteerd algoritme dat speciaal is ontworpen voor texture-gegevens, BCPack genaamd, biedt Xbox Series X het beste van twee werelden voor ontwikkelaars om enorme besparingen te realiseren zonder kwaliteitsverlies of prestaties.
Aangezien de textuurgegevens een aanzienlijk deel van de totale grootte van een spel uitmaken, kan het door een speciaal hiervoor ontworpen en geoptimaliseerd algoritme parallel met de LZ-decompressor worden gebruikt, waardoor de grootte van de spellen aanzienlijk wordt verkleind zonder de prestaties te verminderen.
Uitgaande van een compressieverhouding van 2 op 1, biedt Xbox Series X een effectieve prestatie van 4,8 GB / s in de titel, ongeveer 100 keer meer dan de vorige generatie consoles. Om decompressieprestatieniveaus op softwareniveau te bieden, zouden meer dan 4 Zen 2 CPU-cores nodig zijn, die op deze manier beschikbaar zijn voor andere doeleinden.
Nieuwe DirectStorage API
De Standard File I / O API is meer dan 30 jaar oud en sindsdien praktisch ongewijzigd, terwijl de opslagtechnologie sindsdien aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt. Door de toegangspatronen voor gamegegevens te analyseren, evenals de nieuwste hardware-ontwikkelingen met SSD-technologie, wist Microsoft dat het op dit gebied vooruitgang moest boeken om meer controle in de handen van ontwikkelaars te krijgen.Dit is hoe de Velocity-technologie werkt in Xbox Series X
Daarom hebben ze de nieuwe DirectStorage API van de DirectX-familie toegevoegd, waardoor ontwikkelaars veel meer controle hebben over de I / O-bewerkingen, waardoor ze meerdere wachtrijen kunnen instellen, prioriteiten kunnen stellen en de latentie kunnen minimaliseren. Het is een low-level API die ervoor zorgt dat u volledig kunt profiteren van de I / O-prestaties van de console, waardoor laadtijden in games vrijwel worden geëlimineerd.
Sampler Feedback Streaming (SFS)
Dit is een volledig nieuwe innovatie die is gebaseerd op de andere verbeteringen in de Xbox Velocity-architectuur. De texturen van de game zijn geoptimaliseerd op verschillende detail- en resolutieniveaus, MIP-kaarten genoemd, en kunnen tijdens het renderen worden gebruikt op basis van hoe dicht of ver een object van de speler is verwijderd. Naarmate de speler dichter bij het object komt, neemt de resolutie van de textuur toe om de scherpste details te bieden. Deze MIP-kaarten vereisen echter een aanzienlijke hoeveelheid geheugen, dus wanneer de speler weggaat, wordt de resolutie verlaagd om bronnen vrij te maken.
Dankzij de gespecialiseerde hardware die de Xbox One X heeft, konden ze het geheugengebruik van de texturen door de GPU analyseren en zagen ze dat het vaak minder dan 1/3 van de gegevens was die in het geheugen moesten worden geladen. Met deze gegevens waren ze in staat om nieuwe mogelijkheden te creëren en toe te voegen aan de Xbox Series X GPU, zodat ze alleen subgedeelten van een MIP-niveau in het geheugen konden laden, op aanvraag, net op tijd voor wanneer de GPU de gegevens nodig had. Met andere woorden, het optimaliseert de gegevens die de GPU veel beheert om de prestaties te verbeteren.
Zoals je ziet, stelt de Xbox Velocity-architectuur de Xbox Series X in staat om veel hogere bruto-prestaties te leveren dan aangegeven door de hardwarespecificaties.