Inside Xbox Series X: The Full Specs

Dit is het. Na maanden van teaser trailers, Blog berichten en zelfs af en toe lek, We kunnen eindelijk stevige, harde feiten onthullen op Xbox -serie X. We bezochten Microsoft’s Redmond WA Mothership in de eerste week van maart, we zagen de eenheid, behandelden hem, speelde erop en bouwden het zelfs uit de componentende delen. We hebben de NVME uitbreidbare opslag gezien, we hebben onze eerste smaak van hardware-versnelde ray tracing op de volgende generatie console gehad en we hebben gezien hoe een van de meest getalenteerde ontwikkelaars van Microsoft een van de meest technisch indrukwekkende games beschikbaar isVandaag voor de nieuwe Xbox. We hebben een voorproefje gehad van enkele briljante achterwaartse compatibiliteitsfuncties – en ja, vandaag kunnen we de volledige, officiële specificatie voor de Xbox Series X -console onthullen.

Er is een enorme hoeveelheid materiaal om te delen, maar voor nu zullen we proberen de belangrijkste punten te leveren met de belofte van nog veel meer. In dit stuk zullen we diepgaand kijken naar de technologie die de nieuwe machine voedt, en we zullen onthullen:

• Hoe serie X in de praktijk meer dan twee keer zo krachtig is als Xbox One X;
• Het verschil dat de hardware versnelde ray tracing zal maken voor het uiterlijk van je games;
• Hoe de radicale benadering van geheugen en snelle opslag een game -wisselaar kan zijn – inclusief de verbazingwekkende Quick CV -functie;
• Microsoft’s War on Input Lag en Screen Sheing;
• En enkele indrukwekkende compatibiliteitsfuncties, waaronder geautomatiseerde HDR voor oudere games!

Het begint allemaal met de drie belangrijkste principes waarop de volgende generatie Xbox is gebouwd: kracht, snelheid en compatibiliteit. Microsoft heeft ongetwijfeld zijn eigen berichten om gebouwd rond deze pijlers te delen, maar ze dienen ook als een solide basis voor ons verhaal.

Hoe krachtig is Xbox -serie X?

Met kracht begint het allemaal met het project Scarlett Soc – System on Chip. De processor is gefabriceerd op een verbeterde weergave van het 7nm-proces van TSMC, waarvan we begrijpen+. De chip zelf is een 360 mm2 stuk silicium (aanzienlijk kleiner dan we hebben gespeculeerd), dat aangepaste versies van AMD’s Zen 2 CPU -kern koppelt met 12.155 Terraflops of GPU berekenkracht.

Zoals verwacht, krijgen we acht CPU-kernen en 16 threads, geleverd via twee quad-core eenheden op het silicium, met één CPU-kern (of twee threads) gereserveerd voor het uitvoeren van het onderliggende besturingssysteem en de front-end’shell’. Microsoft belooft een 4X -verbetering in zowel single -core als algehele doorvoer ten opzichte van Xbox One X – en CPU -snelheden zijn indrukwekkend, met een piek 3.8GHz frequentie. Dit is wanneer SMT – of Hyper -Threading – is uitgeschakeld. Vreemd genoeg kunnen ontwikkelaars ervoor kiezen om met acht fysieke kernen te draaien op de hogere klok, of alle cores en threads kunnen worden ingeschakeld met een lagere 3.6GHz frequentie. Die frequenties zijn volledig vergrendeld en zullen zich niet aanpassen aan de belasting of thermische omstandigheden – een punt dat Microsoft meerdere keren benadrukt tijdens ons bezoek.

In onze pc -gebaseerde tests kan het hebben van SMT tot 30 procent – of meer – van extra prestaties leveren in goed geschreven applicaties. Voor lanceringstitels verwacht Microsoft echter dat ontwikkelaars kiezen voor de hogere 3.8GHz -modus met SMT uitgeschakeld. “Vanuit het perspectief van een game -ontwikkelaar verwachten we dat veel van hen daadwerkelijk bij de acht cores blijven, omdat hun huidige spellen draaien met de distributie die vaak wordt ingesteld op zeven cores en zeven werknemers in de werknemers”. “En dus voor hen om breder te worden, voor hen om naar 14 hardwaredhreads te gaan, betekent dit dat ze het systeem hebben om het te doen, maar dan moet je workloads hebben die nog effectiever over hen splitsen. En dus vinden we eigenlijk dat de overgrote meerderheid van de ontwikkelaars – met hen praten over de hun keuzes voor lancering – de overgrote meerderheid gaat met de SMT -uitgeschakeld en de hogere klok.”

Er zijn aanpassingen aan de CPU -kern – specifiek voor beveiliging, kracht en prestaties, en met 76 MB SRAM over de hele SOC, is het redelijk om aan te nemen dat de gigantische L3 -cache in desktop Zen 2 -chips enigszins is verminderd. De exacte Same Series X-processor wordt gebruikt in de project Scarlett Cloud-servers die de XCloud-modellen op Xbox One Serren worden vervangen die worden gebruikt die worden gebruikt. Voor dit doel is AMD gebouwd in EEC-foutcorrectie voor GDDR6 zonder prestatieboete (er bestaat eigenlijk niet zoiets als EEC-compatibele G6, dus AMD en Microsoft rollen hun eigen oplossing), terwijl virtualisatiefuncties ook zijn opgenomen. En dit leidt ons door naar ons eerste micr-drop-moment: de Series X-processor is in staat om vier Xbox One-spelsessies tegelijkertijd op dezelfde chip te draaien en bevat een nieuwe interne video-encoder die zes keer zo snel is als hoe meerlatente, externe encoder die wordt gebruikt op huidige XCloud -servers.

Maar tot nu toe lag de focus op de GPU, waar Microsoft 12 terraflops van rekenprestaties heeft geleverd via 3328 shaders toegewezen aan 52 rekeneenheden (van 56 in totaal op silicium, vier gehandicapten om de productieopbrengst te verhogen) die op eenaanhoudende, vergrendelde 1825MHz. Nogmaals, Microsoft benadrukt het punt dat frequenties consistent zijn op alle machines, in alle omgevingen. Er zijn geen boostklokken met Xbox -serie X.

“12 tflops was ons doel vanaf het begin. We wilden een minimale verdubbeling van de prestaties via Xbox One X om onze 4K60- en 120 -doelen te ondersteunen. En we wilden dat verdubbeling om uniform op alle spellen toe te passen, “legt Andrew Goossen uit. “Om dit te bereiken, stellen we een doelwit van 2x de ruwe tflops van prestaties, wetende dat architecturale verbeteringen de typische effectieve prestaties veel hoger zouden maken dan 2x. We stellen ons doel als een verdubbeling van ruwe tflops van prestaties voordat architecturale verbeteringen zelfs werden overwogen – om een paar redenen. Hoofdzakelijk definieerde het een gewaagde doelwit voor stroomverbruik en definieerde zo onze hele systeemarchitectuur.

“Maar ook, in de vroege stadia van het ontwerp, is het moeilijk voor ons om de verhoging van architecturale verbeteringen in onze slechtste gevallen nauwkeurig te voorspellen. Onze bar was in alle gevallen een verdubbeling, niet alleen een gemiddelde. Dus de meest praktische technische manier om te zorgen voor baseline 2x verbetering in de slechtste gevallen die in alle games zijn vastgelegd, was om een doel te stellen van twee keer de ruwe Tflops -prestaties. Dus toen hebben we onze inspanningen geconcentreerd om de effectieve prestaties nog hoger te maken met architecturale verbeteringen en nieuwe functies.”

Xbox -serie X
Xbox One X
Xbox One s
CPU

GPU

Sterfgrootte

Proces

Geheugen

Geheugenbandbreedte

Intern geheugen

IO -doorvoer

Uitbreidbare opslag

Externe opslag

Optische drive

Prestatiedoelstelling

8x Zen 2 cores op 3.8GHz (3.6GHz met smt)	8x aangepaste Jaguar -kernen op 2.13 GHz	8x aangepaste Jaguar -kernen op 1.75 GHz
12 tflops, 52 cus op 1.825 GHz, Custom RDNA 2	6 tflops, 40 cus op 1.172GHz, aangepaste GCN + Polaris -functies	1.4 Tflops, 12 Cus bij 914MHz, Custom GCN GPU
360.45 mm2	366.94 mm2	227.1 mm2
TSMC 7nm verbeterd	TSMC 16nmff+	TSMC 16nmff
16 GB GDDR6	12 GB GDDR5	8GB DDR3, 32MB ESRAM
10 GB bij 560 GB/s, 6 GB bij 336 GB/S	326 GB/S	68 GB/s, ESRAM op 219 GB/s
1TB Aangepaste NVME SSD	1TB HDD	1TB HDD
2.4 GB/s (RAW), 4.8 GB/s (gecomprimeerd)	120 mb/s	120 mb/s
1 TB uitbreidingskaart	–	–
USB 3.2 HDD -ondersteuning	USB 3.2 HDD -ondersteuning	USB 3.2 HDD -ondersteuning
4K UHD Blu-ray Drive	4K UHD Blu-ray Drive	4K UHD Blu-ray Drive
4K bij 60 fps – tot 120 fps	4K bij 30 fps – tot 60 fps	1080p bij 30 fps tot 60 fps

We hebben gedemonstreerd In de maanden dat AMD’s RDNA -architectuur aanzienlijk meer ‘prestaties voor uw terflop’ biedt, Vanwege het radicale nieuwe ontwerp in combinatie met veel hogere klokken (de serie X GPU rijdt met een frequentievoordeel van 56 procent ten opzichte van Xbox One X), maar er zijn multiplicatoren die van kracht moeten worden door het gebruik van nieuwe functies gebakken in deOntwerp zoals schaduw met variabele snelheid, die in feite probeert om de renderingprecisie te vergroten en te verminderen op basis van zichtbaarheid.

Zelfs basishavens die nauwelijks een van de nieuwe functies van de serie X gebruiken, leveren echter indrukwekkende resultaten op. Mike Rayner en Colin Penty van de coalitie toonden ons een serie X -conversie van Gears 5, geproduceerd in slechts twee weken. De ontwikkelaars werkten met Epic Games om UE4 te laten werken op Series X en hebben vervolgens alle interne kwaliteitsvoorinstellingen geslagen aan het equivalent van PC’s Ultra, met verbeterde contactschaduw en UE4’s gloednieuwe (software-gebaseerde) Ray Traced Screen-Space Globalverlichting. Bovendien werden de tussenfilmpjes van Gears 5 – uitgevoerd op 30 fps op Xbox One X – verhoogd tot een vlekkeloze 60 fps. We zullen hier binnenkort meer over behandelen, maar er was één verrassende afhaalmaaltijden-we kregen benchmarkresultaten te zien dat, op deze twee weken oude, niet-geoptimaliseerde haven, al zeer, zeer vergelijkbare prestaties leveren als een RTX 2080.

“Ik denk dat ten opzichte van waar we ons hebben en gewoon naar onze ervaring met de hardware met deze specifieke game kijken, ik denk dat we echt positief zijn om te zien hoe dit ding presteert, vooral weten hoeveel onaangeboorde prestaties er nog zijnIn de doos gebaseerd op het werk dat we tot nu toe hebben gedaan, “enthousiast Coalition Tech Director Mike Rayner. “Gears 5 zal worden geoptimaliseerd, dus het werk dat je vandaag hebt gezien, zal er zijn, beschikbaar bij de lancering op Xbox Series X. De titel ondersteunt slimme levering, dus als je de titel al in welke vorm dan ook hebt, kun je deze gratis op serie X krijgen.”

Het was een indrukwekkende show voor een spel dat niet eens is begonnen met toegang tot de volgende generatie -functies van de nieuwe GPU. Op dit moment is het moeilijk om het soort verbetering van de visuele kwaliteit en prestaties nauwkeurig te kwantificeren die we in de loop van de tijd zullen zien, want hoewel er duidelijke parallellen zijn met de huidige generatie machines, zorgt de combinatie van nieuwe hardware en nieuwe API’s zorgt voor zeer verschillende workloads om zeer verschillende workloads te makenRen op de GPU. Machine Learning is een functie die we in het verleden hebben besproken, met name met de Turing -architectuur van Nvidia en de DLSS AI van het bedrijf AI UpScaling. De RDNA 2 -architectuur die wordt gebruikt in Series X heeft geen tensor -kernequivalenten, maar Microsoft en AMD hebben een nieuwe, efficiënte oplossing bedacht op basis van de standaard shader -kernen. Met meer dan 12 terraflops van FP32 Compute maakt RDNA 2 ook het dubbele van dat met FP16 (ja, snelle wiskunde is terug). Workloads van machine learning gebruiken echter vaak veel lagere precisie dan dat, dus de rDNA 2 -shaders werden nog verder aangepast.

“We wisten dat veel inferentie-algoritmen slechts 8-bit en 4-bits gehele posities nodig hebben voor gewichten en de wiskundige bewerkingen met die gewichten omvatten het grootste deel van de overhead van de prestaties voor die algoritmen”, zegt Andrew Goossen. “Dus we hebben speciale hardware -ondersteuning toegevoegd voor dit specifieke scenario. Het resultaat is dat Series X 49 tops biedt voor 8-bit gehele bewerkingen en 97 tops voor 4-bits gehele bewerkingen. Merk op dat de gewichten gehele getallen zijn, dus dat zijn tops en geen Tflops. Het netto resultaat is dat serie X ongeëvenaarde intelligentie biedt voor machine learning.”

Andere toekomstgerichte functies maken ook de snit. Nogmaals, vergelijkbaar met de bestaande Turing -architectuur van Nvidia, worden mesh shaders opgenomen in rDNA 2, waardoor een potentieel explosieve verbetering in geometrische details mogelijk is.

“Naarmate GPU’s breder zijn geworden en de computerprestaties zijn toegenomen, is de verwerking van de geometrie steeds meer gebonden geworden op de vaste functie van de vaste functie Triangle Setup en tessellationblokken van de GPU”. “Met Mesh Shading kunnen ontwikkelaars die vaste knelpunten volledig omzeilen door een optioneel alternatief te bieden voor de bestaande delen van de GPU -pijplijn. Naast prestaties biedt Mesh Shading ontwikkelaars flexibiliteit en geheugenbesparingen. Met mesh schaduw kunnen game-ontwikkelaars de details in de vormen en animaties van objecten vergroten en meer complexe scènes maken zonder opoffering aan frame-rate.”

Er is meer. Veel meer. De Series X GPU maakt het bijvoorbeeld mogelijk dat werk wordt gedeeld tussen shaders zonder betrokkenheid van de CPU, waardoor een grote hoeveelheid werk wordt bespaard voor de Zen 2 -kernen, met gegevens die op de GPU zijn overgebleven. De grote innovatie is echter duidelijk de toevoeging van hardware -versnelde ray tracing. Dit is enorm opwindend en bij Digital Foundry hebben we de evolutie van deze nieuwe technologie gevolgd via de DXR en Vulkan-aangedreven games die we hebben gezien op NVIDIA’s RTX-kaarten en de console-implementatie van RT is ambitieuzer dan we mogelijk dachten.

Het splersverschil

RDNA 2 ondersteunt volledig de nieuwste DXR Tier 1.1 Standaard, en vergelijkbaar met de Turing RT-kern, versnelt het het maken van de zogenaamde BVH-structuren die nodig zijn om straalvergang en kruispunten nauwkeurig in kaart te brengen, getest tegen geometrie. Kortom, op dezelfde manier als licht’stuitert’ in de echte wereld, de hardware -versnelling voor ray tracing kaarten doorkruis en snijpunt van licht met een snelheid van maximaal 380 miljard kruispunten per seconde.

“Zonder hardware -versnelling had dit werk in de shaders kunnen worden gedaan, maar zou alleen meer dan 13 Tflops hebben geconsumeerd”. “Voor de Series X wordt dit werk ontlaadd naar speciale hardware en kan de shader parallel blijven lopen met volledige prestaties. Met andere woorden, serie X kan effectief het equivalent van ruim 25 tflops van prestaties tikken terwijl ray tracing.”

Het is echter belangrijk om dit in context te plaatsen. Hoewel workloads tegelijkertijd kunnen werken, is het berekenen van de BVH -structuur slechts één component van de ray tracing -procedure. De standaard shaders in de GPU moeten ook hun gewicht trekken, dus elementen zoals de verlichtingsberekeningen worden nog steeds uitgevoerd op de standaard shaders, waarbij de DXR API nieuwe fasen toevoegt aan de GPU -pijplijn om deze taak efficiënt uit te voeren. Dus ja, RT wordt meestal geassocieerd met een daling van de prestaties en dat wordt overgedragen aan de console -implementatie, maar met de voordelen van een vaste console -ontwerp, moeten we verwachten dat ontwikkelaars agressiever worden geoptimaliseerd en ook moeten innoveren. Het goede nieuws is dat Microsoft toegang op laag niveau mogelijk maakt tot de RT-versnellingshardware.

Start vergelijkingstool

Schakel JavaScript in staat om onze vergelijkingstools te gebruiken.

“[Series X] gaat nog verder dan de pc -standaard om meer kracht en flexibiliteit te bieden aan ontwikkelaars”. “In de traditie van de Grand Console ondersteunen we ook rechtstreeks aan de metaalprogrammering, inclusief ondersteuning voor offline BVH -constructie en optimalisatie. Met deze bouwstenen verwachten we dat Ray Tracing een gebied van ongelooflijke visuals en geweldige innovatie door ontwikkelaars is in de loop van het leven van de console.”

Het bewijs van de pudding is natuurlijk in de proeverij. Tijdens onze tijd op de Redmond -campus liet Microsoft zien hoe volledig de RT -functies van de console zijn door een zeer vroege Xbox -serie X uit te rollen Minecraft DXR Tech Demo, die is gebaseerd op de Minecraft RTX -code We zagen vorig jaar terug bij Gamescom en lijkt erg op elkaar, ondanks dat we op een heel andere GPU rennen. Dit suggereert een soort ironie: basis NVIDIA-code aangepast en uitgevoerd op AMD-sourced ray tracing-hardware binnen serie X. Wat hier indrukwekkend aan is, is dat het volledig padtraced is. Afgezien van de skybox en de maan in de demo die we zagen, zijn er geen gerichte elementen. De gehele presentatie is getraceerd, wat aantoont dat, ondanks de beperkingen van het moeten leveren van RT in een console met een beperkt vermogens- en siliciumbudget, Xbox Series X in staat is om de meest ambitieuze, meest opvallende implementatie van ray -tracing te leveren – en dat doet hetlive.

Minecraft DXR is een ambitieuze verklaring – totale ray tracing, als je wilt – maar we moeten verwachten dat de technologie op heel verschillende manieren wordt gebruikt. “We zijn super enthousiast over DXR en de hardware ray tracing ondersteuning”, zegt Mike Rayner, technisch directeur van de Coalition and Gears 5. “We hebben een aantal op reken gebaseerde ray-tracing in versnellingen 5, we hebben ray-tracaten in de schaduw en de [nieuwe] schermruimte Global Illumination is een vorm van GI op basis van straal getraceerd scherm en dus zijn we geïnteresseerd in hoe de ray tracingHardware kan worden gebruikt om dergelijke technieken te nemen en ze vervolgens naar buiten te verplaatsen om de DXR -kernen te gebruiken.

“Ik denk dat voor ons de manier waarop we erover hebben nagedacht, is als we uitkijken, we denken dat hybride weergave tussen traditionele weergavetechnieken en vervolgens DXR gebruiken – of het nu voor schaduwen of GI is of reflecties toevoegt – dingen zijn die echt kunnenVergroot de scène en [we kunnen] al die chip gebruiken om de beste uiteindelijke visuele kwaliteit te krijgen.”

Efficiëntie in ontwerp

Een van de belangrijkste afhaalrestaurants voor mij over de serie X Silicon is niet alleen de kracht, maar ook de efficiëntie in design. Met alle nieuwe grafische functies en de 12 teraeflops van consistente rekenprestaties, hadden we een monsterlijk groot, onbetaalbaar dure processorontwerp – kortom een zeer dure console. De grootte van de SOC bij 360 mm2 betekent echter dat we een plak silicium hebben dat in werkelijkheid veel kleiner is dan elke speculatieve meting die we kunnen bedenken van eerdere teaser onthult – de 15.3 miljard transistoren betekenen dat we kijken naar iets meer dan twee keer de transistordichtheid die wordt gezien op de 16NMFF Xbox One X -processor, en toch krijgen we aanzienlijk meer dan twee keer de prestaties over de hele linie.

Het bereiken van de prestaties-, kracht- en siliciumgebieddoelen Microsoft voor zichzelf had echter wel wat innovatief denken nodig. Grafische power gaat niet alleen over teraeflops – Compute Power moet worden ondersteund met geheugenbandbreedte, met een unieke uitdaging voor een console. De oplossing van Microsoft voor het geheugensubsysteem zag het een nieuwsgierige 320-bit interface opleveren, met tien 14GBPS GDDR6-modules op het moederbord-zes 2 GB en vier 1GB-chips. Hoe dit allemaal uit elkaar gaat voor de ontwikkelaar is fascinerend.

“Geheugenprestaties zijn asymmetrisch – het is niet iets dat we met de pc hadden kunnen doen”, legt Andrew Goossen uit “10 gigabytes fysiek geheugen [loopt op] 560 GB/s. We noemen dit GPU optimaal geheugen. Zes gigabytes [loopt op] 336 GB/s. We noemen dit standaardgeheugen. GPU optimale en standaardaanbieding identieke prestaties voor CPU -audio en bestand IO. De enige hardwarecomponent die een verschil ziet in de GPU.”

In termen van hoe het geheugen wordt toegewezen, krijgen games in totaal 13.5 GB in totaal, wat alle 10 GB GPU optimaal geheugen omvat en 3.5 GB standaard geheugen. Dit laat 2 achter 2.5 GB GDDR6-geheugen uit het langzamere pool voor het besturingssysteem en de front-end shell. Vanuit het perspectief van Microsoft is het nog steeds een verenigd geheugensysteem, zelfs als de prestaties kunnen variëren. “In gesprekken met ontwikkelaars is het meestal eenvoudig voor games om hun standaard geheugenquota meer in te vullen met CPU, audiogegevens, stapelgegevens en uitvoerbare gegevens, scriptgegevens en ontwikkelaars zoals een dergelijke afweging wanneer het hen meer potentieel geeftBandbreedte, “zegt Goossen.

Het klinkt als een ietwat complexe situatie, vooral wanneer Microsoft zelf al een meer traditionele, bredere geheugeninterface heeft opgeleverd in Xbox One X – maar het idee om met veel snellere GDDR6 -geheugen te werken, presenteerde enkele uitdagingen. “Toen we met het systeemteam spraken, waren er veel problemen rond de complexiteit van signaalintegriteit en wat niet”, legt Goossen uit. “Zoals u weet, met de Xbox One X, gingen we met de 384 [-bit interface] maar met deze ongelooflijke snelheden – 14 Gbps met de GDDR6 – hebben we zo hard gepusht als we konden en we vonden dat 320 een goed compromis wasIn termen van het bereiken van zo hoge prestaties als we konden, terwijl tegelijkertijd het systeem zou bouwen dat daadwerkelijk zou werken en kunnen we daadwerkelijk verzenden.”

Het power -principe wordt dan goed verzorgd, maar het gaat niet alleen om de ruwe rekenprestaties – de functieset is ook cruciaal. Lang geleden in 2016, een jaar voordat het werk werd voltooid op Xbox One X, werkte het Xbox Silicon -team al aan Series X, begon het architecturale werk aan de volgende generatie functies die we eindelijk zullen zien op de markt op Holiday 2020 – A KeenHerinnering aan hoe lang het duurt voordat nieuwe technologie wordt ontwikkeld. Zelfs toen stond Ray Tracing op de agenda – en de behoefte aan een revolutionaire benadering van opslag was ook vereist, die ons allemaal naar het tweede principe van het Series X Hardware Design brengt: een fundamentele verschuiving van mechanische harde schijven, omhelzenin plaats daarvan opslag in vaste toestand.

Waarom snel opslag alles verandert

De specificaties op deze pagina vertegenwoordigen alleen de kleinste fractie van het potentieel van de opslagoplossing die Microsoft heeft ontworpen voor de volgende generatie. In de project Scarlett E3 Teaser van vorig jaar beschreef Jason Ronald – Partner Director of Project Management bij Xbox – hoe de SSD zou kunnen worden gebruikt als ‘virtueel geheugen’, een soort teaser die alleen begint te hint naar de functionaliteit die Microsoft in zijn systeem heeft ingebouwd.

Op het hardwariveau is de aangepaste NVME -drive heel, heel anders dan een andere soort SSD die je eerder hebt gezien. Het is korter, om te beginnen, meer presenteren als een geheugenkaart van oude. Het is ook nogal zwaar, waarschijnlijk tot aan de vaste metaalconstructie die fungeert als een koellichaam die silicium moest verwerken dat 3 consumeert.8 watt macht. Veel pc -SSD’s ‘vervagen’ in prestatieverwaarden als ze opwarmen – en vergelijkbaar met de CPU- en GPU -klokken, was dit gewoon niet acceptabel voor Microsoft, die geloven dat consistente prestaties over de hele linie een must zijn voor het ontwerp van hun consoles.

De vormfactor is schattig, de 2.4GB/s gegarandeerde doorvoer is indrukwekkend, maar het zijn de software -API’s en aangepaste hardware ingebouwd in de SOC die leveren wat Microsoft als een revolutie beschouwt – een nieuwe manier om opslag te gebruiken om het geheugen te vergroten (een gebied waar geen enkele platformhouder in staat zal zijnOm een meer traditionele generatiesprong te geven). Het idee, in de basisvoorwaarden, is tenminste vrij eenvoudig – het spelpakket dat op de opslag staat, wordt in wezen een uitgebreid geheugen, waardoor 100 GB aan game -activa op de SSD kan worden opgeslagen, direct toegankelijk is voor de ontwikkelaar. Het is een systeem dat Microsoft de snelheidsarchitectuur noemt en de SSD zelf is slechts een deel van het systeem.

“Ons tweede component is een high-speed hardware-decompressieblok dat meer dan 6 GB/s kan leveren,” onthult Andrew Goossen. “Dit is een speciaal siliciumblok dat decompressie werkt van de CPU en is gekoppeld aan de SSD, zodat decompressie nooit een knelpunt is. De Decompression -hardware ondersteunt ZLIB voor algemene gegevens en een nieuwe compressie [System] genaamd BCPack die is afgestemd op de GPU.”

De uiteindelijke component in het Triumvirate is een uitbreiding van DirectX – DirectStorage – een noodzakelijke upgrade -lager in gedachtenOverhead, die DirectStorage terugbrengt tot slechts een tiende van enkele kern.

“Plus het heeft andere voordelen,” enthousiast Andrew Goossen. “Het is minder latent en het bespaart een hoop CPU. Met de beste concurrerende oplossing vonden we dat het doen van decompressiesoftware die overeenkomt met het SSD -percentage drie Zen 2 CPU -cores hebben geconsumeerd. Als je de IO CPU -bovenhead toevoegt, zijn dat nog twee cores. Dus de resulterende werklast zou vijf Zen 2 CPU -kernen volledig hebben geconsumeerd wanneer het nu slechts een tiende van een CPU -kern kost. Dus met andere woorden, om de prestaties van een serie X op zijn volledige IO -snelheid te evenaren, zou je een pc moeten bouwen met 13 Zen 2 -cores. Dat zijn zeven cores gewijd aan het spel: een voor Windows en Shell en vijf voor de IO en Decompression Overhead.”

Assetstreaming wordt naar het volgende niveau gebracht, maar Microsoft was daar niet klaar. Last -Gen, we hebben genoten van een 16x toename van het systeemgeheugen, maar deze keer is het slechts 2x – of slechts 50 procent extra als we Xbox One X als de basislijn beschouwen. Naast het tekenen van zwaarder op de opslag om het tekort te vormen, begon Microsoft een proces van optimaliseren hoe geheugen daadwerkelijk wordt gebruikt, met enkele verrassende verbeteringen.

“We hebben opgemerkt dat meestal slechts een klein percentage van de geheugen die door games is geladen, ooit is toegankelijk”, onthult Goossen. “Deze verspilling komt voornamelijk uit de texturen. Texturen zijn universeel de grootste consumenten van geheugen voor games. Slechts een fractie van het geheugen voor elke textuur wordt echter meestal toegankelijk door de GPU tijdens de scène. De grootste MIP van een 4K -textuur is bijvoorbeeld acht megabytes en vaak meer, maar meestal is slechts een klein deel van die MIP zichtbaar in de scène en dus hoeft alleen dat kleine deel echt te worden gelezen door de GPU.”

Aangezien texturen in grootte zijn geblokkeerd om overeen te komen met 4K -displays, is de efficiëntie in het geheugengebruik geleidelijk erger geworden – iets wat Microsoft kon bevestigen door in speciale monitoringhardware te bouwen in Xbox One X’s Scorpio Engine Soc. “Hieruit vonden we een spel dat doorgaans op zijn best slechts de helft tot een derde van hun toegewezen pagina’s over lange ramen van tijd bezocht”, zegt Goossen. “Dus als een game nooit pagina’s zou moeten laden die uiteindelijk nooit daadwerkelijk worden gebruikt, betekent dat een 2-3x multiplier op de effectieve hoeveelheid fysiek geheugen en een 2-3x multiplier op onze effectieve IO-prestaties.”

Een techniek genaamd Sampler Feedback Streaming – SFS – werd gebouwd om de geheugeneisen van de GPU beter te trouwen, die intelligent laadt in de MIP -gegevens van textuur die eigenlijk vereist is met de garantie van een MIP van lagere kwaliteit die beschikbaar is als de versie van hogere kwaliteit niet gemakkelijk isBeschikbaar, het stoppen van GPU-kraampjes en frame-time spikes. Op maat gemaakte hardware binnen de GPU is beschikbaar om de overgang tussen MIP’s te gladstrijken, op de kans dat de textuur van hogere kwaliteit een frame of twee later aankomt. Microsoft beschouwt deze aspecten van de snelheidsarchitectuur als een echte game-wisselaar en voegt een vermenigvuldiger toe aan hoe fysiek geheugen wordt gebruikt.

De snelheidsarchitectuur vergemakkelijkt ook een andere functie die op papier indrukwekkend klinkt, maar nog opmerkelijker is als je het daadwerkelijk ziet afspelen op de eigenlijke console. Met snelle cv kunnen gebruikers effectief worden tussen opgeslagen gamestatussen, met slechts enkele seconden lading – je kunt het in actie zien in de video hierboven. Wanneer je een game verlaat, wordt System Ram in de cache afgevoerd naar SSD en wanneer je een andere titel krijgt, wordt de cache vervolgens hersteld. Vanuit het perspectief van het spel zelf heeft het geen echt idee wat er op de achtergrond gebeurt – het denkt gewoon dat de gebruiker op de gidsknop heeft gedrukt en het spel kan worden hervat volgens normaal.

We zagen Xbox Series X Hardware Cycling tussen Forza Motorsport 7 draaiend in 4K60 Xbox One X -modus, State of Decay 2, Hellblade en The Cave (een Xbox 360 -titel). Overschakelen tussen Xbox One X -games die op Series X draaien, waren er ongeveer 6.5 seconden vertraging van spel naar spel – wat behoorlijk indrukwekkend is. Microsoft deelde niet de werkelijke grootte van de SSD -cache die wordt gebruikt voor snelle cv, maar zeggen dat de functie minimaal drie series X -games ondersteunt. Rekening houdend met de 13.5 GB beschikbaar voor titels, dat is een fictief maximum van ongeveer 40 GB SSD -ruimte, maar ervan uitgaan. Hoe dan ook, titels die minder geheugen gebruiken – zoals de games die we hebben aangetoond – moeten een lagere voetafdruk hebben, waardoor er meer in de cache kan worden.

De oorlog op inputlag en scherm scheuren

Microsoft’s speed -principe voor Series X factoren ook in een radicale opknapbeurt van invoerverwerking, ontworpen om latentie af te scheren op elk denkbaar deel van de pijplijn van de game – wat betekent dat de tijd die wordt genomen tussen knoppers naar de resulterende reactie op het scherm, aanzienlijk zou moeten verminderen. Microsoft heeft al dynamische latentie -input genoemd, maar onthult nu alleen hoe uitgebreid het werk hier is. Het begint met de Controle Ler, waarbij de typische 8ms -latentie op analoog Controle Ler -invoer wordt nu aanzienlijk verminderd door de meest up -to -date ingangen te verzenden net voordat het spel ze nodig heeft. Digitale ingangen zoals knopdrukken worden tijdgestempeld en naar het spel verzonden, waardoor de latentie wordt verminderd zonder de peiling te vergroten, terwijl USB-verbonden pads digitale ingangen direct naar de console hebben verzonden. Om dit alles te vergemakkelijken, werd de gehele invoersoftware -stapel herschreven, die verdere latentieverbeteringen leverde.

Latentie is een cruciale, maar onzichtbare variabele voor ontwikkelaars om te kampen met en naarmate gamemotoren complexer en paralleler worden, is het niet eenvoudig om extra vertraging bij te houden – iets anders dat Microsoft probeert op te lossen met DLI. “We hebben het voor game-ontwikkelaars gemakkelijker gemaakt om latentie in het spel te optimaliseren. Games op Xbox -uitvoer een identificatie voor elk frame terwijl deze door de motor stroomt, “legt Andrew Goossen uit. “Als het vraagt Controle Ler -invoer, het associeert die frame -ID met de timing van de invoer en wanneer het de weergave voor dat frame voltooit, geeft het die identifier samen met de voltooide voorbufferinformatie aan het systeem. Dus met dit mechanisme kan dit systeem nu de volledige in-game latentie voor elk frame bepalen.”

Microsoft zegt dat het een systeem heeft afgeleverd waarmee ontwikkelaars de ingang van de ingang van de motor net zo gemakkelijk nauwkeurig kunnen volgen als gamemakers de frame-rate kunnen volgen-de metriek is toegevoegd aan de interne prestatieanalysetool, PIX, PIX, Pix. Het laatste element van DLI is de ondersteuning van Xbox Series X voor de nieuwe golf van 120Hz HDMI 2.1 displays die nu markten raken. Het bedrijf is al begonnen met het testen van deze functie bij lagere dan 4K-uitvoerresoluties op ondersteunde HDMI 2.0 schermen via Xbox One S en Xbox One X. Omdat de schermen twee keer zo snel bijwerken als hun 60Hz -equivalenten, moeten gebruikers een snellere respons hebben – een stand van zaken die ook van toepassing moeten zijn op variabele verversingssnelheid (VRR) -modi. Microsoft heeft ook pionier van Allm -modi in zijn bestaande machines, wat betekent dat de console het display kan bevelen om automatisch in de spelmodus te schakelen.

Microsoft heeft ook innovaties gemaakt die mogelijk ook het einde van het scherm van het scherm zien. Meestal wordt het weergeven van een nieuw frame tijdens het scannen gebruikt om de latentie te verminderen. Triple-buffering kan zelfs druppels naar frame-rate, maar kan extra vertraging toevoegen-maar serie X ziet deze situatie evolueren. “We hebben de presentatie -API opnieuw ontworpen die de games gebruiken om hun voltooide frames naar de tv te sturen”, deelt Andrew Goossen. “We hebben de traditionele link tussen dubbele of drievoudige buffering en latentie volledig ontkoppeld. Vroeger was het dat drievoudige buffering goed was om de frame-snelheid te verbeteren toen het spel hun doelframe-rate niet kon behouden, maar drievoudige buffering was slecht omdat het de latentie verhoogde. Maar niet langer. Nu zijn framebuffering en latentie volledig ontkoppeld, games kunnen drievoudige buffering mogelijk maken terwijl ze hun gewenste latentie afzonderlijk specificeren. Zodat de latentie tussen de starttijd van de CPU-frame en de starttijd van de GPU-frame nu kan worden gespecificeerd in microseconden, in plaats van V-syncs.

“Dus, spelontwikkelaars kunnen precies de latentie tussen de CPU en de GPU bellen totdat net voordat Bubbles zich begint te vormen of de GPU inactief kan zijn omdat de CPU het niet snel genoeg voedt – en de runtime biedt uitgebreide latentie feedbackstatistieken voor despel om de dynamische aanpassing te informeren. Met behulp van dit mechanisme kunnen de games dus de latentie in het spel zo nauwkeurig verminderen – en vrij gemakkelijk ook.”

Terwijl verbeteringen en optimalisaties – om nog maar te zwijgen van een nieuwe knop Delen – worden toegevoegd aan de Xbox -serie X Controle Ler, het goede nieuws is dat de DLI -technologie compatibel is met bestaande pads, die moeten worden opgewaardeerd met een eenvoudige firmware -update.

Hoe oudere games beter zullen spelen op serie X

De laatste van de drie principes van Microsoft die de basis vormen van zijn volgende gen-inspanningen is compatibiliteit, een gebied waar het bedrijf opmerkelijke niveaus van fanservice heeft geleverd, omdat Xbox 360 achteruit compatibiliteit werd onthuld aan een ongelooflijk publiek op E3 2015. Het bedrijf heeft al aangekondigd dat de bestaande bibliotheek van Back-Compat Xbox 360 en OG Xbox-games op Series X zullen worden uitgevoerd, terwijl alle bestaande randapparatuur ook zal werken zoals ze zouden moeten (wat gedeeltelijk verklaart waarom Type-A USB wordt gebruikt ophet systeem in tegenstelling tot de nieuwe USB-C-standaard). Dus ja, de belastingwielbelasting is voorbij.

Verder is het Xbox Back-Compat-team hard aan het werk geweest sinds het tekenen van de lijn onder hun Xbox 360 en X-Enhanced Program een tijdje terug. Het is waarschijnlijk geen verrassing om te ontdekken dat serie X technisch gezien de hele Xbox One -catalogus kan uitvoeren, maar deze keer wordt het gedaan zonder emulatielaag – het is ingebakken op het hardwariveau. Games profiteren ook van de volledige CPU- en GPU-klokken van Series X (Xbox One X leverde effectief 50 procent van zijn algemene grafische vermogen voor back-compat), wat betekent dat de meer matte van die prestatiemodi aan veel Xbox One X-games zou moeten worden toegevoegdHopelijk vergrendelt u tot een zijdezacht 60 fps.

Het compatibiliteitsteam staat echter bekend om het duwen van de envelop en een deel van het vroege werk dat we met Series X zagen, is watertanden. Microsoft heeft al verbeterde beeldwedstrijd, gestaagere frame -rate en snellere laadtijden beloofd, maar de vroege demo’s die we zagen zien er nog veelbelovend uit – en het is inderdaad het geval dat hints in Phil Spencer zijn gevallen Recente serie x blogpost zal resulteren in geselecteerde Xbox One -titels die worden uitgevoerd bij hogere resoluties op de nieuwe console. In feite zagen we Gears of War Ultimate Edition werken met een 2x -resolutieschaal op beide assen, waardoor een 1080p -spel helemaal tot in native 4K was. Het is een evolutie van de Heachy -methode Gebruikt om Xbox 360 720p -titels tot volle 4K te brengen, met vaak spectaculaire resultaten. Cruciaal is dat het back -compat -team al het zware tillen op systeemniveau doet – spelontwikkelaars hoeven helemaal niet deel te nemen aan het proces.

Start vergelijkingstool

Schakel JavaScript in staat om onze vergelijkingstools te gebruiken.

“We onderzoeken manieren om misschien een samengestelde lijst met games te verbeteren”, zegt Peggy Lo, lead van compatibiliteitsprogramma’s voor Xbox. “Dingen waar we naar kijken, omvatten het verbeteren van de resolutie voor games, het verbeteren van de framekosten – misschien verdubbelen ze! En de manier waarop we het doen, is echt meerdere methoden verkennen. Dus we wisten wat we aan het doen waren met de Heachy -methode, misschien zullen we het een beetje veranderen, er zijn een paar andere methoden die we verkennen.

“Wat we waarschijnlijk niet gaan doen, is al die methoden vandaag uitleggen, omdat we nog steeds bezig zijn met het uitzoeken welke exacte methode het beste zal zijn voor de serie X, maar ik wil dat je er zeker van bent dat we een oplossing hebbenWe kunnen terugvallen of dat we altijd naar voren zullen blijven duwen.”

Microsoft heeft twee LG OLED -displays opgezet, één lopende versnellingen Ultimate op zijn standaard 1080p op Xbox One X (de game heeft nooit een X -upgrade ontvangen) en bij native 4K op serie X. Debug -gegevens op het scherm onthulden de hoeveelheid render -doelen dat de console met een hogere resolutie liep, samen met de resolutie schaalfactor en de nieuwe native resolutie – in dit geval een schaal van 2.0 en een 3840×2160 pixel tellen. Het idee van het weergeven van een dergelijke precieze schaalfactor deed me afvragen of het daadwerkelijk hoger zou kunnen gaan – of 720p of 900p -titels ook kunnen schalen naar native 4K. Het is een vraag die onbeantwoord bleef, hoewel Lo grinnikte toen ik het vroeg.

Verdere goodies zouden komen – en eigenaren van HDR -schermen zullen dol zijn op de tweede belangrijke functie die ik zag. We kregen de Xbox One X verbeterde versie van Halo 5 te zien die werkt met een zeer overtuigende HDR -implementatie, hoewel 343 industrieën het spel nooit met HDR -ondersteuning hebben verzonden. Microsoft ATG Principal Software Engineer Claude Marais liet ons zien hoe een machine learning-algoritme met behulp van Gears 5’s state-of-the-art HDR-implementatie een volledige HDR-implementatie kan afleiden uit SDR-inhoud op elke back-compat-titel. Het is ook geen nep HDR, Marais heeft een HeatMap-modus uitgerold die piekhelderheid voor elk element op het scherm toont, wat duidelijk aantoont dat hoogtepunten veel verder waren dan de SDR-reeks.

“Het kan theoretisch op alle games worden toegepast, technisch gezien, denk ik dat we nog steeds doorgaan met gebruikerservaringen en dat soort dingen, maar dit is een technische demo”, onthulde Marais. “Dus deze [Halo 5] is vier jaar oud, dus laten we tot het uiterste gaan en naar een spel springen dat nu 19, 20 jaar oud is – en dat is Fusion Frenzy. Destijds is er niets bekend over HDR, niemand wist van HDR-dingen. Games hebben zojuist 8-bits rugbuffers gebruikt.”

Dit was een show-stopmoment. Het was inderdaad Fusion Frenzy – een originele Xbox -titel – uitgevoerd met zijn gebruikelijke 16x resolutie multiplier via Back -Compat, maar deze keer gepresenteerd met een zeer overtuigende, merkbaar echte HDR. Het belangrijkste punt is dat dit wordt voorgesteld als een functie op systeemniveau voor Xbox Series X, die van toepassing zou moeten zijn op alle compatibele games die niet hun eigen op maat gemaakte HDR -modi hebben – en zoals Marais heeft aangetoond, strekt het zich uit over de hele Xbox -bibliotheek.

“Maar je kunt andere dingen bedenken die we zouden kunnen doen,” voegt Marias eraan toe. “Laten we eens kijken naar de toegankelijkheid. Als je mensen hebt die niet goed kunnen lezen of goed zien, wil je waarschijnlijk het contrast verbeteren als er veel tekst op het scherm is. Dat kunnen we gemakkelijk doen. We hebben vanmorgen met iemand gesproken die colourblind is en dat is een geweldig voorbeeld. We schakelen gewoon de LUT in en we kunnen van kleuren veranderen om de aankondiging daar gemakkelijker te ervaren.”

Het is duidelijk dat er veel liefde is voor de Xbox-bibliotheek en dat het back-compat-team enorm enthousiast is over wat ze doen. “Hopelijk realiseer je je dat we hier nog steeds behoorlijk gepassioneerd over zijn”, zegt Peggy Lo. “Het is een hele Persona l -project voor velen van ons en we zijn toegewijd om dit te blijven doen en al je games het beste te laten lijken op serie X.”

Kracht, snelheid, compatibiliteit. Microsoft maakte een overtuigende toonhoogte voor alle fundamentele pijlers van Series X – en opmerkelijk genoeg is er nog meer te delen. Na de eerste presentaties gingen we naar Building 37 op de Microsoft-campus, waar principe-ontwerper Chris Kujawski en zijn collega’s ons een praktische blik gaven in de serie X Hardware, een gedetailleerde afbraak van de interieurcomponenten en alles wat we zouden kunnen willenom te weten over de innovatieve vormfactor, samen met de subtiele, maar effectieve verfijningen die aan de Xbox zijn gemaakt Controle ler. het komt neer op? Er is nog steeds zoveel te delen over Xbox Series X en we kijken ernaar uit om meer te onthullen.

Digital Foundry werd begin maart uitgenodigd voor Microsoft in Redmond WA om de Xbox Series X -specificaties te dekken. Microsoft betaalde voor reizen en accommodatie.