Inside Xbox Series X: les spécifications complètes

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18. mars 2024

44 minutes

Ça y est. Après des mois de bandes-annonces de teaser, articles de blog Et même la fuite occasionnelle, Nous pouvons enfin révéler des faits solides et durs sur Xbox Series X. Nous avons visité le vaisseau-mère de Redmond WA de Microsoft dans la première semaine de mars, nous avons vu l’unité, l’avons gérée, joué dessus et même l’avons construit à partir de ses composants. Nous avons vu le stockage extensible NVME, nous avons eu notre premier goût de rayon de rayon matériel sur la console de nouvelle génération et nous avons vu comment l’un des développeurs les plus talentueux de Microsoft cherche à améliorer l’un des jeux les plus impressionnants techniquement disponibles techniquement disponibleWordle pour la nouvelle Xbox. Nous avons eu un dégustateur de certaines fonctionnalités de compatibilité en arrière brillantes – et oui, Wordle, nous pouvons révéler les spécifications officielles complètes pour la console Xbox Series X.

Il y a une grande quantité de matériel à partager, mais pour l’instant, nous essaierons de livrer les points clés avec la promesse de beaucoup plus à venir. Dans cette pièce, nous examinerons en profondeur la technologie alimentant la nouvelle machine, et nous révélerons:

Comment la série X est plus de deux fois plus puissante que Xbox One X dans la pratique;
La différence que son tracé de rayons accéléré de matériel fera à l’apparence de vos jeux;
Comment son approche radicale de la mémoire et du stockage rapide pourrait changer la donne – y compris l’incroyable fonctionnalité de CV rapide;
La guerre de Microsoft sur le décalage d’entrée et la déchirure d’écran;
Et quelques fonctionnalités de compatibilité impressionnantes, y compris le HDR automatisé pour les jeux plus anciens!

Tout commence par les trois principes clés sur lesquels la Xbox de prochaine génération est construite: puissance, vitesse et compatibilité. Microsoft a sans doute ses propres messages à partager construits autour de ces piliers, mais ils servent également de base solide pour notre histoire.

À quel point la série Xbox est puissante?

Avec la puissance, tout commence avec le projet Scarlett Soc – Système sur Chip. Le processeur est fabriqué sur une interprétation améliorée du processus 7nm de TSMC, qui, nous comprenons, rassemble un tas d’améliorations à la technologie, mais sans inclure le nouveau 7nm basé sur l’EUV+. La puce elle-même est une tranche de silicium de 360 mm2 (nettement plus petite que nous le pensons), qui associe des versions personnalisées du noyau CPU Zen 2 d’AMD avec 12.155 téraflops de puissance de calcul GPU.

Comme prévu, nous obtenons huit cœurs de processeur et 16 threads, livrés via deux unités quadricoles sur le silicium, avec un noyau CPU (ou deux threads) réservé pour exécuter le système d’exploitation sous-jacent et la « shell » frontal. Microsoft promet une amélioration 4x du débit unique et global sur Xbox One X – et les vitesses du processeur sont impressionnantes, avec un pic 3.Fréquence 8 GHz. C’est à ce moment que SMT – ou Hyper-Threading – est désactivé. Curieusement, les développeurs peuvent choisir de fonctionner avec huit cœurs physiques à l’horloge supérieure, ou tous les noyaux et threads peuvent être activés avec un 3 inférieur.Fréquence 6 GHz. Ces fréquences sont complètement verrouillées et ne s’ajusteront pas en fonction de la charge ou des conditions thermiques – un point Microsoft a souligné plusieurs fois lors de notre visite.

Dans nos tests basés sur PC, le fait d’avoir activé SMT peut fournir jusqu’à 30% – ou plus – de performances supplémentaires dans des applications bien ridées. Cependant, pour les titres de lancement au moins, Microsoft s’attend à ce que les développeurs optent pour le 3 plus élevé.Mode 8 GHz avec SMT handicapé. « Du point de vue d’un développeur de jeu, nous nous attendons à ce que beaucoup d’entre eux s’en tiennent réellement avec les huit cœurs parce que leurs jeux actuels fonctionnent avec la distribution souvent définie sur sept cœurs et sept threads de travailleur », explique Microsoft Technical Fellow and Xbox System Architect Andrew Goossen. « Et donc pour qu’ils aillent plus loin, pour qu’ils aillent à 14 threads matériels, cela signifie qu’ils ont le système pour le faire, mais alors, vous devez avoir des charges de travail qui se divisent encore plus efficacement à travers elles. Et donc nous constatons en fait que la grande majorité des développeurs – parlant avec eux de leurs choix de lancement – la grande majorité va aller avec le SMT handicapé et l’horloge supérieure. »

Une présentation vidéo des spécifications et fonctionnalités de la série X Xbox – et un regard sur une gamme de démos impressionnantes montrant les technologies clés en action.

Il y a des personnalisations au noyau du CPU – en particulier pour la sécurité, la puissance et les performances, et avec 76 Mo de SRAM dans l’ensemble du SOC, il est raisonnable de supposer que le gigantesque cache L3 trouvé dans les puces de bureau Zen 2 a été quelque peu réduite. Le même processeur de la même série X est utilisé dans les serveurs Scarlett Cloud Project qui remplaceront les modèles XCloud basés sur Xbox One S utilisé. À cette fin, AMD a été intégrée à la correction d’erreur EEC pour GDDR6 sans pénalité de performance (il n’y a en fait pas de tel que le G6 compatible EEC, donc AMD et Microsoft lancent leur propre solution), tandis que les fonctionnalités de virtualisation sont également incluses. Et cela nous amène à notre premier moment Mic-Drop: le processeur de la série X est en fait capable d’exécuter quatre sessions de jeu Xbox One S simultanément sur la même puce, et contient un nouvel encodeur vidéo interne qui est six fois plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite que plus vite queEncodeur externe latent utilisé sur les serveurs Xcloud actuels.

Mais jusqu’à présent, au moins, l’accent a été mis sur le GPU, où Microsoft a livré 12 téraflops de performances de calcul via 3328 shaders alloués à 52 unités de calcul (à partir de 56 au total sur le silicium, quatre handicapés pour augmenter le rendement de production) fonctionnant à unSoutenu, verrouillé 1825 MHz. Encore une fois, Microsoft souligne le point que les fréquences sont cohérentes sur toutes les machines, dans tous les environnements. Il n’y a pas d’horloges boost avec Xbox Series X.

« 12 tflops était notre objectif dès le début. Nous voulions un doublement minimum des performances sur Xbox One X pour prendre en charge nos cibles 4K60 et 120. Et nous voulions que le doublement s’applique uniformément à tous les jeux, « explique Andrew Goossen. « Pour y parvenir, nous avons fixé un objectif de 2x les Tflops de performance bruts sachant que les améliorations architecturales rendraient les performances efficaces typiques beaucoup plus élevées que 2x. Nous avons fixé notre objectif comme un doublement des tflops bruts de performance avant que les améliorations architecturales ne soient même prises en compte – pour plusieurs raisons. Principalement, il a défini une cible audacieuse pour la consommation d’énergie et a ainsi défini toute notre architecture système.

« Mais aussi, dans les premiers stades de la conception, il est difficile pour nous de prédire avec précision l’élévation des améliorations architecturales dans nos pires cas. Notre barre était un doublement dans tous les cas, pas seulement une moyenne. Ainsi, le moyen d’ingénierie le plus pratique pour assurer une amélioration de la ligne de base 2x dans les pires cas connectés dans tous les jeux était de fixer un objectif de deux fois la performance Tflops bruts. Nous avons donc concentré nos efforts pour rendre les performances efficaces encore plus élevées avec les améliorations architecturales et les nouvelles fonctionnalités. »

Nous avons une pièce distincte couvrant les bases du facteur de forme de la série X – mais en ce moment, voici la console dans sa configuration horizontale.

Xbox Series X
Xbox un x
Xbox One S
CPU

GPU

Taille

Processus

Mémoire

Bande passante de mémoire

Stockage interne

Io débit

Stockage extensible

Stockage externe

Lecteur optique

Cible de performance

8x zen 2 cœurs à 3.8 GHz (3.6 GHz avec SMT)	8x cœurs Jaguar personnalisés à 2.13 GHz	8x cœurs Jaguar personnalisés à 1.75 GHz
12 Tflops, 52 CUS à 1.825 GHz, ADNr personnalisé 2	6 tflops, 40 cus à 1.172 GHz, fonctionnalités GCN + Polaris personnalisées	1.4 Tflops, 12 CUS à 914 MHz, GCN GCN personnalisé
360.45 mm2	366.94 mm2	227.1 mm2
TSMC 7nm amélioré	TSMC 16NMFF+	TSMC 16NMFF
16 Go GDDR6	12 Go GDDR5	8 Go DDR3, 32 Mo esram
10 Go à 560 Go / s, 6 Go à 336 Go / s	326 Go / s	68 Go / s, esram à 219 Go / s
1 To SSD NVME personnalisé	HDD 1 To	HDD 1 To
2.4 Go / s (brut), 4.8 Go / s (compressé)	120 Mo / s	120 Mo / s
Carte d’extension de 1 To	–	–
USB 3.2 support de disque dur	USB 3.2 support de disque dur	USB 3.2 support de disque dur
Drive Blu-ray 4K UHD	Drive Blu-ray 4K UHD	Drive Blu-ray 4K UHD
4K à 60fps – jusqu’à 120fps	4k à 30fps – jusqu’à 60fps	1080p à 30 ips jusqu’à 60fps

Nous avons démontré Au fil des mois, l’architecture d’ADNr d’AMD offre beaucoup plus de «performances pour votre téraflop», En raison de la nouvelle conception radicale en combinaison avec des horloges beaucoup plus élevées (le GPU de la série X fonctionne avec un avantage de fréquence de 56% contre Xbox One X), mais il y a des multiplicateurs qui devraient entrer en vigueur grâce à l’utilisation de nouvelles fonctionnalités cuites dans laconception telle que l’ombrage à taux variable, qui tente essentiellement d’augmenter et de diminuer la précision de rendu basé sur la visibilité.

Cependant, même les ports de base qui utilisent à peine l’une des nouvelles fonctionnalités de la série X fournissent des résultats impressionnants. Mike Rayner et Colin Penty de la coalition nous ont montré une conversion de série X de Gears 5, produite en seulement deux semaines. Les développeurs ont travaillé avec des jeux EPIC pour faire fonctionner UE4 sur la série X, puis ont simplement augmenté tous les préréglages de qualité interne à l’équivalent de l’ultra de PC, ajoutant des ombres de contact améliorées et des rayons de rayon d’écran améliorés d’UE4 (basés sur un logiciel)éclairage. En plus de cela, les coupes de Gears 5 – fonctionnant à 30 ips sur Xbox One X – ont été augmentées à un 60fps sans faille. Nous en couvrirons plus bientôt, mais il y avait un point à emporter surprenant – on nous a montré des résultats de référence qui, sur ce port de deux semaines et non optimisé, offrent déjà des performances très, très similaires à un RTX 2080 RTX 2080.

« Je pense que par rapport à l’endroit où nous sommes et à regarder notre expérience avec le matériel avec ce jeu en particulier, je pense que nous sommes vraiment positifs pour voir comment cette chose fonctionne, en particulier en sachant à quel point les performances inexploitées sont toujours làDans la boîte basée sur le travail que nous avons accompli jusqu’à présent, « Enthousiasme le directeur de la technologie de la coalition Mike Rayner. « Gears 5 sera optimisé, donc le travail que vous avez vu Wordle sera là, disponible au lancement sur Xbox Series X. Le titre prendra en charge la livraison intelligente, donc si vous avez déjà le titre sous quelque forme que ce soit, vous pourrez l’obtenir gratuitement sur la série X. »

Ce fut une performance impressionnante pour un jeu qui n’a même pas commencé à accéder aux fonctionnalités de la prochaine génération du nouveau GPU. À l’heure actuelle, il est difficile de quantifier avec précision le type d’amélioration de la qualité visuelle et des performances que nous verrons au fil du temps, car bien qu’il y ait des parallèles évidents aux machines de génération actuelle, le mélange de nouveaux matériels et de nouvelles API permet aux charges de travail très différentes decourir sur le GPU. L’apprentissage automatique est une fonctionnalité dont nous avons discuté dans le passé, notamment avec l’architecture Turing de Nvidia et le DLSS AI de l’entreprise. L’architecture de l’ADNr 2 utilisée dans la série X n’a pas d’équivalents de base tensor, mais Microsoft et AMD ont trouvé une nouvelle solution efficace basée sur les noyaux de shader standard. Avec plus de 12 téraflops de calcul FP32, l’ADNr 2 permet également le double avec FP16 (oui, les mathématiques rapides sont de retour). Cependant, les charges de travail d’apprentissage automatique utilisent souvent une précision beaucoup plus faible que cela, de sorte que les shaders de l’ADNr 2 ont été encore plus adaptés.

Mana from Heaven pour les ventilateurs de silicium: une visualisation CG de la façon dont les différents composants de la série X SOC sont positionnés dans la puce.

« Nous savions que de nombreux algorithmes d’inférence ne nécessitent que des positions entières 8 bits et 4 bits pour les poids et les opérations mathématiques impliquant ces poids comprennent la majeure partie des frais généraux de performance pour ces algorithmes », explique Andrew Goossen. « Nous avons donc ajouté un support matériel spécial pour ce scénario spécifique. Le résultat est que la série X offre 49 sommets pour les opérations entières 8 bits et 97 hauts pour les opérations entières 4 bits. Notez que les poids sont entiers, donc ce sont des sommets et non des tflops. Le résultat net est que la série X offre une intelligence inégalée pour l’apprentissage automatique. »

D’autres fonctionnalités prospectives font également la coupe. Encore une fois, similaire à l’architecture Turing existante de Nvidia, les shaders de maille sont incorporés dans l’ADNr 2, permettant une amélioration potentiellement explosive des détails géométriques.

« Alors que les GPU sont devenus plus larges et que les performances informatiques ont augmenté, le traitement de la géométrie est devenu de plus en plus lié à la configuration du triangle du sommet du sommet de la fonction fixe et des blocs de piment du GPU », révèle le goossen. « L’ombrage de maillage permet aux développeurs de contourner complètement ces goulots d’étranglement à fonction fixe en fournissant une alternative facultative aux parties existantes du pipeline GPU. En plus des performances, l’ombrage de maillage offre aux développeurs la flexibilité et les économies de mémoire. L’ombrage de maillage permettra aux développeurs de jeux d’augmenter les détails des formes et des animations d’objets et rendent des scènes plus complexes sans sacrifice à la fréquence d’images. »

Il y a plus. Beaucoup plus. Par exemple, le GPU de la série X permet de partager le travail entre les shaders sans implication du CPU, économisant une grande quantité de travail pour les noyaux Zen 2, avec des données restantes sur le GPU. Cependant, la grande innovation est clairement l’ajout de tracé des rayons accélérés du matériel. C’est extrêmement excitant et chez Digital Foundry, nous avons suivi l’évolution de cette nouvelle technologie via les jeux DXR et vulkan que nous avons vus fonctionner sur les cartes RTX de NVIDIA et la mise en œuvre de la console de RT est plus ambitieuse que nous ne le pensons possible.

La différence de traçage des rayons

RDNA 2 prend entièrement le dernier niveau DXR 1.1 standard, et similaire au noyau RT Turing, il accélère la création des structures dits BVH nécessaires pour cartographier avec précision la traversée des rayons et les intersections, testé contre la géométrie. Bref, de la même manière que la lumière «rebondit» dans le monde réel, l’accélération matérielle pour les cartes de traçage des rayons et l’intersection de la lumière à un rythme allant jusqu’à 380 milliards d’intersections par seconde.

« Sans accélération matérielle, ce travail aurait pu être fait dans les shaders, mais aurait consommé plus de 13 Tflops seuls », explique Andrew Goossen. « Pour la série X, ce travail est déchargé sur du matériel dédié et le shader peut continuer à fonctionner en parallèle avec des performances complètes. En d’autres termes, la série X peut appuyer efficacement l’équivalent de bien plus de 25 tflops de performances tandis que le tracé des rayons. »

Il est cependant important de mettre cela en contexte. Alors que les charges de travail peuvent fonctionner en même temps, le calcul de la structure BVH n’est qu’un composant de la procédure de traçage des rayons. Les shaders standard du GPU doivent également tirer leur poids, de sorte que des éléments comme les calculs d’éclairage sont toujours exécutés sur les shaders standard, l’API DXR ajoutant de nouvelles étapes au pipeline GPU pour effectuer cette tâche efficacement. Alors oui, RT est généralement associé à une baisse des performances et qui se comporte à la mise en œuvre de la console, mais avec les avantages d’une conception de console fixe, nous devons nous attendre à voir les développeurs optimiser plus agressivement et aussi pour innover. La bonne nouvelle est que Microsoft permet un accès de bas niveau au matériel d’accélération RT.