Nowa konsola Microsoftu z technologią Xbox Velocity. Większy poziom głębi i realizmu

Nowa konsola Microsoftu o nazwie Xbox Series X została po raz pierwszy zapowiedziana w połowie marca 2020 r. Urządzenie zostanie wyposażone m.in. w 8-rdzeniowy procesor, wydajny układ graficzny i możliwość obsługi gier w jakości 4K i 120 FPS. Premierę konsoli zapowiedziano pod koniec br.

Xbox Velocity zmieni wrażenia z gry

Teraz na firmowym blogu Jason Ronald, direct of Program Management, Xbox Series X zapowiedział zastosowanie w nowej konsoli technologii o nazwie  Xbox Velocity.

Czytaj więcej: CD Projekt przesuwa premierę „Cyberpunk 2077” o kolejne dwa miesiące

- Kiedy rozpoczynaliśmy projektowanie Xbox Series X naszym celem było zbudowanie najpotężniejszej w historii konsoli wykorzystującej innowacyjne technologie, która zapewnia niespotykaną dotąd wydajność – zaznaczył we wpisie Jason Ronald. - Aby osiągnąć ten cel wiedzieliśmy, że musimy przemyśleć każdy element konstrukcji, przekraczając w ten sposób ograniczenia w zakresie wydajności i budowy tradycyjnego sprzętu gamingowego. Kluczowe znaczenie podczas pracy nad Xbox Series X miało zagwarantowanie graczom doskonałej równowagi pomiędzy mocą, szybkością i wydajnością, przy jednoczesnym nietłumieniu twórczych ambicji najlepszych twórców na świecie.

Microsoft podkreśla, że nadchodzący sprzęt napędza specjalnie zaprojektowany procesor, korzystający z najnowszych architektur Zen 2 i RDNA 2 firmy AMD. Nowy system wbudowany w układ (System On a Chip - SOC) stworzono od podstaw z myślą o prędkości i wydajności, dostarczając moc obliczeniową 12 teraflopów mocy GPU i ponad 4 razy większą moc obliczeniową niż Xbox One X.

Według producenta urządzenie oferuje wysoką przepustowość pamięci wśród wszystkich konsol nowej generacji z 16 GB pamięci GDDR6, w tym 10 GB zoptymalizowanej pod kątem GPU pamięci przy prędkości 560 GB/s.

- Kiedy analizowaliśmy podsystem pamięci masowej stało się jasne, że osiągnęliśmy górne granice tradycyjnej technologii dysków twardych. By zrealizować nasze aspiracje projektowe, musieliśmy radykalnie przemyśleć i zrewolucjonizować podejście do Xbox Series X - tłumaczy Jason Ronald.

Projektowanie gier - nowa jakość

Microsoft zaznacza, że najnowsze tytuły wymagają znacznej ilości danych do stworzenia realistycznej rozgrywki, której będą doświadczać gracze. Dynamiczny rozwój ogromnych i zmieniających się środowisk w grach, światów o wysoce zagęszczonych obszarach i różnorodności zwiększył zapotrzebowanie na dane.

Właśnie z tego powodu producent Xboksa zdecydował się na zastosowanie w najnowszej konsoli rozwiązania o nazwie Xbox Velocity.

- Architektura Xbox Velocity została zaprojektowana jako najlepsze rozwiązanie do strumieniowego przesyłania zasobów gry w Xbox Series X - przekonuje Ronald. - Ta radykalna zmiana tradycyjnego podsystemu I/O wpłynęła bezpośrednio na wszystkie aspekty projektu nowej konsoli. Jeśli nasz specjalnie stworzony procesor jest sercem Xbox Series X, to Xbox Velocity jest jej duszą. Dzięki głębokiej integracji innowacji sprzętowych i programowych, architektura zapewni niespotykane dotąd wrażenia z gier.

Microsoft wyjaśnia, że architektura Xbox Velocity składa się z czterech głównych komponentów: dysku SSD NVME, sprzętowo przyspieszonych bloków dekompresyjnych, nowej warstwy API DirectStorage i Sampler Feedback Streaming (SFS).

Dysk SSD NVME

Podstawą Architektury Xbox Velocity jest dysk SSD NVME 1 TB, zapewniający 2,4 GB/s nieprzetworzonej przepustowości I/O, ponad 40 razy większej niż w Xbox One. Producent tłumaczy, że 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 ma zapewniać spójną i stałą wydajność. Deweloperzy mają gwarantowany poziom wydajności I/O przez cały czas i mogą projektować oraz 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 ma dostarczać 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 elementy mogą być używane równolegle w celu zmniejszenia rozmiaru gry.
Według zapowiedzi zakładając współczynnik kompresji 2:1 Xbox Series X zapewni 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:

Microsoft przypomina, że 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 firma wiedziała, że musi ulepszyć stan obecny, by zapewnić większą kontrolę programistom. Dodała 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 mają gwarantować, że programiści będą mogli w pełni korzystać z wydajności I/O zapewnianej przez zapowiadany sprzęt.

Sampler Feedback Streaming (SFS)

Według Microsoftu to 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 pojawiła się możliwość analizowania wykorzystania pamięci tekstur przez GPU i inżynierowie MS odkryli, 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 inżynierowie byli  w stanie stworzyć i dodać nowe możliwości do procesora graficznego Xbox Series X.

Microsoft podkreśla, że dzięki wzrostowi przepustowości I/O, przyspieszonej dekompresji sprzętowej, DirectStorage oraz znacznej poprawie wydajności oferowanej przez Sampler Feedback Streaming architektura Velocity Xbox pozwala Xbox Series X zapewnić efektywną wydajność, która znacznie wykracza poza specyfikacje sprzętowe.

Umożliwia to natychmiastowy i niskopoziomowy dostęp do ponad 100 GB danych gry przechowywanych na dysku SSD w sytuacjach gdy gra tego wymaga. Te innowacje wprowadzą nowe wrażenia z gry oraz poziom głębi i immersji, w przeciwieństwie do wszystkiego, czego użytkownicy dotychczas doświadczyli w grach.

Czytaj więcej: Playstation 5 z mocnym procesorem i szybkim dyskiem SSD. Będą w niej działać starsze gry