Explicamos como funciona a tecnologia Xbox Velocity, o coração do novo console, o Xbox Series X.
Quando a Microsoft decidiu projetar seu novo console, o Xbox Series X, eles aspiravam construir o console mais poderoso já criado, oferecendo todas as inovações tecnológicas disponíveis na geração atual e que fosse capaz de fornecer desempenho consistente e sustentado, independentemente do situação.
Para isso, criaram a tecnologia Xbox Velocity, definida pela empresa como a “alma do console”, e que neste artigo iremos detalhar para desvendar seus segredos.
Para atingir o objetivo descrito acima, a Microsoft sabia que precisava analisar cada componente individual do sistema para superar as limitações de desempenho e design dos consoles tradicionais. O design do Xbox Series X foi fundamental para garantir um equilíbrio perfeito de potência, velocidade, desempenho e resfriamento, garantindo que nenhum componente limitaria o desempenho de outros, tornando assim possível fornecer experiências de jogo no seu melhor, algo isso não era possível nas gerações anteriores de consoles.
É assim que a tecnologia Velocity funciona no Xbox Series X
Hardware Xbox Series X e arquitetura Velocity
No coração do console está um processador personalizado que aproveita as arquiteturas RDNA 2 e Zen 2 mais recentes da AMD, oferecendo desempenho de mais de 12 TFLOPs de GPU e quatro vezes mais potência de CPU do que o Xbox One X.
O Xbox Series X oferece a maior largura de banda de memória de qualquer console de próxima geração, com 16GB GDDR6 e incluindo 10GB de memória otimizada por GPU a 560GB / s de largura de banda para manter o processador ‘ligado’ sem qualquer gargalo.
À medida que analisavam o subsistema de armazenamento, ficou claro para eles que haviam atingido o limite da tecnologia e, para cumprir suas aspirações de design, tiveram que repensar radicalmente e revolucionar a abordagem do Xbox Série X de como agrupar CPU, GPU, memória e armazenamento para trabalhar em uníssono sem gargalos.
Xbox Velocity, a alma do Xbox Series X
A arquitetura Xbox Velocity foi projetada como a solução definitiva para streaming de ativos de jogos na próxima geração de consoles Microsoft. Isso representa uma mudança radical no subsistema de E / S e afeta diretamente todos os aspectos do design do console. Nas palavras da Microsoft, se o processador é o coração do console, a arquitetura Velocity é sua alma.
Essa arquitetura consiste em quatro componentes fundamentais, que veremos a seguir.
O SSD NVMe personalizado
A base da arquitetura do Velocity é o SSD NVMe personalizado de capacidade de 1 TB, que oferece 2,4 GB / s de largura de banda bruta, 40x mais rápido do que o Xbox One X. Os SSDs tradicionais usados em PCs normalmente diminuem conforme sua temperatura aumenta, mas isso O SSD foi projetado para oferecer desempenho consistente e sustentado, em vez de desempenho máximo. Em outras palavras, a Microsoft preferiu um SSD que nem sempre está funcionando em capacidade total, mas degrada seu desempenho, e eles preferiram optar por um desempenho um pouco inferior para que seja sempre constante.
É assim que a tecnologia Velocity funciona no Xbox Series X
Desta forma, os desenvolvedores têm um nível garantido de desempenho de I / O em todos os momentos, para que possam otimizar seus jogos de acordo, removendo as barreiras e restrições com as quais eles precisam lidar hoje. Esse mesmo nível de desempenho consistente e sustentado também se aplica ao cartão de armazenamento externo da Seagate, garantindo que o usuário terá exatamente a mesma experiência de jogo, seja usando-o ou o armazenamento interno do console.
Descompressão acelerada por hardware
Ativos e pacotes de jogos são compactados para otimizar os tempos de carregamento e a quantidade de armazenamento que cada jogo precisa. Apresentando suporte à descompressão acelerada por hardware (LZ), bem como um novo algoritmo proprietário projetado especificamente para dados de textura chamado BCPack, o Xbox Series X oferece o melhor dos dois mundos para que os desenvolvedores obtenham economias massivas sem perda de qualidade ou desempenho.
Uma vez que os dados de textura compreendem uma porção significativa do tamanho total de um jogo, ter um algoritmo especificamente projetado e otimizado para isso permite que seja usado em paralelo com o descompressor LZ, reduzindo muito o tamanho dos jogos sem reduzir o desempenho.
Assumindo uma taxa de compressão de 2 para 1, o Xbox Series X oferece um desempenho efetivo de 4,8 GB / s no título, aproximadamente 100 vezes mais do que a geração anterior de consoles. Para oferecer níveis de desempenho de descompressão no nível do software, seriam necessários mais de 4 núcleos de CPU Zen 2, que desta forma estão disponíveis para outros fins.
Nova API DirectStorage
A API de I / O de arquivo padrão tem mais de 30 anos e praticamente não mudou desde então, enquanto a tecnologia de armazenamento tem feito avanços significativos desde então. Analisando os padrões de acesso aos dados do jogo, bem como os mais recentes avanços de hardware com a tecnologia SSD, a Microsoft sabia que precisava avançar nesse sentido para colocar mais controle nas mãos dos desenvolvedores.
É assim que a tecnologia Velocity funciona no Xbox Series X
Portanto, eles adicionaram a nova API DirectStorage da família DirectX, dando aos desenvolvedores um controle muito mais rígido das operações de E / S, permitindo que eles configurem várias filas, priorizem e minimizem a latência. É uma API de baixo nível que garante que você possa aproveitar ao máximo o desempenho de E / S do console, praticamente eliminando o tempo de carregamento em jogos.
Sampler Feedback Streaming (SFS)
Esta é uma inovação completamente nova baseada em outros avanços na arquitetura Xbox Velocity. As texturas do jogo são otimizadas em diferentes níveis de detalhe e resolução, chamados de mapas MIP, e podem ser usados durante a renderização com base em quão próximo ou distante um objeto está do jogador. Conforme o jogador se aproxima do objeto, a resolução da textura aumenta para fornecer os detalhes mais nítidos. No entanto, esses mapas MIP requerem uma quantidade significativa de memória, então, quando o jogador se afasta, a resolução é reduzida para liberar recursos.
Graças ao hardware especializado que o Xbox One X possui, eles foram capazes de analisar o uso de memória das texturas pela GPU e viram que muitas vezes era menos de 1/3 dos dados necessários para ser carregado na memória. Com esses dados, eles foram capazes de criar e adicionar novos recursos à GPU Xbox Series X para que pudessem carregar apenas subporções de um nível de MIP na memória, sob demanda, bem a tempo de quando a GPU solicitasse os dados. Em outras palavras, otimiza os dados que a GPU gerencia muito para melhorar o desempenho.
Como você pode ver, por meio do aumento maciço no desempenho de I / O do console, descompressão acelerada por hardware, API DirectStorage e aumentos significativos na eficiência da GPU, a arquitetura Xbox Velocity permite que o Xbox Series X forneça um desempenho bruto muito maior do que o indicado por suas especificações de hardware.