Architecture Xbox Velocity : un examen plus approfondi de la technologie de nouvelle génération qui fait avancer l’innovation dans le jeu sur Xbox Series X

Lorsque nous avons entrepris de concevoir la Xbox Series X, nous aspirions à construire notre console la plus puissante jamais alimentée par l’innovation de nouvelle génération et offrant des performances constantes et soutenues jamais vues auparavant dans une console sans compromis. Pour atteindre cet objectif, nous savions que nous devions analyser chaque composant du système, pour repousser les limites des performances et de la conception des consoles traditionnelles. Lors de la conception de la Xbox Series X, il était essentiel de garantir un équilibre supérieur entre puissance, vitesse et performances tout en garantissant qu’aucun composant ne restreindrait l’ambition créative des meilleurs créateurs du monde, leur permettant de proposer des expériences de jeu nouvelle génération véritablement transformatrices. possible dans les générations de consoles précédentes.

Au cœur de la Xbox Series X se trouve notre processeur personnalisé tirant parti des dernières architectures RDNA 2 et Zen 2 de nos partenaires AMD pour fournir un processeur de nouvelle génération de premier ordre offrant plus de 12 TFLOP de puissance GPU et plus de 4 fois le CPU puissance de traitement de la Xbox One X. La Xbox Series X inclut la bande passante mémoire la plus élevée de toutes les consoles de nouvelle génération avec 16 Go de mémoire GDDR6, dont 10 Go de mémoire optimisée pour le GPU à 560 Go/s pour maintenir le processeur alimenté sans goulots d’étranglement. Au fur et à mesure que nous analysions le sous-système de stockage, il est devenu clair que nous avions atteint les limites supérieures de la technologie traditionnelle des disques durs et pour répondre à nos aspirations en matière de conception, nous aurions besoin de repenser radicalement et de révolutionner notre approche avec la Xbox Series X.

Renforcer la conception de jeux de nouvelle génération et la vision créative

Les jeux modernes nécessitent une quantité importante de données pour créer les mondes et univers réalistes que les joueurs expérimentent. Pour permettre au processeur de fonctionner à ses performances optimales, toutes ces données doivent être chargées du stockage dans la mémoire. L’explosion d’environnements massifs et dynamiques en monde ouvert et de mondes vivants et persistants avec une densité et une variété accrues n’a fait qu’augmenter la quantité de données requises. Des données de maillage environnemental, des modèles de personnages à polygones élevés, des textures haute résolution, des données d’animation, des fichiers source audio et vidéo et bien plus encore, tous se combinent pour offrir l’environnement de jeu le plus immersif pour le joueur.

Malgré la capacité des moteurs de jeu modernes et des intergiciels à diffuser des actifs de jeu dans la mémoire à partir du stockage local, les concepteurs de niveaux sont encore souvent tenus de créer des voies étroites, des couloirs ou des ascenseurs pour contourner les limites d’un disque dur traditionnel et d’un pipeline d’E/S.. Ces éléments du jeu sont souvent utilisés pour masquer la nécessité de décharger les actifs de la zone précédente de la mémoire tout en chargeant de nouveaux actifs pour l’espace de jeu suivant. Alors que nous discutions des aspirations des développeurs pour leurs titres de nouvelle génération et des limites de la technologie de génération actuelle, ce défi continuerait d’augmenter de façon exponentielle et restreindrait davantage l’ambition de jeux véritablement transformateurs. Ces commentaires ont influencé la conception et le développement de l’architecture Xbox Velocity.

Présentation de l’architecture Xbox Velocity

L’architecture Xbox Velocity a été conçue comme la solution ultime pour le streaming d’actifs de jeu dans la prochaine génération. Cette réinvention radicale du sous-système d’E/S traditionnel a directement influencé tous les aspects de la conception de la Xbox Series X. Si notre processeur conçu sur mesure est au cœur de la Xbox Series X, l’architecture Xbox Velocity en est l’âme. Grâce à une intégration approfondie de l’innovation matérielle et logicielle, l’architecture Xbox Velocity propulsera des expériences de jeu de nouvelle génération comme vous n’en avez jamais vu auparavant.

L’architecture Xbox Velocity comprend quatre composants principaux : notre SSD NVME personnalisé, des blocs de décompression accélérés par le matériel, une toute nouvelle couche d’API DirectStorage et le Sampler Feedback Streaming (SFS).

Plongeons en profondeur dans chaque composant :

• SSD NVME personnalisé : la base de l’architecture Xbox Velocity est notre SSD NVME personnalisé de 1 To, offrant 2,4 Go/s de débit E/S brut, soit plus de 40 fois le débit de la Xbox One. Les SSD traditionnels utilisés dans les PC réduisent souvent les performances à mesure que les températures augmentent ou lors de la maintenance du disque. Le SSD NVME personnalisé de la Xbox Series X est conçu pour des performances constantes et soutenues par opposition à des performances de pointe. Les développeurs ont un niveau garanti de performances d’E/S à tout moment et ils peuvent concevoir et optimiser leurs jeux de manière fiable en supprimant les barrières et les contraintes qu’ils doivent contourner aujourd’hui. Ce même niveau de performances constantes et soutenues s’applique également à la carte de stockage extensible Seagate, vous garantissant ainsi la même expérience de jeu, quel que soit l’emplacement du jeu.
• Décompression matérielle accélérée :Les packages et ressources de jeu sont compressés pour minimiser les temps de téléchargement et la quantité de stockage requise pour chaque jeu individuel. Avec une prise en charge matérielle accélérée du décompresseur LZ standard de l’industrie ainsi qu’un tout nouvel algorithme propriétaire spécialement conçu pour les données de texture nommé BCPack, la Xbox Series X offre le meilleur des deux mondes aux développeurs pour réaliser des économies massives sans perte de qualité ou de performance.. Comme les données de texture représentent une partie importante de la taille globale totale d’un jeu, ayant un algorithme spécialement conçu optimisé pour les données de texture en plus du décompresseur LZ à usage général, les deux peuvent être utilisés en parallèle pour réduire la taille globale d’un package de jeu. En supposant un taux de compression de 2: 1, la Xbox Series X offre une performance d’E / S efficace de 4,8 Go / s au titre, environ 100 fois les performances d’E/S des consoles de la génération actuelle. Pour fournir des niveaux similaires de performances de décompression dans les logiciels, il faudrait plus de 4 cœurs de processeur Zen 2.
• Nouvelle API DirectStorage :Les API d’E/S de fichiers standard ont été développées il y a plus de 30 ans et sont pratiquement inchangées, tandis que la technologie de stockage a fait des progrès significatifs depuis lors. En analysant les modèles d’accès aux données de jeu ainsi que les dernières avancées matérielles avec la technologie SSD, nous savions que nous devions faire progresser l’état de l’art pour donner plus de contrôle aux développeurs. Nous avons ajouté une toute nouvelle API DirectStorage à la famille DirectX, offrant aux développeurs un contrôle précis de leurs opérations d’E/S, leur permettant d’établir plusieurs files d’attente d’E/S, de hiérarchiser et de minimiser la latence d’E/S. Ces API d’accès direct de bas niveau permettent aux développeurs de tirer pleinement parti des performances d’E/S brutes offertes par le matériel, ce qui élimine pratiquement les temps de chargement ou les systèmes de déplacement rapides qui ne sont que cela. .. vite.
• Flux de commentaires de l’échantillonneur (SFS) :Sampler Feedback Streaming est une toute nouvelle innovation construite au-dessus de toutes les autres avancées de l’architecture Xbox Velocity. Les textures de jeu sont optimisées à différents niveaux de détail et de résolution, appelés mipmaps, et peuvent être utilisées lors du rendu en fonction de la distance entre un objet et le joueur. Au fur et à mesure qu’un objet se rapproche du joueur, la résolution de la texture doit augmenter pour fournir les détails et les visuels nets que les joueurs attendent. Cependant, ces mipmaps plus grands nécessitent une quantité importante de mémoire par rapport aux mips de résolution inférieure qui peuvent être utilisés si l’objet est plus éloigné dans la scène. Aujourd’hui, les développeurs doivent charger un niveau mip entier en mémoire même dans les cas où ils ne peuvent échantillonner qu’une très petite partie de la texture globale. Grâce à du matériel spécialisé ajouté à la Xbox One X, nous avons pu analyser l’utilisation de la mémoire de texture par le GPU et nous avons découvert que le GPU accède souvent à moins d’1/3 des données de texture devant être chargées en mémoire. Une seule scène comprend souvent des milliers de textures différentes, ce qui entraîne une perte importante de mémoire efficace et d’utilisation de la bande passante d’E/S en raison d’une utilisation inefficace. Grâce à cette idée, nous avons pu créer et ajouter de nouvelles fonctionnalités au GPU Xbox Series X, ce qui lui permet de ne charger que les sous-parties d’un niveau mip en mémoire, à la demande, juste à temps pour le moment où le GPU a besoin des données. Cette innovation se traduit par environ 2,5 fois le débit d’E/S effectif et l’utilisation de la mémoire au-delà des capacités matérielles brutes en moyenne. SFS fournit un multiplicateur efficace sur la mémoire système disponible et la bande passante d’E/S,

Grâce à l’augmentation massive du débit d’E / S, à la décompression accélérée par le matériel, au DirectStorage et aux augmentations significatives de l’efficacité fournies par Sampler Feedback Streaming, l’architecture Xbox Velocity permet à la Xbox Series X d’offrir des performances efficaces bien au-delà des spécifications matérielles brutes, offrant un, un accès instantané et de bas niveau à plus de 100 Go de données de jeu stockées sur le SSD juste à temps pour le moment où le jeu l’exige. Ces innovations débloqueront de nouvelles expériences de jeu et un niveau de profondeur et d’immersion sans précédent dans le jeu.

Déverrouiller les expériences de nouvelle génération

Qu’est-ce que tout cela signifie pour vous en tant que joueur ? Alors que les développeurs et les sociétés de middleware les plus créatifs de l’industrie ont commencé à explorer ces nouvelles capacités, nous nous attendons à une innovation significative tout au long de la prochaine génération, car cette nouvelle architecture révolutionnaire permet des scénarios entièrement nouveaux jamais considérés comme possibles dans le jeu. L’architecture Xbox Velocity offre un nouveau niveau de performances et de capacités bien au-delà des spécifications brutes du matériel lui-même. L’architecture Xbox Velocity repense fondamentalement la façon dont un développeur peut tirer parti du matériel fourni par la Xbox Series X. Des techniques de rendu entièrement nouvelles à l’élimination virtuelle des temps de chargement, en passant par des mondes vivants plus grands et plus dynamiques où, en tant que joueur, vous pouvez choisissez comment vous voulez explorer, nous ne pouvons pas être plus enthousiasmés par les premiers résultats que nous voyons déjà. De plus, l’architecture Xbox Velocity a ouvert encore plus d’opportunités et permis de nouvelles innovations au niveau de la plate-forme, telles que Quick Resume qui vous permet de reprendre instantanément là où vous vous étiez arrêté sur plusieurs jeux, améliorant ainsi l’expérience de jeu globale pour tous les joueurs sur Xbox Series. X.

Nous avons hâte que les joueurs du monde entier puissent découvrir ces nouvelles expériences de jeu de nouvelle génération sur Xbox Series X pendant les vacances et au-delà. Pour plus d’informations sur l’architecture Xbox Velocity, regardez la vidéo ci-dessus.