Xbox Velocity Architecture: Ein genauerer Blick auf die Technologie der nächsten Generation, die Gaming-Innovationen auf der Xbox Series X vorantreibt

Als wir uns daran machten, die Xbox Series X zu entwerfen, wollten wir unsere leistungsstärkste Konsole aller Zeiten bauen, die von Innovationen der nächsten Generation angetrieben wird und eine konsistente, anhaltende Leistung bietet, die es noch nie zuvor in einer Konsole ohne Kompromisse gegeben hat. Wir wussten, dass wir jede Komponente des Systems analysieren mussten, um dieses Ziel zu erreichen, um die Grenzen der Leistung und des Designs herkömmlicher Konsolen zu überwinden. Beim Design der Xbox Series X war es entscheidend, sicherzustellen, dass wir ein überlegenes Gleichgewicht zwischen Leistung, Geschwindigkeit und Leistung haben und gleichzeitig sicherzustellen, dass keine Komponente den kreativen Ehrgeiz der weltbesten Entwickler einschränkt und sie befähigt, wirklich transformative Gaming-Erlebnisse der nächsten Generation zu liefern in früheren Konsolengenerationen möglich.

Das Herzstück der Xbox Series X ist unser kundenspezifischer Prozessor, der die neuesten RDNA 2- und Zen 2-Architekturen unserer Partner bei AMD nutzt, um einen erstklassigen Prozessor der nächsten Generation zu liefern, der mehr als 12 TFLOPs GPU-Leistung und mehr als das Vierfache der CPU liefert Rechenleistung der Xbox One X. Xbox Series X bietet die höchste Speicherbandbreite aller Next-Generation-Konsolen mit 16 GB GDDR6-Speicher, einschließlich 10 GB GPU-optimiertem Speicher mit 560 GB/s, um den Prozessor ohne Engpässe zu versorgen. Als wir das Speichersubsystem analysierten, wurde uns klar, dass wir die oberen Grenzen der traditionellen Festplattentechnologie erreicht hatten und wir unseren Ansatz mit der Xbox Series X radikal überdenken und revolutionieren mussten, um unsere Designziele zu erreichen.

Förderung von Game Design und kreativer Vision der nächsten Generation

Moderne Spiele erfordern eine beträchtliche Menge an Daten, um die realistischen Welten und Universen zu erschaffen, die Spieler erleben. Damit der Prozessor mit optimaler Leistung arbeiten kann, müssen alle diese Daten aus dem Speicher in den Speicher geladen werden. Die Explosion massiver, dynamischer Open-World-Umgebungen und lebendiger, persistenter Welten mit erhöhter Dichte und Vielfalt hat die erforderliche Datenmenge nur erhöht. Von Umgebungs-Mesh-Daten, High-Polygon-Charaktermodellen, hochauflösenden Texturen, Animationsdaten, Audio- und Video-Quelldateien und mehr wird alles zusammen kombiniert, um dem Spieler die immersivste Spielumgebung zu bieten.

Trotz der Fähigkeit moderner Spiel-Engines und Middleware, Spiel-Assets aus dem lokalen Speicher in den Arbeitsspeicher zu streamen, müssen Level-Designer immer noch oft schmale Wege, Korridore oder Aufzüge erstellen, um die Einschränkungen einer herkömmlichen Festplatte und I/O-Pipeline zu umgehen. Diese Elemente im Spiel werden oft verwendet, um die Notwendigkeit zu verschleiern, die Assets der vorherigen Zone aus dem Speicher zu entladen, während neue Assets für den nächsten Spielbereich geladen werden. Als wir die Erwartungen der Entwickler an ihre Titel der nächsten Generation und die Grenzen der Technologie der aktuellen Generation diskutierten, würde diese Herausforderung weiterhin exponentiell zunehmen und den Ehrgeiz für wirklich transformative Spiele weiter einschränken. Dieses Feedback beeinflusste das Design und die Entwicklung der Xbox Velocity Architecture.

Einführung in die Xbox Velocity-Architektur

Die Xbox Velocity-Architektur wurde als ultimative Lösung für das Streamen von Spielinhalten in der nächsten Generation entwickelt. Diese radikale Neuerfindung des traditionellen E/A-Subsystems beeinflusste direkt alle Aspekte des Designs der Xbox Series X. Wenn unser kundenspezifischer Prozessor das Herzstück der Xbox Series X ist, ist die Xbox Velocity Architecture die Seele. Durch eine tiefe Integration von Hardware- und Software-Innovationen wird die Xbox Velocity Architecture Gaming-Erlebnisse der nächsten Generation ermöglichen, wie Sie sie noch nie zuvor gesehen haben.

Die Xbox Velocity-Architektur umfasst vier Hauptkomponenten: unsere benutzerdefinierte NVME-SSD, hardwarebeschleunigte Dekomprimierungsblöcke, eine brandneue DirectStorage-API-Schicht und Sampler Feedback Streaming (SFS).

Lassen Sie uns tief in jede Komponente eintauchen:

• Benutzerdefinierte NVME-SSD: Die Grundlage der Xbox Velocity-Architektur ist unsere benutzerdefinierte NVME-SSD mit 1 TB, die einen rohen E/A-Durchsatz von 2,4 GB/s liefert, mehr als das 40-fache des Durchsatzes der Xbox One. Herkömmliche SSDs, die in PCs verwendet werden, reduzieren oft die Leistung, wenn die Thermik zunimmt oder während der Laufwerkswartung. Die benutzerdefinierte NVME-SSD in Xbox Series X ist für konsistente, anhaltende Leistung im Gegensatz zu Spitzenleistung ausgelegt. Entwickler haben jederzeit eine garantierte E/A-Leistung und können ihre Spiele zuverlässig entwerfen und optimieren, indem sie die Barrieren und Einschränkungen beseitigen, die sie heute umgehen müssen. Dasselbe Maß an konsistenter, anhaltender Leistung gilt auch für die erweiterbare Speicherkarte von Seagate, die sicherstellt, dass Sie genau das gleiche Spielerlebnis haben, unabhängig davon, wo sich das Spiel befindet.
• Hardwarebeschleunigte Dekomprimierung:Spielpakete und Assets werden komprimiert, um die Downloadzeiten und den für jedes einzelne Spiel erforderlichen Speicherplatz zu minimieren. Mit hardwarebeschleunigter Unterstützung sowohl für den branchenüblichen LZ-Dekompressor als auch für einen brandneuen, proprietären Algorithmus namens BCPack, der speziell für Texturdaten entwickelt wurde, bietet Xbox Series X Entwicklern das Beste aus beiden Welten, um massive Einsparungen ohne Qualitäts- oder Leistungsverlust zu erzielen. Da Texturdaten einen erheblichen Teil der Gesamtgröße eines Spiels ausmachen, können beide parallel zum Reduzieren der Gesamtgröße eines Spielpakets verwendet werden, da zusätzlich zum Allzweck-LZ-Dekompressor ein speziell für Texturdaten optimierter Algorithmus vorhanden ist. Unter der Annahme eines Komprimierungsverhältnisses von 2:1 liefert die Xbox Series X dem Titel effektive 4,8 GB/s E/A-Leistung. ungefähr das 100-fache der E/A-Leistung in Konsolen der aktuellen Generation. Um eine ähnliche Dekomprimierungsleistung in Software zu liefern, wären mehr als 4 Zen 2-CPU-Kerne erforderlich.
• Neue DirectStorage-API:Standard-Datei-I/O-APIs wurden vor mehr als 30 Jahren entwickelt und sind praktisch unverändert, während die Speichertechnologie seitdem erhebliche Fortschritte gemacht hat. Als wir die Zugriffsmuster auf Spieldaten sowie die neuesten Hardware-Fortschritte mit der SSD-Technologie analysierten, wussten wir, dass wir den Stand der Technik weiterentwickeln mussten, um den Entwicklern mehr Kontrolle zu geben. Wir haben der DirectX-Familie eine brandneue DirectStorage-API hinzugefügt, die Entwicklern eine feinkörnige Kontrolle ihrer E/A-Vorgänge bietet, die es ihnen ermöglicht, mehrere E/A-Warteschlangen einzurichten, Prioritäten zu setzen und die E/A-Latenz zu minimieren. Diese APIs mit direktem Low-Level-Zugriff stellen sicher, dass Entwickler die rohe E/A-Leistung der Hardware voll ausnutzen können, was dazu führt, dass Ladezeiten oder Fast-Travel-Systeme, die genau das sind, praktisch eliminiert werden. .. schnell.
• Sampler-Feedback-Streaming (SFS):Sampler Feedback Streaming ist eine brandneue Innovation, die auf allen anderen Fortschritten der Xbox Velocity-Architektur aufbaut. Spieltexturen werden für unterschiedliche Detailebenen und Auflösungen, sogenannte Mipmaps, optimiert und können während des Renderns verwendet werden, je nachdem, wie nah oder weit ein Objekt vom Spieler entfernt ist. Wenn sich ein Objekt näher an den Spieler heranbewegt, muss die Auflösung der Textur zunehmen, um die gestochen scharfen Details und Bilder bereitzustellen, die Spieler erwarten. Diese größeren Mipmaps erfordern jedoch im Vergleich zu den Mipmaps mit niedrigerer Auflösung, die verwendet werden können, wenn das Objekt in der Szene weiter entfernt ist, eine beträchtliche Menge an Speicher. Heutzutage müssen Entwickler sogar in Fällen, in denen sie möglicherweise nur einen sehr kleinen Teil der Gesamttextur abtasten, einen ganzen Mip-Level in den Speicher laden. Durch spezielle Hardware, die der Xbox One X hinzugefügt wurde, Wir konnten die Nutzung des Texturspeichers durch die GPU analysieren und stellten fest, dass die GPU oft auf weniger als 1/3 der Texturdaten zugreift, die zum Laden in den Speicher erforderlich sind. Eine einzelne Szene enthält oft Tausende verschiedener Texturen, was zu einem erheblichen Verlust an effektiver Speicher- und E/A-Bandbreitennutzung aufgrund ineffizienter Nutzung führt. Mit dieser Erkenntnis konnten wir neue Funktionen für die GPU der Xbox Series X erstellen und hinzufügen, die es ihr ermöglichen, nur die Unterabschnitte eines Mip-Levels bei Bedarf in den Speicher zu laden, genau rechtzeitig, wenn die GPU die Daten benötigt. Diese Innovation führt zu etwa dem 2,5-fachen des effektiven I/O-Durchsatzes und der Speicherauslastung über die reinen Hardware-Fähigkeiten im Durchschnitt hinaus. SFS bietet einen effektiven Multiplikator für verfügbaren Systemspeicher und I/O-Bandbreite,

Durch die massive Steigerung des E/A-Durchsatzes, die hardwarebeschleunigte Dekomprimierung, DirectStorage und die signifikanten Effizienzsteigerungen durch Sampler Feedback Streaming ermöglicht die Xbox Velocity Architecture der Xbox Series X, eine effektive Leistung weit über die reinen Hardwarespezifikationen hinaus zu liefern und direkt zu liefern, sofortiger Low-Level-Zugriff auf mehr als 100 GB an Spieldaten, die auf der SSD gespeichert sind, gerade rechtzeitig, wenn das Spiel dies erfordert. Diese Innovationen werden neue Spielerlebnisse und ein Maß an Tiefe und Immersion freisetzen, wie Sie es noch nie zuvor beim Spielen erlebt haben.

Erschließung von Erfahrungen der nächsten Generation

Was bedeutet das alles für Sie als Gamer? Da die kreativsten Entwickler und Middleware-Unternehmen der Branche damit begonnen haben, diese neuen Möglichkeiten zu erforschen, erwarten wir bedeutende Innovationen in der nächsten Generation, da diese revolutionäre neue Architektur völlig neue Szenarien ermöglicht, die nie zuvor im Gaming für möglich gehalten wurden. Die Xbox Velocity-Architektur bietet ein neues Leistungs- und Leistungsniveau, das weit über die reinen Spezifikationen der Hardware selbst hinausgeht. Die Xbox Velocity Architecture überdenkt grundlegend, wie ein Entwickler die Vorteile der von der Xbox Series X bereitgestellten Hardware nutzen kann. Von völlig neuen Rendering-Techniken über die virtuelle Eliminierung von Ladezeiten bis hin zu größeren, dynamischeren Lebenswelten, in denen Sie als Spieler dies können wählen Sie, wie Sie erkunden möchten, Wir können nicht aufgeregter sein über die ersten Ergebnisse, die wir bereits sehen. Darüber hinaus hat die Xbox Velocity-Architektur noch mehr Möglichkeiten eröffnet und neue Innovationen auf Plattformebene ermöglicht, wie z. B. Quick Resume, mit dem Sie über mehrere Spiele hinweg sofort dort weitermachen können, wo Sie aufgehört haben, wodurch das allgemeine Spielerlebnis für alle Spieler der Xbox-Serie verbessert wird X.

Wir können es kaum erwarten, dass Spieler auf der ganzen Welt diese neuen Spielerlebnisse der nächsten Generation auf Xbox Series X in diesem Urlaub und darüber hinaus erleben können. Weitere Informationen zur Xbox Velocity-Architektur finden Sie im obigen Video.