Koniec tajemnic. Znamy pełną specyfikację konsoli Xbox Series X

Microsoft zaprosił bardzo wąską grupę dziennikarzy do swojej siedziby, by im jako pierwszym pokazać konsolę Xbox Series X i opowiedzieć o niej ze wszystkimi szczegółami. Sprzęt od dziś nie kryje przed nami niemal żadnych tajemnic. Znamy dokładną specyfikację i możliwości techniczne konsoli, między innymi za sprawą świetnego reportażu ze spotkania od Digital Foundry. Przejdźmy więc od razu do rzeczy.

Układ główny konsoli to układ zaprojektowany wspólnie przez Microsoft i AMD i wyprodukowany przez TSMC w 7-nanometrowym procesie technologicznym. Układ zajmuje powierzchnię 360 mm². Mieści w sobie zmodyfikowane na potrzeby konsoli rdzenie CPU Zen 2 oraz układ graficzny o mocy obliczeniowej 12,155 TFLOPS.

CPU składa się z ośmiu dwuwątkowych rdzeni, podzielonych na dwie czterodzeniowe jednostki. Jeden z rdzeni jest niedostępny dla gier i zarezerwowany całkowicie na działanie systemu operacyjnego konsoli. Microsoft szacuje ich wydajność na czterokrotnie wyższą od rdzeni CPU w konsoli Xbox One X. Ich maksymalne taktowanie to 3,8 GHz z wyłączoną wielowątkowością rdzeni i 3,6 GHz z włączoną. Są to stałe wartości, które nie będą modyfikowane w zależności od obciążenia konsoli. Microsoft spodziewa się, że tryb ośmiordzeniowy z wyższym taktowaniem będzie popularniejszy wśród twórców gier od 16-wątkowego z niższym.

Procesor ma do dyspozycji 76 MB pamięci SRAM, jednak jest ona współdzielona z rdzeniami graficznymi. Układ zawiera też wiele niestandardowych optymalizacji związanych z obsługą pamięci i wirtualizacji, jednak tych nie docenią nabywcy konsoli, a użytkownicy usługi xCloud, która również w przyszłości będzie bazować na tych procesorach. W procesorze znajdziemy też sprzętowy kodek wideo, również zaprojektowany z myślą o xCloud.

Na GPU konsoli składa się 3328 shaderów przypisanych do 52 CU (Compute Units). Wszystkie taktowane są stale, niezależnie od obciążenia, z częstotliwością 1725 MHz. Układ zbudowany jest według architektury AMD RDNA 2. Od samego początku projektowany był z myślą o zapewnieniu 12 TFLOPS mocy obliczeniowej, by poradzić sobie ze szczegółowymi graficznie grami w rozdzielczości 4K przy 60 lub 120 klatkach na sekundę.

Warto mieć na uwadze, że bezpośrednie porównywanie surowej mocy obliczeniowej w TFLOPS jest miarą wysoce nieprecyzyjną. Nowsza architektura układu scalonego oraz usprawnienia w oprogramowaniu układowym sprawiają, że rzeczywiste możliwości graficzne układu są jeszcze wyższe.

Microsoft jednak zaprezentował i to, co dają zwykłe surowe usprawnienia. Gra Gears 5 skompilowana na potrzeby Xbox Series X bez dokonanych żadnych optymalizacji pod nowy sprzęt bez zająknięcia zadziałała na ustawieniach graficznych ultra, zwiększając dwukrotnie liczbę klatek na sekundę. Reporterzy Digital Foundry porównują to, co widzieli, do tego, co jest możliwe na układach graficznych RTX 2080 na PC. A przecież mówimy o grze, której niedbały port był zbudowany w raptem dwa tygodnie.

Dla przykładu Microsoft opowiedział o zwiększaniu efektywnej wydajności przez zmniejszenie precyzji w obróbce obrazu tam, gdzie owa precyzja nie jest wymagana. 12 TFLOPS przy 32-bitowych obliczeniach zmiennoprzecinkowych oznacza, przynajmniej w ramach architektury RDNA 2, dwukrotnie wyższą wartość przy 16-bitowych. Co więcej, niektóre przeliczenia shaderów operować mogą nawet z 8- i 4-bitową dokładnością, co może się przełożyć na wydajność 49 TOPS dla 8-bitowych operacji z 97 TOPS dla 4-bitowych.

Inne wskazane przez Microsoft optymalizacje to między innymi mesh shading, co pozwala na efektywne i wydajne przetwarzanie geometrii obiektów 3D, zwiększając ich dokładność przy relatywnie niewielkim narzucie na GPU. Układ graficzny konsoli może też sterować pracą shaderów, minimalizując konieczne interakcje z CPU, co znacząco go odciąża.

GPU nowego Xboxa jest zgodne z DXR 1.1 API do śledzenia promieni świetlnych i jest w stanie śledzić do 380 mld interakcji świetlnych na sekundę. Poza API twórcy gier będą mieli też bezpośredni dostęp programowy do modułów akcelerujących przetwarzanie śledzenia promieni. Ma to zapewnić twórcom silników graficznych miejsce na innowacje i jeszcze efektywniejsze wykorzystanie sprzętu do bardzo obciążających obliczeń związanych z tą technika generowania obrazu.

Podczas pokazu zademonstrowano bardzo wczesny port Minecrafta w wersji ze śledzeniem promieni. Minecraft sam w sobie może i nie wygląda imponująco, ale to właśnie w tej grze zastosowano technikę śledzenia ścieżek promieni, a więc najbardziej wymagającą dla sprzętu. Mimo tego Xbox Series X poradził sobie z tym bez problemu, choć gra jeszcze nie była pod niego zoptymalizowana – to szybki port na bazie oryginału zbudowanego dla kart RTX firmy Nvidia. Gears 5 było również zademonstrowane, choć ze znacznie uproszczoną metodą ray-tracingu. Biorąc jednak pod uwagę złożoność wizualną gry, rozdzielczość 4K i 60 klatek na sekundę… to musiało robić ogromne wrażenie.

Architektura pamięci konsoli Xbox Series X jest dość nietypowa. Microsoft zdecydował się na dziesięć układów GDDR6 14 Gbps połączonych 320-bitową szyną danych. Jest to sześć dwugigabajtowych układów i cztery jednogigabajtowe. 10 GB pamięci pracuje z przepustowością 560 GB/s i jest to pula mająca być przeznaczana przede wszystkim do przeliczeń graficznych. 6 GB pracuje z przepustowością 336 GB/s. Programiści dostaną do dyspozycji 13,5 GB pamięci, z czego 10 GB tej graficznej i 3,5 GB standardowej. Pozostałe 2,5 GB zarezerwowane jest na potrzeby systemu operacyjnego konsoli.

Pamięć masowa to jednostka NVMe SSD, ale zbudowana w sposób dość odmienny od tego, co znamy ze świata komputerów osobistych. Została zaprojektowana tak, by nie tracić wydajności wraz ze wzrostem temperatury wewnątrz urządzenia. Jej minimalna wydajność to 2,4 GB/s.

To, co jednak jest ciekawe, to możliwość wykorzystania pamięci masowej jako pamięć operacyjną. W pamięci masowej będzie zarezerwowanych 100 GB miejsca, które gra może wykorzystać jako rozszerzenie pamięci operacyjnej. Równie ciekawy jest też wbudowany w pamięć układ scalony, akcelerujący przeliczenia związane z dekompresją danych (format Zlib) odciążając od tego CPU.

Zdecydowano się też pożegnać API do obsługi pamięci, mające już ponad 30 lat. Nowe software’owe API zmniejsza zapotrzebowanie na moc obliczeniową do obsługi takiego przepływu danych. Stara wersja wymagałaby zarezerwowania dwóch rdzeni Zen 2, by poradzić sobie z obsługą przepływu danych. Nowa wersja wymaga 10 proc. jednego rdzenia. Microsoft twierdzi, że tradycyjny PC do obsługi pamięci Xboxa Series X z pełną szybkością musiałby operować na 13 rdzeniach Zen 2: siedem na grę, jeden na Windowsa i pięć na obsługę pamięci masowej.

Xbox Series X będzie sprzedawany z terabajtową pamięcią. Będzie można ją rozszerzać za pomocą dedykowanych konsoli bardzo szybkich kart pamięci, ale też za sprawą złącza USB-A 3.2 również za pomocą zwykłych zewnętrznych dysków. Niestety, te ostatnie będziemy mogli wykorzystać tylko dla gier z Xboxa One, Xboxa 360 i pierwszego Xboxa.

W konsoli znajdziemy też napęd Blu-ray UHD.

Niestety nie wiemy, ile będzie kosztował Xbox Series X, trudno też tę kwotę odgadnąć. Nie znamy też dokładnej daty premiery handlowej konsoli, poza zapewnieniem Microsoftu, że „na Święta Bożego Narodzenia, jeszcze w tym roku”. Nie możemy się już doczekać.