درود بر همه .
سرانجام مایکروسافت از ظاهر ، قیمت و مشخصات دو کنسول نسل بعدی خودش به طور کامل رونمایی کرد . در این پست سعی شده تا مشخصات کلی این دو کنسول بررسی شود
موفق باشیم …
***
بعد از کلی شایعه و لیک بلاخره مایکروسافت در طی دو مقاله و یک لایو استریم به دنبال جبران لغو کنفرانس GDC 2020 ، از مشخصات کامل و فنی کنسول نسل نهمی Xbox Series X رونمایی کرد و طرفداران و کاربرانش روبا این کنسول آشناتر از قبل کرد.حالا کاملا میدونیم قراره با چه چیزی طرف باشیم که حداقل روی کاغذ یک هیولا به تمام معناست …
در اینجا مشخصات تایید شده این کنسول رو باهم می بینیم:
سرانجام مایکروسافت از ظاهر ، قیمت و مشخصات دو کنسول نسل بعدی خودش به طور کامل رونمایی کرد . در این پست سعی شده تا مشخصات کلی این دو کنسول بررسی شود
موفق باشیم …
***
بعد از کلی شایعه و لیک بلاخره مایکروسافت در طی دو مقاله و یک لایو استریم به دنبال جبران لغو کنفرانس GDC 2020 ، از مشخصات کامل و فنی کنسول نسل نهمی Xbox Series X رونمایی کرد و طرفداران و کاربرانش روبا این کنسول آشناتر از قبل کرد.حالا کاملا میدونیم قراره با چه چیزی طرف باشیم که حداقل روی کاغذ یک هیولا به تمام معناست …
در اینجا مشخصات تایید شده این کنسول رو باهم می بینیم:
- پردازنده مرکزی : AMD Zen 2 هشت هسته با سرعت کلاک 3.8 گیگاهرتز و در حالت SMT روی 3.6 گیگاهرتز
- پردازنده گرافیکی : از خانواده Navi با معماری RDNA 2.0 شخصی سازی شده با قدرت خام 12.1 ترافلاپس و 52 واحد پردازشی (CU)
- اندازه ی Die کنسول : 360.45mm2360.45mm2
- پروسه ساخت: ساخته شده برپایه ریز تراشه های با لیتو گرافی 7nm شرکت TSMC
- نوع حافظه Ram : از نوع GDDR 6 به این شرح= 10 گیگابایت با پهنای باند 560 گیگابایت بر ثانیه و 6 گیگابایت با پهنای باند 336 گیگابایت برثانیه
- حافظه ی ذخیره سازی داخلی: 1 ترابایت پایه از نوع SSD با فناوری شخصی سازی شده NVMe 2
- توان IO: در حالت خام = 2.4 گیگابایت و درحالت فشرده سازی شده = 4.8 گیگابایت بر ثانیه . با استفاده از بلوک فشرده ساز بیش از 6 گیگابایت بر ثانیه
- اکسپنشن کارت جانبی : 1 ترابایت یا بیشتر ساخت شرکت سیگت
- حافظه ی ذخیره سازی خارجی : پشتیبانی از هارد درایو با USB 3.2
- درایو نوری:4K Blu-ray
مایکروسافت همچنین در 8 سپتامبر سال 2020 از برادر کوچک تر Xbox Series X که (دیجیتال) Xbox Series S نام دارد هم رونمایی کرد.
در اینجا مشخصات کلی این کنسول رو می بینیم:
- پردازنده مرکزی : AMD Zen 2 هشت هسته با سرعت کلاک 3.6 گیگاهرتز و در حالت SMT روی 3.4 گیگاهرتز
- پردازنده گرافیکی : از خانواده Navi با معماری RDNA 2.0 شخصی سازی شده با قدرت خام 4 ترافلاپس و 20 واحد پردازشی (CU)
- پروسه ساخت: ساخته شده برپایه ریز تراشه های با لیتو گرافی 7nm شرکت TSMC
- نوع حافظه Ram : از نوع GDDR 6 به این شرح= 8 گیگابایت با پهنای باند 224 گیگابایت بر ثانیه و 2 گیگابایت با پهنای باند 56 گیگابایت برثانیه
- حافظه ی ذخیره سازی داخلی: 512 گیگابایت پایه از نوع SSD با فناوری شخصی سازی شده NVMe 2
- توان IO: در حالت خام = 2.4 گیگابایت و درحالت فشرده سازی شده = 4.8 گیگابایت بر ثانیه . با استفاده از بلوک فشرده ساز بیش از 6 گیگابایت( تیپیکال) بر ثانیه
- اکسپنشن کارت جانبی : 1 ترابایت یا بیشتر ساخت شرکت سیگت
- حافظه ی ذخیره سازی خارجی : پشتیبانی از هارد درایو با USB 3.2
- درایو نوری: ندارد
مقایسه ابعاد:
با دیدن این مشخصات آشکار می شود که مایکروسافت اینبار سعی کرده است که اختلاف قدرت را به رقیبانش واگذار نکند و از این نظر پرچم دار نسل باشد اما پشت پرده ی این مشخصات توضیحات بیشتری پنهان شده است و دلایل استفاده از این قدرت را مایکروسافت در بلاگ اکس باکس و سایت یوروگیمر اعلام کرده است.
قدرتمندترین XBOX تاریخ
اوایل پروسه ساخت کنسول بود که تیم اکس باکس مشخص کرده بود که سری اکس باید قوی ترین کنسول این خانواده باشد.تا سررشته این که قدرت را در نسل بعدی چگونه تعریف کند را دردست داشته باشد. نسل های گذشته قدرت به این معنی بود که از گرافیک های دو بعدی به سه بعدی و از استاندارد اچ دی به 4K برسیم اما امروزه گیمر ها بیشتر خواستار اجرای بازی بر روی نرخ تازه سازی 60 فریم بر ثانیه هستند . در نسل حاظر توسعه دهندگان برای رسیدن به این هدف از وضوح تصویر پویا استفاده می کنند که با توجه به محدودیت های سخت افزاری نسل کنونی برای ثابت نگه داشتن نرخ فریم تنها چاره بود.حالا سری اکس اینجاست که نه تنها بازی ها در بهترین شکل خود به نظر برسند بلکه حتی در تجربه گیم پلی نیز بهتر عمل کنند.
جیسون رونالد رئیس مدیریت محصولات اکس باکس دراین باره چنین نظری دارد:
معماری نسل جدید کنسول سطح جدیدی از کارایی را به توسعه دهندگان عرضه میکند تا قادر به ایجاد تصاویر واقع گرا و تجربه ای همه جانبه بشوند که هرگز آن را قبل از این ندیده ایم.از طرفی باید شاهد ورود DirectX به این میدان و اجرای آن روی سخت افزار شرکت AMD باشیم .سباستین نوسبان ازمدیران AMD چنین نظری درباره همکاری شرکت مطبوعش با مایکروسافت طی این مدت15 ساله دارد:
یکی از مهم ترین ویژگی های کنسول اکس باکس سری اکس پشتیبانی از رهگیری پرتو با شتاب دهنده سخت افزاری است که باعث شبیه سازی دقیق تر جزئیات نور وصدا در محیط بیش از آنچه که قبل از این دیده بودیم میشود.برای فهمیدن بهتر این موضوع بهتر است نگاهی به دموی تکنیکی ماینکرفت با این تکنولوژی داشته باشیم.
درتصویر مقایسه ای به میزان فاصله شما از جسم مورد نظر نرمی و یا سختی سایه به شکل پویا تغییر میکند ، در اطراف شعله آتش هم بازتاب و حاله ای گرم را می توانیم ببینیم .حتی ماه هم پرتوهای نور خاص خودش را دارد.رهگیری پرتو از اساس تجربه فعلی ماینکرفت را تغییر میدهد.اینطور که بازیکنان را به درون بازی بکشد و آن هارا غرق در دنیای واقع گرایانه تر آن بکند.
قابل توجه ترین ویژگی ، عبور نور از اجسامی شفاف همچون شیشه بود که به لطف رهگیری پرتو حالا در مسیر خود بازتابی واقعه گرایانه تر از رنگ هارا به همراه خود به چشمان کاربر می رساند. این به شکل زیبایی هنگامی که در حال گذر از یک راهروی روکشی شده با مکعب های شیشه ای رنگین کمانی نشان داده شده است که هرکدام سایه ای رنگی مختص به خود را روی سطح زمین دارند.حال این زیبایی بی اندازه از طریق یکی از موجود ترین ذرات یعنی آب هویدا میشود.آب حالا کاملا شفاف شده است و ذرات تابشی از نور حالا می توانند از آب گذشته و به سطح زیرین آب بروند و آن را روی یک جلبک دریایی در حال انعطاف منعکس کند.
برای پایان دادن به این مبحث ، یکی از اعضای استودیو کوالیشن دمویی از نسخه پورت شده ی Gears 5 روی سری اکس را نشان میدهد.برای پورت سری اکس از تنظیمات الترا که برروی نسخه پی سی موجود است استفاده شده است که شامل تکسچر های با بالاترین کیفیت و مه دود های پویا و همچنین شامل 50 درصد پارتیکل های بیشتر از مقداری که نسخه پی سی به آن ها اجازه می داد ، میشود.آنها همچنین میان پرده های بازی را در رزولوشن 2160p و 60 فریم و گیم پلی بازی را روی حالت 2160p و 100 فریم برثانیه قراردادند . تمام اینها تنها در مدت 2 هفته انجام گرفته بود!
زمان بارگزاری کاهش چشمگیری یافته است ، و تیم در حالی که بعضی ویژگی هایی که در نسخه اکس باکس وان اکس خاموش شده بود را در نسخه سری اکس گنجانده است. که این شامل Contact Shadows (که عمق اضافی به اشیاء اضافه میکند) و همچنین Self-Shadow Lighting که باعث بهبود سایه زنی و نورپردازی برروی اشیائی مثل درخت و گیاهان میشود.
در نهایت تیم اکس باکس مفتخر است که تمامی اینها به طور رایگان از طریق قابلیت Smart Delivery برای دارندگان فعلی بازی که کنسول سری اکس را انتخاب کرده اند در دسترس است.
سرعت را در آغوش بگیرید
اصل بعدی در پیدایش اکس باکس سری اکس، سرعت است.در دستگاه های مدرن امروزی یکی از مهم ترین خواسته های این است که چگونه از یک اپلیکیشن به اپ دیگری پرش کنیم بدون اینکه زمان زیادی را پشت لود شدن آن بگذرانیم .این تیم طراحی معماری کنسول را تحت تاثیر قرار داد درحالی که آنها درحال برنامه ریزی برای حذف صفحه لودینگ بازی ها بودند. در نهایت این موضوع باعث پیدایش ویژگی Quick Resume شد که به سرعت و در عرض چندثانیه بین چند بازی پرش کرده و از آخرین جایی که بازی را قطع کرده ایم بازی را ادامه دهیم.
بهترین راه حل این مسئله استفاده از SSD با یک IO سریع بود اما تیم آنها تنها خواستار سریع لود شدن بازی ها نبود.اینجا معماری ولوسیتی (Velocity) وارد میشود. که شامل ویژگی ها تنگاتنگی بین سخت افزار و نرم افزار میشود و یک معماری انقلابی برای Asset Straming در بازی های محسوب میشود.این باعث بازشدن توانایی هایی خواهد شد که هرگز تا قبل از این در روند توسعه کنسول دیده نشده است.دسترسی فوری به 100 گیگابایت از Asset ها یکی از فواید این معماری است. همه اجزای معماری ولوسیتی همگی ترکیب میشوند تا یک فاکتور تاثیر گذار روی حافظه فیزیکی ایجاد کنند واین به معنای واقعی کلمه بازی را تغییر میدهد.
مایکروسافت CPU را مغز کنسول و GPU را قلب کنسول میداند و معماری جدید ولو سیتی را به عنوان روح کنسول جدید خود مجسم کرده است.
اندرو گوسن یکی از مهندسان فنی اکس باکس می گوید:
یکی از مزایای این معماری مربوط به بزرگترشدن و پر جزئیات شدن جهان های بازی هایی همچون رد دد و فاینال فانتزی و اساسین کرید است که گیمر ها بتوانند آزادانه تر پرسه بزنند و کشف کنند.
برای خلق چنین جهانی که هم بزرگتر باشد و هم در عین حال پویا نیاز بسیاری به افزایش عظیم قدرت پردازش در عین استریم شدن سریع تر Asset بدون از بین رفتن آنها نیاز است.به طور مثال توسعه دهندگان برای اینکه بتوانند مابقی نقشه را بارگزاری کنند از راه هایی مانند قرار دادن بازیکن در یک راه رو یا آسانسور طولانی استفاده می کردند.حال با وجود چنین سرعتی دیگر نیازی به این راه های خلاقانه یا صفحات لودینگ نیازی نیست و با این اوصاف صفحات لودینگ میان بازی حذف میشود و Fast Traveling نیز بی درنگ و سریع انجام خواهد شد.
اکس باکس بعدی دیگر در چه زمینه هایی سریع خواهد بود؟
سرعت SSD تنها دغدغه مهندسان مایکروسافت نبوده و آنها سعی می کنند تا Latency یا تاخیر بین گیمر و کنسول و نمایش گر را کاهش دهند.
اندرو گوسن در این باره می گوید:
این شامل ایجاد فناوری های جدیدی چون Dynamic Latency input (که بر پایه HDMI 2.1 است) و Variable Refresh Rate و Auto Low Latency Mod و نرخ تازه سازی 120 هرتز میشود.تمام اینها با همکاری تولید کنندگان مطرح تلویزیون در سراسر دنیا شکل گرفته تا این اکوسیستم آمادگی پشتیبانی کامل از ویژگی ها اکس باکس سری اکس را داشته باشد.
پشتیبانی از نسل های قبلی
اصل سوم ، سازگاری …
تیم اکس باکس میدانست که طرفداران خواهان بک کومپت دوبرابر آن چیزی که در اکس باکس وان دیدیم هستند.این دیدگاه باعث شد آن ها با تصمیماتی که با سخت افزار و نرم افزار کنسول گرفته بودند کتابخانه ی عظیمی از بازی های XBOX ONE , XBOX 360 و XBOX Orginal را حتی با کیفیتی بهتر روی اکس باکس سری اکس اجرا کنند.
گیمر ها تاثیرات سخت افزار اکس باکس بروی قابلیت پشتیبانی از نسل های قبل را خواهند دید.از سرعت بوت سریع بازی تا بارگزاری های سریع تر ، از اجرا در بالاترین رزولوشن با فریم ریت بالا و ثابت تابهبود در کیفیت تصویر (Image Quality).
تیم بک کومپت هنوز هم در حال امتحان راه های جدیدی برای بهبود کیفیت کتابخانه ساز گاری با نسل قبل روی اکس باکس سری اکس است.
دیگر چه می خواهید؟
اگر اکس باکس دارید پس صاحب بازی هستید ، مبلغی را بهای بازی دادید و قطعا فایل های ذخیره بازی تان را نگه داشته اید. برای این که اکسسوری تان را که شامل کنترلر و هدفون تان هم میشود را بی دردسر به نسل بعدی انتقال دهید تیم اکس باکس قابلیت Smart Delivery را به همین منظور در نظر گرفته است.
اکس باکس سری اکس چقدر قوی هست؟
کنسول در واقع از روند توسعه بهبود یافته 7 nm+ و خود چیپ نیز از یک قطعه سیلیکون به ابعاد 360mm2 بهره می برد. که در مجموع به پردازنده شخصی سازی شده Zen 2 شرکت AMD و پردازنده گرافیکی با قدرت خام 12.1 ترافلاپس مجهز است.
همان طور که انتظار می رفت پردازنده از هشت هسته فیزیکی و 16 رشته پردازشی برخوردار است که توسط دو قطعه 4 هسته ای روی سیلیکون جای گرفته است، که بایک هسته ( یا دو رشته ) که برای پردازش های اساسی سیستم یا همان Shell کنار گذاشته شده است. مایکروسافت قول یک جهش چهار برابری را نسبت به آخرین کنسول خود ، One X ، داده است و درباره ی سرعت CPU نیز شاهد یک پیشرفت چشمگیر خواهیم بود با وجود پیک فرکانس کاری 3.8 GHz .این موضوع زمانی پیش می آید که هایپر تردینگ یا SMT غیرفعال باشد ، با این حال جالب است که توسعه دهندگان قادر به انتخاب این هستند که بازی را برروی هشت هسته فیزیکی برروی بالاترین کلاک خود اجرا کنند یا اینکه همه هسته با تمامی رشته هارا برروی کلاک 3.6 GHz برگزینند.همه ی این کلاک ها به دست مایکروسافت کاملا ثابت نگه داشته شده اند تا مشکلی از نظر گرمایش کنسول پیش رو نباشد.
در PC تست شده توسط ما با فعال بودن SMT حدود 30 درصد بهبود کارایی در برنامه هایی که از تردینگ استفاده مناسبی دارند شاهد بودیم ، هرچند طبق گفته های مایکروسافت حداقل توسعه دهنگان برای بازی های زمان عرضه از حالت SMT غیرفعال برای دستیابی به کلاک حداکثری استفاده می کنند. اندرو گوسن یکی از همکاران معماری کنسول می گوید" اکثر توسعه دهنگان وابسته به همه ی هشت هسته هستند زیرا بازی های کنونی آنها با توزیع بر هفت هسته و هفت رشته درحال اجرا هست ." " وخب این برای آنها باید گسترده تر شود پس برای آنها 14 رشته خواهد بود ... ما با آنها در ارتباط بودیم و اکثر آنها خواستار حالت غیر فعال SMT بودند تا کنسول در بالاترین کلاک خود کار کند"
شخصی سازی هایی برای پردازنده کنسول صورت گرفته است ، خاصا برای امنیت ، قدرت و کارایی وبا 76 مگابایت حافظه سریع SRAM بین کل SOC معقول به نظر میرسد که حافظه غول پیکر کش L3 موجود در پردازنده های Zen2 رایج ، در اینجا تا حدودی کاهش داشته باشد. همچنین مایکروسافت از سیستم کنسول SX در سرور های پروژه XCloud نیز استفاده کرده است که در هر بلید ( محل قرار گیری واحد های پردازشی ) 4 برد کنسول مذکور قرار می گیرد.
اما حالا کمی درباره GPU کنسول باید بدانیم... جایی که مایکروسافت با 3328 واحد سایه زن و 52 واحد پردازشی -CU- ( در واقع 56 CU که برای جلوگیری از ارور و روند توسعه Yield غیرفعال شده است) و اجرا روی کلاک ثابت و قفل شده ی 1825 مگاهرتز ، قدرت خام 12 ترافلاپسی رو عرضه می کند. مایکرسافت بازهم تاکید میکند که نه بوست مودی وجود دارد و نه کلاک متغییری !
"12 ترافلاپس از همان ابتدا هدف ما بود، ما خواستار این بودیم که حداقل دو برابر عملکرد بهتری نسبت به ONE X و پشتیبانی از حداقل 4K 60FPS و هدفمان 120 FPS را داشته باشیم، و این دوبرابر شدن به طور یکنواخت بر روی همه بازی ها اجرا می شود.برای رسیدن به این ،با 2 برابر شدن قدرت خام ترافلاپس کنسول ، می دانستیم که با بهبود های معماری ، تاثیر را بیشتر از دوبرابر معمول افزایش می دهد،ما این هدف را قبل از اینکه شاهد پیشرفت های معماری پردازنده ها باشیم در نظر گرفته بودیم." اندرو گوسن.
طی ماه ها معماری RDNA شرکت AMD به ما کارکرد بیشتر از ترافلاپ کنونی را.بخاطر ترکیب طراحی جدیدش با کلاک بسیار بالا پیشنهاد می کرد.( سری اکس 56 درصد عملکرد بهتری نسبت به وان اکس در زمینه قدرت GPU دارد) اما فاکتور های دیگری در پشت طراحی کنسول وجود دارد همچون VRS یا نرخ سایه زنی متغیر که اساسا باعث کاهش و یا افزایش میزان دقت رندرینگ بر اساس مقدار میدان دید ( پدیدار بودن اجزا در فضای صفحه) می شود.
اگرچه حتی بازی هایی که به صورت ساده پورت شده اند و به سختی از ویژگی های نسل بعدی پشتیبانی می کنند هم نتایج چشمگیری در نسل جدید ارائه می کنند. نمونه اش بازی Gears 5 که تنها در مدت 2 هفته برای سری اکس پورت شده است که با همکاری EPIC Games ویژگی هایی نظیر Contact Shadow و ویژگی انحصاری آنریل انجین ، ری ترسینگ نرم افزاری Screen Space Global Illiumination را به گیرز 5 آورده اند.
یادگیری ماشینی ویژگی است که در گذشته در مورد آن بحث کرده ایم. به لطف معماری تورینگ Nvidia ما شاهد ویژگی های یادگیری ماشینی همچون تکنیک آپ اسکیل بر اساس هوش مصنوعی DLSS هستیم اما در معماری RDNA 2.0 هیج Tensor Core ای برای انجام این عمل وجود ندارد ، اما مایکروسافت و AMD با یک اثری بدیع آمده اند ، راه حلی موثر که بر اساس هسته های سایه زن استاندارد است. اگر قدرت خام کنسول با معیار FP32 برابر 12 ترافلاپس هست پس با معیار FP 16 دوبرابر آن را ارائه می دهد.هرچند WorkLoad های یادگیری ماشینی با دقت کمتری از آن استفاده می کنند پس سایه زن های RDNA 2 بیشتر تطبیق داده شده اند.
"ما میدانستیم که الگوریتم های استنتاجی تنها نیازمند Integer های 8 bit و 4 bit برای عملیات ها ریاضی و موازین است که موازین بخش عمده از سربار را روی عملکرد الگوریتم ها برخوردار هستند." اندرو گوسن. " خب پس ما پشتیبانی اختصاصی سخت افزاری را برای حل این سناریو اضافه کردیم،نتیجه این شد که سری اکس در حالت 8bit Int معادل 48 TOPS و در حالت 4bit Int معادل 96 TOPS ، عملیات ارائه می دهد. خب پس Integer همان وزنه های گفته شده است.نتیجه خالص این می شود که سریز اکس در بحث یادگیری ماشینی ، هوش بی نظیری از خود نمایش می دهد."
دیگر ویژگی های آینده نگرانه نیز وجود دارند . دوباره همانند کارت های تورینگ انویدیا ، Mesh Shader در معماری RDNA 2.0 گنجانده شده است.که باعث ارائه پیشرفتی بزرگ در جزئیات هندسی می شود.
"مش شیدینگ به توسعه دهندگان اجازه می دهد که گلوگاه های عملکردهای ثابت را با تامین جایگزین ها اختیاری برای بخش های موجود پایپ لاین های GPU کاملا دور بزند، علاوه بر عملکرد ، مش شیدینگ به توسعه دهنگان انعطاف پذیری و صرفه جویی در حافظه را ارائه می دهد.مش شیدینگ باعث ارائه افزایش جزئیات در اشکال و انیمیشن های آبجکت ها و باعث رندر صحنه های پیچیده بدون فدا شدن فریم ریت می شود".
چیزهایی بیش از این ها وجود دارد .به طور مثال ، GPU سری اکس اجازه میدهد وظایف بین شیدر ها بدون تداخل با CPU به اشتراک گذاشته شود، صرفه جویی مقدار زیادی از وظایف برای هسته های zen 2 با داده های موجود در GPU از مزایای آن محسوب میشود.
تفاوتی که رهگیری پرتو ایجاد می کند
معماری RDNA 2.0 به طور کامل از آخرین ردیف از استاندارد DXR 1.1 پشتیبانی میکند و به چیزی که در معماری تورینگ انویدیا وجود دارد شبیه است ، به صورت خلاصه ،به همان روشی که نور در جهان واقعی تابیده میشود ، شتاب دهنده سخت افزاری گذر رهگیری پرتو و تقاطع نور با سرعت 380 بیلیون تقاطع در ثانیه ترسیم می کند.
اندروگوسن در این باره چنین نظری دارد: " بدون شتاب دهنده سخت افزاری ، این کار می توانست درون شیدر ها انجام پذیرد ، اما بیش از 13 ترافلاپس را به تنهایی طلب میکرد ، در کنسول جدید این کار برروی سخت افزار اختصاصی انجام می پذیرد وسایه زن ها می توانند به عملکرد کامل خود همزمان ادامه دهند. به زبان دیگر SX می تواند به طور موثر به عملکرد 25 ترافلاپسی در عین روشن بودن Ray Tracing برسد."
این نکته حائز اهمیت است که هنگام انجام حجم کاری هم زمان محسابه ساختار BVH تنها یکی از اجزا رهگیری پرتو است.شیدر های استاندارد هم وزنه دیگری هستند که باید توسط سخت افزار کشیده شوند پس عناصری مانند المان های نورپردازی هنوز باید برروی سایه زن های استاندارد اجرا شوند. با رابط نرم افزاری DXR که سطح جدیدی از Pipeline هارا اضافه میکند این وظیفه را به صورت موثر انجام می دهد.خب بله RT به طور معمول با ریزش عملکرد مرتبط است و این را به عملکرد کنسول هم منتقل میکند. اما با مزیت طراحی مرتفع شده کنسول همین است و انتظار اینکه توسعه دهندگان با افراط بیشتری بهینه سازی کنند و همچینی دست به نوآوری بزنند می رود.خبر خوب این است که مایکروسافت دسترسی سطح پایینی به شتاب دهنده سخت افزاری RT به آنها داده است.
"سری اکس حتی پارا فراتر از استاندارد رایانه های شخصی در زمینه ارائه قدرت بیشتر و انعطاف پذیری برای توسعه دهندگان، می گذارد." اندرو گوسن
برای نشان دادن عملکرد ری ترسینگ به یکی از دم دست ترین بازی های مایکروسافت پرداختیم یعنی ماینکرفت که برپایه کد های RTX ای است که توسط انویدیا نوشته شده است که واقعا بامزه است که این کد ها برروی سخت افزار AMD کنسول اکس باکس سری اکس اجرا میشود.اما نکته شگفت انگیز این است که این دمو به طور کامل با تکنیک Path Tracing اجرا میشود. جدا از SKYBOX و ماه بازی هیچ اثری از عناصر تکنیک رندر قدیمی rasterization نخواهد بود. در کل همه چیز رهگیری پرتو میشود.این گواه این است که باوجود محدودیت هایی که در ارائه رهگیری پرتو در کنسول با محدودیت قدرت و بودجه سیلیکون وجود دارد اکس باکس سری اکس قادر به اجرا بلند پروازانه ترین و قابل توجه ترین پیاده سازی رهگیری پرتو است و همه اینها به صورت Real Time صورت می پذیرد.
بهره وری در طراحی
مهم ترین نکات کلیدی درباره XSX برای ما درباره سلیکون کنسول تنها قدرت نیست،بلکه بهره وری در طراحی آن است.با وجود قدرت 12 ترافلاپسی کنسول ما پیش بینی هزینه گزافی برای این طراحی پردازنده را داشتیم، به طور خلاصه منظورمان یک کنسول بسیار گران قیمت بود. هرچند اندازه 360 میلی متر مربع به این معنی بود که ما یک قطعه سیلیکون داریم که درواقعیت بسیار کوچک تر ازچیزی بود که ما با بررسی تیزر های پیشین محاسبه کرده بودیم.15.3 میلیارد ترانزیستور آن به این معنی است که ما دوبربرابر چگالی ترانزیستور را به نسبت پردازنده Xbox One X با نود 16 نانومتری داریم.وبا این حال بیش از دوبرابر در عملکرد بهبود داریم.
اگرچه دستیابی به عملکرد ، قدرت و سیلیکونی که مایکروسافت برای خود به عنوان هدف مشخص کرده بود نیازمند بعضی ایده های نوآورانه بود. قدرت گرافیکی تنها مربوط به ترافلاپ نمی شود، قدرت کامپیوتر نیاز به پشتیبانی توسط پهنای باند حافظه دارد، که یک چالش خاص را برای یک کنسول ارائه خواهد داد. راه حل مایکروسافت برای ساب سیستم حافظه ،یک اینترفیس 320 بیت نادر را ارائه می دهد.با ده تا ماژول 14 Gbps نوع GDDR6 برروی یک برد که شش تا با اندازه 2 گیگابایتی و چهارتا 1 گیگابایتی هستند.چگونگی تقسیم شدن همه اینها برای توسعه دهندگان جذاب خواهد بود.
رندری که نمایان گر وضعیت رابط 320 بیت حافظه کنسول است
گوسن توضیح میدهد : " عملکرد حافظه نا متقارن است ، این چیزی نیست که ما توانسته بودیم با یک PC انجامش بدهیم.. 10 گیگابایت از حافظه فیزیکی برروی سرعت 560 گیگبایت برثانیه اجرا میشود.ما این را حافظه بهینه شده برای GPU نامیدیم. 6 گیگابایت از حافظه نیز برروی پهنای باند 336 گیگابایت بر ثانیه اجرا میشود که آن را هم حافظه استاندارد کنسول نامیده ایم. هردوی اینها عملکردی یکسان برای صدا و IO ارائه می دهند.تنها یک تفاوت در موئلفه سخت افزار است که در GPU دیده شده است."
از نظر اختصاص یافتن حافظه، بازی ها در کل 13.5 گیگابایت از این مقدار را دریافت می کنند که شامل 10 گیگابایت حافظه GPU و 3.5 گیگابایت حافظه استاندارد میشود.درنهایت 2.5 گیگابایت هم از Pool ضعیف تر نیز برای اعمال سیستم عامل و Shell سیستم عامل در نظر گرفته شده است. از نگاه مایکروسافت این هنوز یک سیستم حافظه یکپارچه است، حتی اگر عملکرد متفاوت باشد." هنگامی که با توسعه دهندگان گفتگو می کردیم ، معمولا برای بازی ها آسان است که سهم حافظه استاندارد خودرا با CPU ، دیتا صوتی ، داده های پایه ، داده های اجرایی ، داده های اسکریپت پر کنند ، و توسعه دهندگان چنین معامله بلقوه ای را هنگامی که پهنای باند بیشتری دردسترس شان باشد بیشتر می پسندند."
این کمی پیچیده به نظر می رسد، مخصوصا وقتی که خود مایکروسافت پیش تر با One X یک حافظه گسترده تر و سنتی را عرضه کرده بود.اما نکاتی که با کار کردن با حافظه ی سریع تر GDDR 6 وجود دارد چالش هایی نیز به وجود آورده است،" وقتی با تیم سیستم سخن می گفتم مسائل زیادی درباره ی پیچیدگی سیگنال صحیح وجود داشت " گوسن توضیح می دهد: "همانطور که میدانید ، با Xbox One X ، ما به رابط 384 بیت رسیدیم اما در این سرعت شگفت انگیز(14 گیگابایت نوع GDDR6) تا توانسیتم فشار آوردیم و به نظرم رابط 320 سازش خوبی بود از این نظر دست یابی به بالاترین سرعتی که ما قادر بودیم تا در یک زمان هم سیستمی بسازیم که درواقع کار کند و هم قابل عرضه باشد."
اصول قدرت هنوز به خوبی نگه داشته شده است، اما همه چیز تنها به قدرت خام پردازشی ختم نمیشود ( مجموع ویژگی هاست که بسیار مهم است). برگردیم به سال 2016،یکسال پیش از اینکه کار روی وان اکس تکمیل شود، تیم مخصوص سیلیکون Xbox Series X درحال کار کردن برروی این کنسول بود، آغاز کار معماری برروی ویژگی های نسل بعدی که ما نهایتا در تعطیلات 2020 شاهد خواهیم بود نشان میدهد چه قدر طول می کشد تا یک تکنولوژی جدید توسعه یابد. حتی در آن زمان رهگیری پرتو نیز در دستور کار بود و احتیاج به یک رویکرد انقلابی برای ذخیره سازی نیز مورد نیاز بود. همه اینها مارا به اصل دوم معماری کنسول می رساند: یک تغییر بنیادی که بجای استفاده از هارد درایو های مکانیکی از دخیره سازی حالت جامد استفاده میکند.
چرا حافظه سریع همه چیز را تغییر می دهد؟
مشخصاتی که در پایین بازگو خواهیم کرد تنها کسری ناچیزی از راهکار مهندس شده ذخیره سازی مایکروسافت برای نسل بعد را نمایان خواهد کرد.در E3 ای که مایکروسافت از پروژه اسکارلت (Xbox SX کنونی) پرده برداشت جیسون رونالد چگونگی استفاده از SSD به عنوان یک حافظه مجازی (Virtual Memory) را در تیزری نشان داد که تنها سرآغاز چیزی بود که مایکروسافت در درون سیستم ساخته شده خود گنجانده بود.
رابط PCI e 4.0 هردو حافظه های داخلی و خارجی را به پردازنده دستگاه متصل می کند
در سطح سخت افزار NVMe بسیار بسیار متفاوت از چیزی است که تا قبل از این از یک حافظه حالت جامد دیده بودیم.درست همانند CPU و GPU که با بالا رفتن بار باعث ایجاد گرما می شود حافظه های SSD نیز به خنک سازی نیاز دارند که توسط هیت سینک هایی، برای کنترل حرارتی که از قدرت 3.8 واتی می آید ، قادر باشد.اکثر SSD ها با بالا رفتن گرما همانند پردازنده ها از عملکردشان کاسته میشود و این اصلا چیزی نیست که مایکروسافت آن را بخواهد، آن ها معتقدند که عملکرد مداوم در سرتاسر برد کنسول برای طراحی کنسولشان ضروری است.
فرم فاکتور نیز جذاب است، توان تضمین شده 2.4 گیگابایت برثانیه نیز چشمگیر است اما API نرم افزاری و سخت افزار شخصی سازی شده درون SOC است که آنچه که مایکروسافت بر انقلابی بودن آن عقیده دارد را عرضه میکند، روش جدیدی برای تقویت حافظه از طریق ذخیره سازی. ایده ای که حداقل درحالت پایه ، بسیار سرراست است.پکیج بازی که در فضای ذخیره سازی قرار دارد،در اصل به حافظه تعمیم یافته تبدیل میشود که به 100 گیگابایت از Asset های بازی اجازه میدهد تا توسط توسعه دهنده بلافاصله دردسترس باشند.این سیستمی است که مایکروسافت آن را معماری VeloCity ( به معنی سرعت) می نامد و خودSSD تنها بخشی از آن است.
" دومین بخش معماری ما ، یک بلاک فشرده سازی پرسرعت است که می تواندنرخی بیش از 6 گیگابایت در ثانیه را عرضه کند ، این یک بلاک خاص سیلیکونی برای برداشتن سربار اعمال decompression از روی CPU کنسول است و با SSD هماهنگ شده است تا هیچ گلوگاهی وجود نداشته باشد." بلاک فشرده سازی سخت افزاری از Zlib برای دیتا های اصلی و یک سیستم فشرده ساز جدید به نام BCPack ( برای تکسچر ها) پشتیبانی میکند که متناسب با GPU texturesاست که به طور معمول اکثر قریب به اتفاق پکیج های بازی را شامل میشود."- اندرو گوسن
مایکروسافت با همکاری Seagate اکسپنشن کارت هایی با اندازه ای بسیار کوچک با حجم 1 ترابایت به بالار را در نظر گرفته است
تامشکل کمبود حافظه نیز مرتفع شود ( این حافظه ها تا 4.8 گیگابایت سرعت دارند)
موئلفه نهایی برتری یک ابزار تعمیم یافته از DirectX است. Direct Storge یک آپگرید ضروری با در نظر گرفتن این که فایل های موجود پروتوکل های IO که به مدت 30 سال با آن ها درگیر بودیم، به باز سازی نیاز دارند، و در فرم کنونی 2 هسته از پردازنده Zen 2 برای پوشش این سربار لازم میشود، اما با Direct Storge این به یک دهم یک هسته Zen تقلیل می یابد.
" به علاوه این یک مزیت دیگر هم وجود دارد که CPU را نجات میدهد.با بهترین راه حل ،ما فهمیدیم که با انجام decompression نرم افزار برای تطابق سرعت SSD، سه هسته از CPU Zen 2 را درگیر میکند.خب وقتی بار کاری IO را هم اضافه کنیم دو هسته دیگر هم داریم که سرجمع 5 هسته میشود. خب حالا با Direct Storge تنها یک دهم تک هسته zen 2 را درگیر میکند.به زبان دیگر شما برای این که به این عملکرد در اکس باکس سری اکس برسید باید یک PC با 13 هسته Zen 2 داشته باشید، که 7 هسته برای بازی، 1 هسته برای سیستم عامل و Shell و 5 هسته برای فشرده سازی و IO باشد."
استریم Asset ها نیز وارد مرحله جدیدی شده است، اما مایکروسافت کارش اینجا تمام نشده است.نسل قبل ما جهش 16 برابری در سیستم ذخیره سازی داشتیم اما این نسل این مقدار 2 برابر است یا اگر Xbox One X را حالت پایه حساب کنیم 50 درصد.مایکروسافت پروسه بهینه سازی که چگونه، حافظه مورد استفاده قرار میگرد را با چند بهبود متحیر کننده آغاز کرده است.
ما به طور معمول مشاهده کردیم ، تنها درصدی اندک از بازی توسط حافظه بارگزاری میشود که همیشه دردسترس بوده است.این هدردهی در اصل از بافت ها (Texture) ها می آید.بافت ها بزرگترین مصرف کننده گسترده حافظه هستند.با این حال ، تنها کسری از حافظه هنگامی که در صحنه قرار دارد ، در اصل توسط GPU دردسترس است. به طور مثال بزرگترین میپ(mip) یک بافت 4K تقریبا 8 مگابایت یا اغلب بیشتر است اما در اصل تنها بخشی از این تکسچر در صحنه قابل دیدن است پس قاعدتا بخش کوچکی از آن باید توسط GPU خوانده شود."یک تکنیک به نام Simplar FeedBack Streaming ساخته شده ( برای رفع مشکل فوق) تا با درخواست های حافظه از GPU از نزدیک در ارتباط باشیم. مایکروسافت این جنبه را در نظر دارد که معماری Velocity یک تغییر دهنده بازی در این نسل باشد.
معماری ولوسیتی همچنین دیگر ویژگی هایی که روی کاغذ چشمگیر به نظر می آیند را تسهیل میکند اما این هنگامی است که خودشما برروی کنسول بازی میکنید ،قابل لمس تر خواهد بود .Quick Resume به طور موثر به بازیکن این اجازه را می دهد تا آزادانه بین اطلاعات ذخیره شده بازی های خود گردش کند .وقتی شما از بازی خارج میشوید سیستم رم ،اطلاعات آن بازی را درون SSD ذخیره می کند وقتی شما درون عنوان دیگری هستید،بعدا خود کش باز ترمیم میشود.از منظر خودبازی هیچ ایده ای که در پس زمینه چه اتفاقی می افتد وجود ندارد ، بازی به سادگی می انگارد که کاربر روی دکمه Giude را فشرده و بازی فقط به حال Resume معمول رفته است.
ما شاهد چرخش بین 4 بازی که FM7 (4K 60fp ، شماره اول HellBlade و SOD 2 و Cave (بازی XB 360 ) تنها در مدت 6.5 ثانیه بودیم که برای عناوینی که از XBOX ONE X برروی XBOX Series X اجرا میشود کاملا چشمگیر است. مایکروسافت از مقدار کش شده برروی SSD چیزی نگفته است اما این را بیان کردند که حداقل 3 بازی که برای سری اکس ساخته شده باشد می تواند از این ویژگی استفاده کند.
بازی های قدیمی تر چگونه برروی نسل نو بهتر به نظر می آیند؟
سومین و آخرین اصلی که مایکروسافت برای ساخت کنسولش در نظر گرفته ، سازگاری با نسل قبل یا همان ( Backward compatibility ) خودمان است که کاملا باب طبع هواداران کنسول بود و کلید آن از E3 2015 زده شد و شامل کتابخانه گسترده ای از بازی های XBox360 و Xbox Original میشد.
اگر در گذشته بازی های بک کومپت برای اجرا روی وان اکس ، لیبل " X Enhanced" دریافت می کردند اما حالا در سری اکس چنین چیزی وجود ندارد. حالا Series X می تواند بدون هیچ لایه شبیه سازی و حالا با قدرت کامل GPU و CPU خود این کار را انجام دهد ( در وان اکس حدود 50 درصد از قدرت موثر گرافیکی خود را در اختیار این قابلیت میگذاشت) .خب این یعنی اکثر بازی های وان اکس روی نرخ فریم 60 فریم روان اجرا میشوند.
اگرچه تیم BC به واسطه ی کار های اعجاب انگیز مشهور است و کارهای که پیشتر اشاره شده است نیز هوس مان را بیشتر کرده است. مایکروسافت قبلا غول داده بود که کیفیت تصاویر بهتر ، فریم با ثبات تر و سرعت لودینگ بیشتر خواهد بود اما دمویی که ما از این قابلیت در XSX دیده ایم حتی از این وعده ها هم بهتر عمل میکند.واین به همان موردی که اسپنسر دربلاگ مایکروسافت مبنی براینکه سری اکس بازی های XBox One S را با فریم ریت و رزولوشن بهتری اجرا خواهد کرد قطعا اشاره میکند.در واقع اکس باکس سری اکس بازی Gears of War Ultimate را با بهبود دو برابر در هر دو وجح اشاره شده یعنی فریم ریت و رزولوشن اجرا میکند به این ترتیب که بازی از 1080P به 2160p نیتیو و از 30 فریم بر ثانیه به 60 فریم بر ثانیه ثابت ارتقاع یافته است.این نتیجه سیر تکاملی متد Heutchy است که بازی های 720p کنسول Xbox 360 را به رزولوشن کامل 4k می رساند.با کمال تعجب تیم BC تمام این تغییرات را در سطح سیستم کنسول بدون دخالت توسعه دهنده انجام می دهد.
برایدرک بهتر روی تصاویر زیر کلیک کنید
پگی لو رهبر تیم برنامه نویسی BC می گوید: "ما به در حال کشف راه هایی برای بهبود BC هستیم ، شاید لیستی از بازی های اصلاح شده . چیز هایی که ما در حال بررسی آن هستیم، شامل بهبود رزولوشن بازی و بهبود فریم ریت بازی ها هست ، شاید آن ها دوبرابر شدند! و اینکه روشی که در حال انجام آن هستیم یافتن متد های چندگانه هست.خب ما میدانیم داریم با متد Heutchy چه کاری انجام می دهیم و شاید کمی تغییرش بدهیم، تعداد کمی متد دیگر هم هست که در حال کاوش آن هستیم با این قصد این را نداریم همه آن هارا الآن معرفی کنیم چون هنوز دقیق نمی دانیم کدام یک برای SX بهترین خواهند بود ، اما این اطمینان را به شما می دهم که ما راه حلی خواهیم داشت که مارا عقب نگه می دارد یا اینکه باآن پیشتاز و همیشه رو به جلو خواهیم بود."
ادامه دارد...
کنسول در واقع از روند توسعه بهبود یافته 7 nm+ و خود چیپ نیز از یک قطعه سیلیکون به ابعاد 360mm2 بهره می برد. که در مجموع به پردازنده شخصی سازی شده Zen 2 شرکت AMD و پردازنده گرافیکی با قدرت خام 12.1 ترافلاپس مجهز است.
همان طور که انتظار می رفت پردازنده از هشت هسته فیزیکی و 16 رشته پردازشی برخوردار است که توسط دو قطعه 4 هسته ای روی سیلیکون جای گرفته است، که بایک هسته ( یا دو رشته ) که برای پردازش های اساسی سیستم یا همان Shell کنار گذاشته شده است. مایکروسافت قول یک جهش چهار برابری را نسبت به آخرین کنسول خود ، One X ، داده است و درباره ی سرعت CPU نیز شاهد یک پیشرفت چشمگیر خواهیم بود با وجود پیک فرکانس کاری 3.8 GHz .این موضوع زمانی پیش می آید که هایپر تردینگ یا SMT غیرفعال باشد ، با این حال جالب است که توسعه دهندگان قادر به انتخاب این هستند که بازی را برروی هشت هسته فیزیکی برروی بالاترین کلاک خود اجرا کنند یا اینکه همه هسته با تمامی رشته هارا برروی کلاک 3.6 GHz برگزینند.همه ی این کلاک ها به دست مایکروسافت کاملا ثابت نگه داشته شده اند تا مشکلی از نظر گرمایش کنسول پیش رو نباشد.
در PC تست شده توسط ما با فعال بودن SMT حدود 30 درصد بهبود کارایی در برنامه هایی که از تردینگ استفاده مناسبی دارند شاهد بودیم ، هرچند طبق گفته های مایکروسافت حداقل توسعه دهنگان برای بازی های زمان عرضه از حالت SMT غیرفعال برای دستیابی به کلاک حداکثری استفاده می کنند. اندرو گوسن یکی از همکاران معماری کنسول می گوید" اکثر توسعه دهنگان وابسته به همه ی هشت هسته هستند زیرا بازی های کنونی آنها با توزیع بر هفت هسته و هفت رشته درحال اجرا هست ." " وخب این برای آنها باید گسترده تر شود پس برای آنها 14 رشته خواهد بود ... ما با آنها در ارتباط بودیم و اکثر آنها خواستار حالت غیر فعال SMT بودند تا کنسول در بالاترین کلاک خود کار کند"
شخصی سازی هایی برای پردازنده کنسول صورت گرفته است ، خاصا برای امنیت ، قدرت و کارایی وبا 76 مگابایت حافظه سریع SRAM بین کل SOC معقول به نظر میرسد که حافظه غول پیکر کش L3 موجود در پردازنده های Zen2 رایج ، در اینجا تا حدودی کاهش داشته باشد. همچنین مایکروسافت از سیستم کنسول SX در سرور های پروژه XCloud نیز استفاده کرده است که در هر بلید ( محل قرار گیری واحد های پردازشی ) 4 برد کنسول مذکور قرار می گیرد.
اما حالا کمی درباره GPU کنسول باید بدانیم... جایی که مایکروسافت با 3328 واحد سایه زن و 52 واحد پردازشی -CU- ( در واقع 56 CU که برای جلوگیری از ارور و روند توسعه Yield غیرفعال شده است) و اجرا روی کلاک ثابت و قفل شده ی 1825 مگاهرتز ، قدرت خام 12 ترافلاپسی رو عرضه می کند. مایکرسافت بازهم تاکید میکند که نه بوست مودی وجود دارد و نه کلاک متغییری !
"12 ترافلاپس از همان ابتدا هدف ما بود، ما خواستار این بودیم که حداقل دو برابر عملکرد بهتری نسبت به ONE X و پشتیبانی از حداقل 4K 60FPS و هدفمان 120 FPS را داشته باشیم، و این دوبرابر شدن به طور یکنواخت بر روی همه بازی ها اجرا می شود.برای رسیدن به این ،با 2 برابر شدن قدرت خام ترافلاپس کنسول ، می دانستیم که با بهبود های معماری ، تاثیر را بیشتر از دوبرابر معمول افزایش می دهد،ما این هدف را قبل از اینکه شاهد پیشرفت های معماری پردازنده ها باشیم در نظر گرفته بودیم." اندرو گوسن.
طی ماه ها معماری RDNA شرکت AMD به ما کارکرد بیشتر از ترافلاپ کنونی را.بخاطر ترکیب طراحی جدیدش با کلاک بسیار بالا پیشنهاد می کرد.( سری اکس 56 درصد عملکرد بهتری نسبت به وان اکس در زمینه قدرت GPU دارد) اما فاکتور های دیگری در پشت طراحی کنسول وجود دارد همچون VRS یا نرخ سایه زنی متغیر که اساسا باعث کاهش و یا افزایش میزان دقت رندرینگ بر اساس مقدار میدان دید ( پدیدار بودن اجزا در فضای صفحه) می شود.
اگرچه حتی بازی هایی که به صورت ساده پورت شده اند و به سختی از ویژگی های نسل بعدی پشتیبانی می کنند هم نتایج چشمگیری در نسل جدید ارائه می کنند. نمونه اش بازی Gears 5 که تنها در مدت 2 هفته برای سری اکس پورت شده است که با همکاری EPIC Games ویژگی هایی نظیر Contact Shadow و ویژگی انحصاری آنریل انجین ، ری ترسینگ نرم افزاری Screen Space Global Illiumination را به گیرز 5 آورده اند.
یادگیری ماشینی ویژگی است که در گذشته در مورد آن بحث کرده ایم. به لطف معماری تورینگ Nvidia ما شاهد ویژگی های یادگیری ماشینی همچون تکنیک آپ اسکیل بر اساس هوش مصنوعی DLSS هستیم اما در معماری RDNA 2.0 هیج Tensor Core ای برای انجام این عمل وجود ندارد ، اما مایکروسافت و AMD با یک اثری بدیع آمده اند ، راه حلی موثر که بر اساس هسته های سایه زن استاندارد است. اگر قدرت خام کنسول با معیار FP32 برابر 12 ترافلاپس هست پس با معیار FP 16 دوبرابر آن را ارائه می دهد.هرچند WorkLoad های یادگیری ماشینی با دقت کمتری از آن استفاده می کنند پس سایه زن های RDNA 2 بیشتر تطبیق داده شده اند.
"ما میدانستیم که الگوریتم های استنتاجی تنها نیازمند Integer های 8 bit و 4 bit برای عملیات ها ریاضی و موازین است که موازین بخش عمده از سربار را روی عملکرد الگوریتم ها برخوردار هستند." اندرو گوسن. " خب پس ما پشتیبانی اختصاصی سخت افزاری را برای حل این سناریو اضافه کردیم،نتیجه این شد که سری اکس در حالت 8bit Int معادل 48 TOPS و در حالت 4bit Int معادل 96 TOPS ، عملیات ارائه می دهد. خب پس Integer همان وزنه های گفته شده است.نتیجه خالص این می شود که سریز اکس در بحث یادگیری ماشینی ، هوش بی نظیری از خود نمایش می دهد."
دیگر ویژگی های آینده نگرانه نیز وجود دارند . دوباره همانند کارت های تورینگ انویدیا ، Mesh Shader در معماری RDNA 2.0 گنجانده شده است.که باعث ارائه پیشرفتی بزرگ در جزئیات هندسی می شود.
"مش شیدینگ به توسعه دهندگان اجازه می دهد که گلوگاه های عملکردهای ثابت را با تامین جایگزین ها اختیاری برای بخش های موجود پایپ لاین های GPU کاملا دور بزند، علاوه بر عملکرد ، مش شیدینگ به توسعه دهنگان انعطاف پذیری و صرفه جویی در حافظه را ارائه می دهد.مش شیدینگ باعث ارائه افزایش جزئیات در اشکال و انیمیشن های آبجکت ها و باعث رندر صحنه های پیچیده بدون فدا شدن فریم ریت می شود".
چیزهایی بیش از این ها وجود دارد .به طور مثال ، GPU سری اکس اجازه میدهد وظایف بین شیدر ها بدون تداخل با CPU به اشتراک گذاشته شود، صرفه جویی مقدار زیادی از وظایف برای هسته های zen 2 با داده های موجود در GPU از مزایای آن محسوب میشود.
تفاوتی که رهگیری پرتو ایجاد می کند
معماری RDNA 2.0 به طور کامل از آخرین ردیف از استاندارد DXR 1.1 پشتیبانی میکند و به چیزی که در معماری تورینگ انویدیا وجود دارد شبیه است ، به صورت خلاصه ،به همان روشی که نور در جهان واقعی تابیده میشود ، شتاب دهنده سخت افزاری گذر رهگیری پرتو و تقاطع نور با سرعت 380 بیلیون تقاطع در ثانیه ترسیم می کند.
اندروگوسن در این باره چنین نظری دارد: " بدون شتاب دهنده سخت افزاری ، این کار می توانست درون شیدر ها انجام پذیرد ، اما بیش از 13 ترافلاپس را به تنهایی طلب میکرد ، در کنسول جدید این کار برروی سخت افزار اختصاصی انجام می پذیرد وسایه زن ها می توانند به عملکرد کامل خود همزمان ادامه دهند. به زبان دیگر SX می تواند به طور موثر به عملکرد 25 ترافلاپسی در عین روشن بودن Ray Tracing برسد."
این نکته حائز اهمیت است که هنگام انجام حجم کاری هم زمان محسابه ساختار BVH تنها یکی از اجزا رهگیری پرتو است.شیدر های استاندارد هم وزنه دیگری هستند که باید توسط سخت افزار کشیده شوند پس عناصری مانند المان های نورپردازی هنوز باید برروی سایه زن های استاندارد اجرا شوند. با رابط نرم افزاری DXR که سطح جدیدی از Pipeline هارا اضافه میکند این وظیفه را به صورت موثر انجام می دهد.خب بله RT به طور معمول با ریزش عملکرد مرتبط است و این را به عملکرد کنسول هم منتقل میکند. اما با مزیت طراحی مرتفع شده کنسول همین است و انتظار اینکه توسعه دهندگان با افراط بیشتری بهینه سازی کنند و همچینی دست به نوآوری بزنند می رود.خبر خوب این است که مایکروسافت دسترسی سطح پایینی به شتاب دهنده سخت افزاری RT به آنها داده است.
"سری اکس حتی پارا فراتر از استاندارد رایانه های شخصی در زمینه ارائه قدرت بیشتر و انعطاف پذیری برای توسعه دهندگان، می گذارد." اندرو گوسن
برای نشان دادن عملکرد ری ترسینگ به یکی از دم دست ترین بازی های مایکروسافت پرداختیم یعنی ماینکرفت که برپایه کد های RTX ای است که توسط انویدیا نوشته شده است که واقعا بامزه است که این کد ها برروی سخت افزار AMD کنسول اکس باکس سری اکس اجرا میشود.اما نکته شگفت انگیز این است که این دمو به طور کامل با تکنیک Path Tracing اجرا میشود. جدا از SKYBOX و ماه بازی هیچ اثری از عناصر تکنیک رندر قدیمی rasterization نخواهد بود. در کل همه چیز رهگیری پرتو میشود.این گواه این است که باوجود محدودیت هایی که در ارائه رهگیری پرتو در کنسول با محدودیت قدرت و بودجه سیلیکون وجود دارد اکس باکس سری اکس قادر به اجرا بلند پروازانه ترین و قابل توجه ترین پیاده سازی رهگیری پرتو است و همه اینها به صورت Real Time صورت می پذیرد.
بهره وری در طراحی
مهم ترین نکات کلیدی درباره XSX برای ما درباره سلیکون کنسول تنها قدرت نیست،بلکه بهره وری در طراحی آن است.با وجود قدرت 12 ترافلاپسی کنسول ما پیش بینی هزینه گزافی برای این طراحی پردازنده را داشتیم، به طور خلاصه منظورمان یک کنسول بسیار گران قیمت بود. هرچند اندازه 360 میلی متر مربع به این معنی بود که ما یک قطعه سیلیکون داریم که درواقعیت بسیار کوچک تر ازچیزی بود که ما با بررسی تیزر های پیشین محاسبه کرده بودیم.15.3 میلیارد ترانزیستور آن به این معنی است که ما دوبربرابر چگالی ترانزیستور را به نسبت پردازنده Xbox One X با نود 16 نانومتری داریم.وبا این حال بیش از دوبرابر در عملکرد بهبود داریم.
اگرچه دستیابی به عملکرد ، قدرت و سیلیکونی که مایکروسافت برای خود به عنوان هدف مشخص کرده بود نیازمند بعضی ایده های نوآورانه بود. قدرت گرافیکی تنها مربوط به ترافلاپ نمی شود، قدرت کامپیوتر نیاز به پشتیبانی توسط پهنای باند حافظه دارد، که یک چالش خاص را برای یک کنسول ارائه خواهد داد. راه حل مایکروسافت برای ساب سیستم حافظه ،یک اینترفیس 320 بیت نادر را ارائه می دهد.با ده تا ماژول 14 Gbps نوع GDDR6 برروی یک برد که شش تا با اندازه 2 گیگابایتی و چهارتا 1 گیگابایتی هستند.چگونگی تقسیم شدن همه اینها برای توسعه دهندگان جذاب خواهد بود.
رندری که نمایان گر وضعیت رابط 320 بیت حافظه کنسول است
گوسن توضیح میدهد : " عملکرد حافظه نا متقارن است ، این چیزی نیست که ما توانسته بودیم با یک PC انجامش بدهیم.. 10 گیگابایت از حافظه فیزیکی برروی سرعت 560 گیگبایت برثانیه اجرا میشود.ما این را حافظه بهینه شده برای GPU نامیدیم. 6 گیگابایت از حافظه نیز برروی پهنای باند 336 گیگابایت بر ثانیه اجرا میشود که آن را هم حافظه استاندارد کنسول نامیده ایم. هردوی اینها عملکردی یکسان برای صدا و IO ارائه می دهند.تنها یک تفاوت در موئلفه سخت افزار است که در GPU دیده شده است."
از نظر اختصاص یافتن حافظه، بازی ها در کل 13.5 گیگابایت از این مقدار را دریافت می کنند که شامل 10 گیگابایت حافظه GPU و 3.5 گیگابایت حافظه استاندارد میشود.درنهایت 2.5 گیگابایت هم از Pool ضعیف تر نیز برای اعمال سیستم عامل و Shell سیستم عامل در نظر گرفته شده است. از نگاه مایکروسافت این هنوز یک سیستم حافظه یکپارچه است، حتی اگر عملکرد متفاوت باشد." هنگامی که با توسعه دهندگان گفتگو می کردیم ، معمولا برای بازی ها آسان است که سهم حافظه استاندارد خودرا با CPU ، دیتا صوتی ، داده های پایه ، داده های اجرایی ، داده های اسکریپت پر کنند ، و توسعه دهندگان چنین معامله بلقوه ای را هنگامی که پهنای باند بیشتری دردسترس شان باشد بیشتر می پسندند."
این کمی پیچیده به نظر می رسد، مخصوصا وقتی که خود مایکروسافت پیش تر با One X یک حافظه گسترده تر و سنتی را عرضه کرده بود.اما نکاتی که با کار کردن با حافظه ی سریع تر GDDR 6 وجود دارد چالش هایی نیز به وجود آورده است،" وقتی با تیم سیستم سخن می گفتم مسائل زیادی درباره ی پیچیدگی سیگنال صحیح وجود داشت " گوسن توضیح می دهد: "همانطور که میدانید ، با Xbox One X ، ما به رابط 384 بیت رسیدیم اما در این سرعت شگفت انگیز(14 گیگابایت نوع GDDR6) تا توانسیتم فشار آوردیم و به نظرم رابط 320 سازش خوبی بود از این نظر دست یابی به بالاترین سرعتی که ما قادر بودیم تا در یک زمان هم سیستمی بسازیم که درواقع کار کند و هم قابل عرضه باشد."
اصول قدرت هنوز به خوبی نگه داشته شده است، اما همه چیز تنها به قدرت خام پردازشی ختم نمیشود ( مجموع ویژگی هاست که بسیار مهم است). برگردیم به سال 2016،یکسال پیش از اینکه کار روی وان اکس تکمیل شود، تیم مخصوص سیلیکون Xbox Series X درحال کار کردن برروی این کنسول بود، آغاز کار معماری برروی ویژگی های نسل بعدی که ما نهایتا در تعطیلات 2020 شاهد خواهیم بود نشان میدهد چه قدر طول می کشد تا یک تکنولوژی جدید توسعه یابد. حتی در آن زمان رهگیری پرتو نیز در دستور کار بود و احتیاج به یک رویکرد انقلابی برای ذخیره سازی نیز مورد نیاز بود. همه اینها مارا به اصل دوم معماری کنسول می رساند: یک تغییر بنیادی که بجای استفاده از هارد درایو های مکانیکی از دخیره سازی حالت جامد استفاده میکند.
چرا حافظه سریع همه چیز را تغییر می دهد؟
مشخصاتی که در پایین بازگو خواهیم کرد تنها کسری ناچیزی از راهکار مهندس شده ذخیره سازی مایکروسافت برای نسل بعد را نمایان خواهد کرد.در E3 ای که مایکروسافت از پروژه اسکارلت (Xbox SX کنونی) پرده برداشت جیسون رونالد چگونگی استفاده از SSD به عنوان یک حافظه مجازی (Virtual Memory) را در تیزری نشان داد که تنها سرآغاز چیزی بود که مایکروسافت در درون سیستم ساخته شده خود گنجانده بود.
رابط PCI e 4.0 هردو حافظه های داخلی و خارجی را به پردازنده دستگاه متصل می کند
در سطح سخت افزار NVMe بسیار بسیار متفاوت از چیزی است که تا قبل از این از یک حافظه حالت جامد دیده بودیم.درست همانند CPU و GPU که با بالا رفتن بار باعث ایجاد گرما می شود حافظه های SSD نیز به خنک سازی نیاز دارند که توسط هیت سینک هایی، برای کنترل حرارتی که از قدرت 3.8 واتی می آید ، قادر باشد.اکثر SSD ها با بالا رفتن گرما همانند پردازنده ها از عملکردشان کاسته میشود و این اصلا چیزی نیست که مایکروسافت آن را بخواهد، آن ها معتقدند که عملکرد مداوم در سرتاسر برد کنسول برای طراحی کنسولشان ضروری است.
فرم فاکتور نیز جذاب است، توان تضمین شده 2.4 گیگابایت برثانیه نیز چشمگیر است اما API نرم افزاری و سخت افزار شخصی سازی شده درون SOC است که آنچه که مایکروسافت بر انقلابی بودن آن عقیده دارد را عرضه میکند، روش جدیدی برای تقویت حافظه از طریق ذخیره سازی. ایده ای که حداقل درحالت پایه ، بسیار سرراست است.پکیج بازی که در فضای ذخیره سازی قرار دارد،در اصل به حافظه تعمیم یافته تبدیل میشود که به 100 گیگابایت از Asset های بازی اجازه میدهد تا توسط توسعه دهنده بلافاصله دردسترس باشند.این سیستمی است که مایکروسافت آن را معماری VeloCity ( به معنی سرعت) می نامد و خودSSD تنها بخشی از آن است.
" دومین بخش معماری ما ، یک بلاک فشرده سازی پرسرعت است که می تواندنرخی بیش از 6 گیگابایت در ثانیه را عرضه کند ، این یک بلاک خاص سیلیکونی برای برداشتن سربار اعمال decompression از روی CPU کنسول است و با SSD هماهنگ شده است تا هیچ گلوگاهی وجود نداشته باشد." بلاک فشرده سازی سخت افزاری از Zlib برای دیتا های اصلی و یک سیستم فشرده ساز جدید به نام BCPack ( برای تکسچر ها) پشتیبانی میکند که متناسب با GPU texturesاست که به طور معمول اکثر قریب به اتفاق پکیج های بازی را شامل میشود."- اندرو گوسن
مایکروسافت با همکاری Seagate اکسپنشن کارت هایی با اندازه ای بسیار کوچک با حجم 1 ترابایت به بالار را در نظر گرفته است
تامشکل کمبود حافظه نیز مرتفع شود ( این حافظه ها تا 4.8 گیگابایت سرعت دارند)
موئلفه نهایی برتری یک ابزار تعمیم یافته از DirectX است. Direct Storge یک آپگرید ضروری با در نظر گرفتن این که فایل های موجود پروتوکل های IO که به مدت 30 سال با آن ها درگیر بودیم، به باز سازی نیاز دارند، و در فرم کنونی 2 هسته از پردازنده Zen 2 برای پوشش این سربار لازم میشود، اما با Direct Storge این به یک دهم یک هسته Zen تقلیل می یابد.
" به علاوه این یک مزیت دیگر هم وجود دارد که CPU را نجات میدهد.با بهترین راه حل ،ما فهمیدیم که با انجام decompression نرم افزار برای تطابق سرعت SSD، سه هسته از CPU Zen 2 را درگیر میکند.خب وقتی بار کاری IO را هم اضافه کنیم دو هسته دیگر هم داریم که سرجمع 5 هسته میشود. خب حالا با Direct Storge تنها یک دهم تک هسته zen 2 را درگیر میکند.به زبان دیگر شما برای این که به این عملکرد در اکس باکس سری اکس برسید باید یک PC با 13 هسته Zen 2 داشته باشید، که 7 هسته برای بازی، 1 هسته برای سیستم عامل و Shell و 5 هسته برای فشرده سازی و IO باشد."
استریم Asset ها نیز وارد مرحله جدیدی شده است، اما مایکروسافت کارش اینجا تمام نشده است.نسل قبل ما جهش 16 برابری در سیستم ذخیره سازی داشتیم اما این نسل این مقدار 2 برابر است یا اگر Xbox One X را حالت پایه حساب کنیم 50 درصد.مایکروسافت پروسه بهینه سازی که چگونه، حافظه مورد استفاده قرار میگرد را با چند بهبود متحیر کننده آغاز کرده است.
ما به طور معمول مشاهده کردیم ، تنها درصدی اندک از بازی توسط حافظه بارگزاری میشود که همیشه دردسترس بوده است.این هدردهی در اصل از بافت ها (Texture) ها می آید.بافت ها بزرگترین مصرف کننده گسترده حافظه هستند.با این حال ، تنها کسری از حافظه هنگامی که در صحنه قرار دارد ، در اصل توسط GPU دردسترس است. به طور مثال بزرگترین میپ(mip) یک بافت 4K تقریبا 8 مگابایت یا اغلب بیشتر است اما در اصل تنها بخشی از این تکسچر در صحنه قابل دیدن است پس قاعدتا بخش کوچکی از آن باید توسط GPU خوانده شود."یک تکنیک به نام Simplar FeedBack Streaming ساخته شده ( برای رفع مشکل فوق) تا با درخواست های حافظه از GPU از نزدیک در ارتباط باشیم. مایکروسافت این جنبه را در نظر دارد که معماری Velocity یک تغییر دهنده بازی در این نسل باشد.
معماری ولوسیتی همچنین دیگر ویژگی هایی که روی کاغذ چشمگیر به نظر می آیند را تسهیل میکند اما این هنگامی است که خودشما برروی کنسول بازی میکنید ،قابل لمس تر خواهد بود .Quick Resume به طور موثر به بازیکن این اجازه را می دهد تا آزادانه بین اطلاعات ذخیره شده بازی های خود گردش کند .وقتی شما از بازی خارج میشوید سیستم رم ،اطلاعات آن بازی را درون SSD ذخیره می کند وقتی شما درون عنوان دیگری هستید،بعدا خود کش باز ترمیم میشود.از منظر خودبازی هیچ ایده ای که در پس زمینه چه اتفاقی می افتد وجود ندارد ، بازی به سادگی می انگارد که کاربر روی دکمه Giude را فشرده و بازی فقط به حال Resume معمول رفته است.
ما شاهد چرخش بین 4 بازی که FM7 (4K 60fp ، شماره اول HellBlade و SOD 2 و Cave (بازی XB 360 ) تنها در مدت 6.5 ثانیه بودیم که برای عناوینی که از XBOX ONE X برروی XBOX Series X اجرا میشود کاملا چشمگیر است. مایکروسافت از مقدار کش شده برروی SSD چیزی نگفته است اما این را بیان کردند که حداقل 3 بازی که برای سری اکس ساخته شده باشد می تواند از این ویژگی استفاده کند.
بازی های قدیمی تر چگونه برروی نسل نو بهتر به نظر می آیند؟
سومین و آخرین اصلی که مایکروسافت برای ساخت کنسولش در نظر گرفته ، سازگاری با نسل قبل یا همان ( Backward compatibility ) خودمان است که کاملا باب طبع هواداران کنسول بود و کلید آن از E3 2015 زده شد و شامل کتابخانه گسترده ای از بازی های XBox360 و Xbox Original میشد.
اگر در گذشته بازی های بک کومپت برای اجرا روی وان اکس ، لیبل " X Enhanced" دریافت می کردند اما حالا در سری اکس چنین چیزی وجود ندارد. حالا Series X می تواند بدون هیچ لایه شبیه سازی و حالا با قدرت کامل GPU و CPU خود این کار را انجام دهد ( در وان اکس حدود 50 درصد از قدرت موثر گرافیکی خود را در اختیار این قابلیت میگذاشت) .خب این یعنی اکثر بازی های وان اکس روی نرخ فریم 60 فریم روان اجرا میشوند.
اگرچه تیم BC به واسطه ی کار های اعجاب انگیز مشهور است و کارهای که پیشتر اشاره شده است نیز هوس مان را بیشتر کرده است. مایکروسافت قبلا غول داده بود که کیفیت تصاویر بهتر ، فریم با ثبات تر و سرعت لودینگ بیشتر خواهد بود اما دمویی که ما از این قابلیت در XSX دیده ایم حتی از این وعده ها هم بهتر عمل میکند.واین به همان موردی که اسپنسر دربلاگ مایکروسافت مبنی براینکه سری اکس بازی های XBox One S را با فریم ریت و رزولوشن بهتری اجرا خواهد کرد قطعا اشاره میکند.در واقع اکس باکس سری اکس بازی Gears of War Ultimate را با بهبود دو برابر در هر دو وجح اشاره شده یعنی فریم ریت و رزولوشن اجرا میکند به این ترتیب که بازی از 1080P به 2160p نیتیو و از 30 فریم بر ثانیه به 60 فریم بر ثانیه ثابت ارتقاع یافته است.این نتیجه سیر تکاملی متد Heutchy است که بازی های 720p کنسول Xbox 360 را به رزولوشن کامل 4k می رساند.با کمال تعجب تیم BC تمام این تغییرات را در سطح سیستم کنسول بدون دخالت توسعه دهنده انجام می دهد.
برایدرک بهتر روی تصاویر زیر کلیک کنید
پگی لو رهبر تیم برنامه نویسی BC می گوید: "ما به در حال کشف راه هایی برای بهبود BC هستیم ، شاید لیستی از بازی های اصلاح شده . چیز هایی که ما در حال بررسی آن هستیم، شامل بهبود رزولوشن بازی و بهبود فریم ریت بازی ها هست ، شاید آن ها دوبرابر شدند! و اینکه روشی که در حال انجام آن هستیم یافتن متد های چندگانه هست.خب ما میدانیم داریم با متد Heutchy چه کاری انجام می دهیم و شاید کمی تغییرش بدهیم، تعداد کمی متد دیگر هم هست که در حال کاوش آن هستیم با این قصد این را نداریم همه آن هارا الآن معرفی کنیم چون هنوز دقیق نمی دانیم کدام یک برای SX بهترین خواهند بود ، اما این اطمینان را به شما می دهم که ما راه حلی خواهیم داشت که مارا عقب نگه می دارد یا اینکه باآن پیشتاز و همیشه رو به جلو خواهیم بود."
ادامه دارد...
ویدئوها :
بررسی Digital Foundry از نطق مایکروسافت درباره ی Xbox Series X در کنفرانس HotChips 2020:
آخرین ویرایش:
Google