Microsoft revela o Xbox Velocity Architecture: a alma da Xbox Series X
14 Julho, 2020A Microsoft explicou hoje como a Xbox Velocity Architecture – a alma da Xbox Series X – foi desenhada para oferecer experiências de jogo da nova geração, bem como um nível de detalhe e imersão nunca antes visto em consolas. Os quatro componentes da Xbox Velocity Architecture permitem que a Xbox Series X ofereça um rendimento de qualidade, para além das especificações brutas de hardware. Graças a isto, os jogadores verão novas técnicas de renderização, a eliminação virtual dos tempos de carregamento e mundos maiores e mais dinâmicos.
Xbox Velocity Architecture: Um olhar mais atento sobre a tecnologia de última geração que impulsiona a inovação em jogos no Xbox Series X
Quando a Micosoft se propos a projectar a Xbox Series X, pretendía criar a sua consola mais poderoso já desenvolvida pela inovação da próxima geração e oferecer um desempenho consistente e sustentado nunca antes visto numa consola. Para atingir esse objectivo, eles sabiam que precisavam de analisar cada componente do sistema, além das limitações no desempenho e no design tradicionais da consola. Foi fundamental no design do Xbox Series X garantir que tivessem um equilíbrio superior de poder, velocidade e desempenho, garantindo que nenhum componente restringisse a ambição criativa dos melhores criadores do mundo, capacitando-os a oferecer experiências de jogos da próxima geração verdadeiramente transformadoras, possível em gerações anteriores da consola.
Por isso no coração da Xbox Series X está um processador personalizado, aproveitando as mais recentes arquitecturas RDNA 2 e Zen 2, da AMD, para oferecer o melhor processador da próxima geração, oferecendo mais de 12 TFLOPs de potência de GPU e mais de 4 vezes o poder do processamento de CPU da Xbox One X. O Xbox Series X inclui a maior largura de banda de memória de qualquer consola da próxima geração, com 16 GB de memória GDDR6, incluindo 10 GB de memória optimizada por GPU a 560 GB/s para manter o processador alimentado sem atrasos. Ao analisar o subsistema de armazenamento, ficou claro que conseguem atingir os limites superiores da tecnologia tradicional de discos rígidos e, para cumprir as suas aspirações de design, sabiam que precisavam de repensar radicalmente e revolucionar a sua abordagem com a Xbox Series X.
Os jogos modernos exigem uma quantidade significativa de dados para criar os mundos, e universos, realistas que os jogadores experimentam. Para permitir que o processador funcione com o desempenho ideal, todos esses dados devem ser carregados do armazenamento na memória. A explosão de ambientes dinâmicos e massivos de mundo aberto e mundos vivos e persistentes com densidade e variedade aumentadas, apenas aumentaram a quantidade de dados necessários. Desde dados de malha ambiental, modelos de caracteres de alto polígono, texturas de alta resolução, dados de animação, ficheiros de origem de áudio, e vídeo, e muito mais combinam-se para oferecer o ambiente de jogo mais imersivo para o jogador.
Apesar da capacidade dos mecanismos de jogos modernos e do middleware transmitirem recursos de jogos para a memória a partir do armazenamento local, ainda é necessário que os designers de níveis criem caminhos estreitos, corredores ou elevadores para contornar as limitações de um disco rígido tradicional e um pipeline de E/S. Esses elementos do jogo geralmente são usados para mascarar a necessidade de descarregar os activos da zona anterior da memória e carregar novos activos para o próximo espaço de jogo. Enquanto se discute as aspirações dos programadores para os seus jogos da próxima geração, e as limitações da tecnologia de geração actual, esse desafio continuaria a aumentar exponencialmente e restringiria ainda mais a ambição de jogos verdadeiramente transformadores. Esse feedback influenciou o design e o desenvolvimento do Xbox Velocity Architecture.
Mas afinal o que é o Xbox Velocity Architecture?
O Xbox Velocity Architecture foi projectado como a melhor solução para o streaming de activos de jogos na próxima geração. Essa reinvenção radical do subsistema de E/S tradicional influenciou directamente todos os aspectos do design do Xbox Series X. Se o processador personalizado é o coração da Xbox Series X, o Xbox Velocity Architecture é a sua alma. Através de uma profunda integração de inovações em hardware e software, o Xbox Velocity Architecture oferecerá experiências de jogos de última geração diferentes de tudo que já viu antes.
A Xbox Velocity Architecture compreende quatro componentes principais: o SSD NVME personalizado, blocos de descompressão acelerada por hardware, uma nova camada de API DirectStorage e Sampling Feedback Streaming (SFS).
Vamos nos aprofundar em cada componente:
- SSD NVME personalizado: a base do Xbox Velocity Architecture é o SSD NVME personalizado de 1TB, fornecendo 2,4 GB/s de taxa de transferência bruta de E/S, mais de 40x a taxa de transferência da Xbox One. Os SSDs tradicionais usados nos PCs geralmente reduzem o desempenho à medida que as térmicas aumentam ou durante a manutenção da unidade. O SSD NVME personalizado na Xbox Series X foi projectado para desempenho consistente e sustentado, em oposição ao desempenho máximo. Os programadores têm um nível garantido de desempenho de E/S em todos os momentos e podem projectar, e optimizar, de forma confiável os seus jogos, removendo as barreiras e restrições que eles precisam de resolver hoje. Esse mesmo nível de desempenho consistente e sustentado também se aplica ao cartão de armazenamento expansível da Seagate, garantindo que tenha exactamente a mesma experiência de jogo, independentemente da localização do jogo.
- Descompressão acelerada por hardware: Os pacotes, e activosc de jogos são compactados para minimizar o tempo de download e a quantidade de armazenamento necessária para cada jogo individual. Com suporte acelerado por hardware tanto para o descompressor LZ padrão do sector, como para um novo algoritmo proprietário projectado especificamente para dados de textura chamado BCPack, a Xbox Series X oferece o melhor dos dois mundos para que os programadores obtenham grandes economias sem perda de qualidade ou desempenho. Como os dados de textura compreendem uma parte significativa do tamanho total de um jogo, tendo um algoritmo construído para fins optimizado para dados de textura, além do descompressor LZ de uso geral, ambos podem ser usados em paralelo para reduzir o tamanho geral de um pacote de jogo. Supondo uma taxa de compactação de 2:1, a Xbox Series X oferece um desempenho efectivo de 4,8 GB/s de E/S ao jogo, aproximadamente 100x o desempenho de E/S da Xbox One. Para fornecer níveis semelhantes de desempenho de descompactação em software, seriam necessários mais de 4 núcleos de CPU Zen 2.
- Nova API DirectStorage: As APIs de E/S de ficheiro padrão foram desenvolvidas há mais de 30 anos e são praticamente inalteradas, enquanto a tecnologia de armazenamento fez avanços significativos desde então. A Microsoft diz que ao analisar os padrões de acesso a dados de jogos, bem como os mais recentes avanços de hardware com a tecnologia SSD, sabíam que precisavam de avançar no estado da arte para colocar mais controlo nas mãos dos programadores. Por isso, adicionaram uma nova API DirectStorage à família DirectX, fornecendo aos programadores controlo fino das suas operações de E/S, capacitando-os a estabelecer várias filas de E/S, priorizando e minimizando a latência de E/S. Essas APIs de acesso directo, e de baixo nível, garantem que os programadores possam tirar o máximo proveito do desempenho bruto de E/S oferecido pelo hardware, resultando na eliminação praticamente virtual dos tempos de carregamento, ou dos sistemas de deslocamento rápido. . . velozes.
- Sampler Feedback Streaming (SFS): O Sampler Feedback Streaming é uma inovação totalmente nova, construída sobre todos os outros avanços da arquitectura Xbox Velocity. As texturas do jogo são optimizadas em diferentes níveis de detalhes e resolução, chamados mipmaps, e podem ser usadas durante a renderização com base na distância ou distância do objecto do jogador. À medida que um objecto se aproxima do jogador, a resolução da textura deve aumentar para fornecer os detalhes nítidos e os visuais esperados pelos jogadores. No entanto, esses mipmaps maiores requerem uma quantidade significativa de memória em comparação com os mips de menor resolução que podem ser usados se o objecto estiver mais distante na cena. Hoje, os programadores devem carregar um nível mip inteiro na memória, mesmo nos casos em que apenas podem amostrar uma porção muito pequena da textura geral. Através de hardware especializado adicionado à Xbox Series X, conseguimos analisar o uso da memória de textura pelo GPU e descobrir que o GPU geralmente aceder menos de 1/3 dos dados de textura necessários para serem carregados na memória. Uma única cena geralmente inclui milhares de texturas diferentes, resultando numa perda significativa na memória efectiva e na utilização da largura de banda de E/S devido ao uso ineficiente. Com esse insight, foram capazes de criar e adicionar novos recursos à GPU do Xbox Series X, o que permite carregar apenas as sub-partes de um nível mip na memória, sob demanda, bem a tempo de quando a GPU exigir os dados. Essa inovação resulta em aproximadamente 2,5x o rendimento efectivo de E/S e o uso de memória acima e além dos recursos de hardware bruto, em média. O SFS fornece um multiplicador eficaz na memória do sistema disponível e na largura de banda de E / S,
Com o aumento maciço da taxa de transferência de E / S, a descompressão acelerada por hardware, o DirectStorage e os aumentos significativos em eficiência fornecidos pelo Sampler Feedback Streaming, a Xbox Velocity Architecture permite que o Xbox Series X ofereça desempenho efectivo muito além das especificações brutas de hardware, fornecendo, acesso instantâneo, e de baixo nível, a mais de 100GB de dados do jogo armazenados no SSD bem a tempo de quando o jogo exigir.
Todas estas inovações desbloquearão novas experiências de jogo e um nível de profundidade e imersão diferente de tudo que já experimentou nos jogos.
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Joel Pinto
Fundador do Noticias e Tecnologia, e este foi o seu segundo projeto online, depois de vários anos ligado a um portal voltado para o sistema Android, onde também foi um dos seus fundadores.
