Xbox One Project Scorpio: o paměti, CPU a audio

Jak získat sílu: paměť, CPU a audio

Počty souhlasí: Microsoft u GPU opravdu dosáhl svého cíle v podobě výkonu 6.0 teraflop, ale aby maximalizoval efektivitu hardwaru, bylo zapotřebí výrazných zásahů do dalších oblastí architektury konzole. GPU vyžaduje velký bandwidth, aby opravdu navýšil počet ultra HD pixelů.

„V případě 4K se textury zvětšují a zvětšují se i renderovací cíle. To znamená pár věcí - potřebujete víc místa, potřebujete větší bandwidth. Otázkou ale je kolik,“ podotýká Nick Baker, uznávaný technik ze Siliconu. „Hrozně neradi bychom postavili tuhle GPU a pak skončili s výrazným nedostatkem paměti. Takže díky celé té analýze, o které mluvil Andrew, jsme se mohli podívat na výsledek různých paměťových pásem. Tím jsme rychle zjistili, že memory bandwith musí být větší než 300 GB/s. Takže nakonec jsme si vybrali 326 GB/s. U Scorpio používáme 384bitové rozhraní GDDR5 - což je 12 kanálů. Každý kanál má 32 bitů.“

Scorpio běží na modelech GDDR5 na 384bitovém rozhraní GDDR5 („Takže jste měli pravdu!“ směje se Goossen), které používá 12 32bitových kanálů. Samotné moduly běží na 6,8 GHz, což nabízí konečný bandwidth ve výši 326 GB/s - Microsoft navíc využívá výhod systému Delta Colour Compression (DCC) od AMD, který u Xbox One nebyl. A ano, Scorpio opravdu obsahuje 12 GB paměti, jak naznačoval render motherboardu z prezentace Microsoftu na E3, přičemž 8 GB paměti z toho mají k dispozici vývojáři a 4 GB jsou rezervovaná pro systém. Což je o 1 GB větší rezerva oproti Xbox One, kterou Scorpio potřebuje k tomu, aby dashboard běžel nativně ve 4K. Hry ale stále získávají působivých 60 % z celkové paměti, a aby byla doba načítání konzistentní s hrami na Xbox One ve full HD, vychází Scorpio s 1TB pevným diskem s 50% navýšením bandwidth.

Pro pořádek: ESRAM skutečně převyšuje požadavky designu Scorpio, jak vyšlo najevo před několika měsíci. „Díky našemu systému paměti máme dostatečný bandwith, který víc než pokryje to, co jsme získali z ESRAM,“ vysvětluje Nick Baker. „Prostě používáme svůj systém virtuální paměti k tomu, abychom mapovali 32 MB fyzické adresy, o které si staré hry myslely, že dostali 32 MB do GDDR5. Takže latence je vyšší, ale pokud jde o výkon agregátu, díky vylepšenému bandwidth a vylepšenému výkonu GPU s tím nemáme žádné potíže.“

Pokud jde o CPU, existovala spousta dohadů o tom, že Scorpio bude obsahovat novou technologii Ryzen od AMD - to nám vzhledem k výrobním termínům nepřišlo pravděpodobné, nehledě na to, že nám Microsoft minulý rok sdělil, že procesor nové konzole bude mít osm jader. Všechno ukazovalo na nataktovaná jádra Jaguar z Xbox One. Nastavení CPU u Scorpio navíc opravdu představuje evoluci této technologie, ale zároveň podléhá rozsáhlým úpravám, které dedikovanému hardwaru ulehčují práci s klíčovými úkoly.

„Takže osm jader uspořádaných do dvou shluků s celkem 4 MB mezipaměti L2. To jsou jedinečné upravené CPU pro to, aby Scorpio běželo na 2,3 GHz. Když se vrátíme ke svým cílům, chtěli jsme zachovat 100% zpětnou kompatibilitu s Xbox One a Xbox One S, ale zároveň jsme chtěli posunout laťku výkonu,“ říká Nick Baker.

Nová jádra x86 ve Scorpio jsou o 31 % rychlejší než u Xbox One a díky rozsáhlým úpravám se snižuje latence, aby byl procesor více zaneprázdněn. Navýšení výkonu se dočkal i vztah CPU/GPU. Naše nové řešení výrazně odlehčilo i hardwaru - část tohoto řešení už známe z Xbox One a něco je radikálně nového. Zvukový procesor v Xbox One byl plně transplantován do Scorpio a získává novou funkci: prostorový zvuk, který stávajícímu nastavení 7.1 přidává „výšku“. Scorpio chce pro hraní získat podporu pro Dolby Atmos. To znamená Dolby Atmos pro sluchátka plus vlastní formát Microsoftu jménem HRTF, který vyvinul tým Hololens. Jelikož hardware APB (audio processor block) je v podstatě totožný s tím, který je v Xbox One, znamená to, že vylepšení prostorového zvuku se dočkají všechny stávající verze konzole.

Potenciálně ten nejlepší aspekt přepracování CPU se ve skutečnosti vůbec netýká procesorových bloků, ale spíše příkazového procesoru GPU - to je ten kousek hardwaru, který dostává instrukce od CPU a převádí je na grafické jádro.

„V podstatě jsme přesunuli Direct3D 12,“ říká Goossen. „Ten jsme zabudovali do příkazového procesoru GPU, a to znamená, že při vší té vysoké frekvenci API u her mají všechny nativně implementovanou logiku příkazového procesoru. A to znamená, že naše komunikace mezi hrou a GPU je super výkonná.“

Zpracovávání vykreslovacích rozkazů - v podstatě jde o to, že procesor grafickému hardwaru říká, co přesně má vykreslovat - je jednou z nejdůležitějších úkolů, které CPU vykonává. To dokáže spotřebovat značnou část kapacity procesoru, protože tento proces obvykle zahrnuje tisíce - a možná spíš stovky tisíc - pokynů pro CPU. Díky tomu, že Scorpio dokáže svému hardwaru ulehčit práci, lze jakýkoliv vykreslovací příkaz provést s pouhými 11 pokyny a příkaz pro změnu stavu jen s devíti.

„Je to obrovská výhra pro nás i pro vývojáře, kteří začali používat D3D12 na Xbox. Říkali nám, že dokázali srazit renderovací strop CPU na polovinu, což je dost úžasné, protože část pro ovladač teď z toho představuje pouhý zlomek,“ dodává Goossen.

Aby bylo jasno: Project Scorpio nepoužívá jádra Ryzen, ale Xbox týmu to žádné vrásky nedělá. „Pokud jde o CPU, dokázali jsme i tak dosáhnout svých cílů díky těm zvláštním úpravám, které jsme provedli,“ vyzdvihuje Kevin Gammill. „Koneckonců jsme přeci jen spotřebitelský produkt. Chceme se dostat na cenu, za kterou budou zákazníci ochotní si konzoli koupit. Tyhle dvě věci je třeba vyvážit.“

Procesor Scorpio Engine měří 360 mm2 a obsahuje sedm miliard tranzistorů. Nahlédli jsme i do plánu čipu se čtyřmi shaderovými enginy, které zabírají většinu kostky a jsou posunuté na levou část rozhraní. Každý SE má 11 výpočetních jednotek, přičemž v každém bloku je jedna vypnutá, aby se zvýšil výnos čipu v produkční lince. Napravo od GPU sedí dva shluky vlastních jader CPU a okraje čipu lemuje paměťové rozhraní.

Integrovaný je i nejnovější media block od AMD, což znamená, že se Xbox GameDVR dočkal vylepšení na 4K60 pomocí next-gen kodeku HEVC - dokonce můžete snímat svůj obsah ve full HDR. Nalézáme zde i to, čemu Microsoft říká retroaktivní záznam obrazovky, což znamená, že můžete procházet záznam snímek po snímku a vybrat si ten nejlepší záběr, aniž byste museli stisknout tlačítko pro screenshot přesně v ten pravý okamžik.

„Výstup monitoru je samozřejmě HDMI 2.0 - to potřebujeme kvůli dodatečné snímkovací frekvenci u 4K a také pro HDR a širokou barevnou paletu,“ říká Nick Baker. „Kromě toho jsme vždy fandili flexibilnímu procesování výstupu se třemi výstupními rovinami, abychom dosáhli renderovacího cíle, posunu rozhraní a přehrávání videí. Každá z nich má symetrickou kapacitu co do schopnosti spouštět samplování, takže máme vysoko kvalitní multi-tap filtr. Příklad: když budete renderovat ve 4K a půjdete na televizi s 1080p, můžete díky tomu udělat vysoce kvalitní sample.“

Snížení samplovací frekvence na 1080p je důležitý bod. Odborníci z Digital Foundry vždy vyzdvihovali to, že jsou režimy PS4 Pro dostupné všem uživatelům, nehledě na to, jaký monitor je ke konzoli připojený. Výkonnostní režimy by měly být dostupné uživatelům 4K, zatímco ultra HD renderování by mělo upravit samplování na monitory s 1080p. Microsoft dal tento příkaz všem vývojářům, a to spolu s požadavkem na to, aby všechny tituly běžely na stejné či vyšší snímkovací frekvenci než standardní Xbox One.

Třetí a poslední část detailního představení Project Scorpio přineseme brzy.