Xbox Series X | Digital Foundry realiza análise técnica da apresentação realizada no Hot Chips

No início desta semana, a Microsoft participou do simpósio Hot Chips 2020 para apresentar seu já tradicional breakdown de silício de console, desta vez com foco na composição central do processador Xbox Series X 'Project Scarlett' e como ele se compara a seus predecessores. Não apenas aprendemos mais sobre as propriedades do chip, mas também ganhamos uma visão das condições de mercado que envolvem e influenciam seu design. A conclusão é inevitável: os eletrônicos de consumo de ponta ainda podem oferecer ganhos geracionais em desempenho - a Lei de Moore não está morta - mas os custos estão aumentando e estão tendo uma influência fundamental na forma como a Microsoft moldou seu novo console.

Dando início à apresentação, os engenheiros de silício da Microsoft revelaram o layout do processador Xbox Series X - o dado - mostrando como todos os componentes individuais se encaixam em uma única fatia de silício de 360,4 mm2. Mostrar quanto espaço a CPU, GPU e outros componentes-chave estão alocados nos dá uma ideia de sua importância para o design geral, e o equilíbrio é semelhante ao que vimos em consoles existentes baseados em AMD. Cerca de 47% de toda a área é dotada de 56 unidades de computação gráfica AMD RDNA 2 (quatro das quais são desativadas para permitir que chips com pequenos defeitos cheguem aos consoles de produção) com cerca de 11% do espaço disponível até o que a Microsoft descreve como clusters de CPU baseados em Zen 2 de classe de servidor. Uma quantidade semelhante de área também é consumida pelos controladores de memória GDDR6 - há dez deles no total - e enquanto eles endereçam 16 GB de RAM total em um console de varejo, os canais também são bons para 40 GB de memória no devkit Project Scarlett, e devemos assumir que, uma vez integrados à nuvem do Azure, os chips usarão algum outro tipo de configuração de memória não comercial.

Referir-se aos clusters de CPU como classe de servidor causou alguma confusão, já que a configuração básica e a configuração do cache são notavelmente semelhantes ao design Renoir da AMD (a Microsoft tem um codinome 'Hercules' internamente para o design da CPU) usado em sua linha de notebooks Ryzen 4000, ao contrário das ofertas monstruosas de muitos núcleos Epyc que são realmente usadas em ambientes empresariais. É muito mais provável aqui que a designação de classe de servidor simplesmente se refira aos recursos de segurança e suporte de memória necessários para integrar o silício Scarlett na nuvem Azure. A importância do suporte à nuvem do processador não pode ser subestimada: o chip pode executar e transmitir jogos de próxima geração, obviamente, mas também pode virtualizar quatro instâncias do Xbox One S simultaneamente.

UXN1MEoteXcwQ0k=

Também podemos supor que essas CPUs de classe de servidor também tomarão seu lugar como servidores Windows padrão quando não forem usadas para jogos - e se esse nível de validação para o chip foi alcançado, existem algumas possibilidades intrigantes na implantação do chip para o Surface business. Um novo Surface Studio all-in-one com um modo Xbox seria um produto único e atraente, por exemplo. Com um Xbox Series S agora praticamente confirmado por meio de um vazamento de controlador/pacote, um SoC menor e mais eficiente em termos de energia também poderia funcionar bem em um laptop ou PC de fator de forma pequeno. Simplificando, existem possibilidades aqui.

O núcleo de toda a apresentação dos Hot Chips é a maneira como os custos na indústria de semicondutores parecem desafiadores, exigindo inovação no design do processador. As perspectivas são sombrias em alguns aspectos, mas otimistas em outros. A boa notícia é que, de acordo com a Microsoft, a Lei de Moore não morreu. A densidade do transistor ainda está melhorando e comparar o Series X com o silício vintage do Xbox One 2013 oferece algumas comparações notáveis. Em primeiro lugar, em termos de tamanho físico, o processador do Series X é menor do que o do Xbox One: 360,4 mm2 contra 375 mm2. A contagem de transistores em apenas sete anos aumentou de 4,8 bilhões para 15,4 bilhões - um multiplicador de 3,2x. O poder de computação da GPU aumentou de 1,3 teraflops para 12,2, uma melhoria de 9,3 vezes. Até mesmo as comparações com o Xbox One X de 2017 parecem boas - um multiplicador de 2,3x nos transistores e um aumento de 2x para calcular.

A escalabilidade existe, mas o cenário mudou. O processador de 16nmFF do Xbox One X era menor que o do Xbox One original, mas mais caro de produzir, e o custo aumentou ainda mais na transição para o novo e aprimorado processo de 7 nm. No passado, o custo por transistor era menor - agora, o oposto é verdadeiro. Enquanto isso, há outras pressões contra as quais lidar. Uma redução de 30% ano a ano no custo da memória diminuiu para meros cinco%, o que significa que não apenas o silício é mais caro, mas melhorias na capacidade de memória em linha com o aumento de 8x do Xbox 360 para o Xbox One não são mais possíveis. Não há muito que a Microsoft possa fazer para combater o enigma do custo por transistor - embora hardware dedicado para elementos como Variable Rate Shading e Ray Tracing certamente ajude - mas a necessidade é a mãe da invenção, e é por isso que a Microsoft desenvolveu o shader feedback sampling.

IMAGEaHR0cHM6Ly9kMnNrdWhtMHZycnk0MC5jbG91ZGZyb250Lm5ldC8yMDIwL2FydGljbGVzLzIwMjAtMDgtMjEtMTYtNDgvZGllX3Nob3QucG5nL0VHMTEvcmVzaXplLzY5MHgtMS9xdWFsaXR5Lzc1L2Zvcm1hdC9qcGc=

A ideia básica é bastante simples: os mapas de textura são armazenados em diferentes níveis de qualidade - ou mip. O tamanho dos dados de textura já está crescendo conforme fazemos a transição para a era da resolução de 4K, então a ideia é simplesmente transmitir as porções dos dados de textura que são realmente necessários, entregando o que a Microsoft diz ser qualquer coisa até um multiplicador 2,5x para a memória. É parte da Velocity Architeture da Microsoft, que visa maximizar o investimento da Microsoft em armazenamento de estado sólido (SSD). Lá, pelo menos, a economia parece mais positiva. Embora haja um impacto inicial na transição do disco rígido para o SSD, a redução de custo ano a ano com flash NAND parece positiva - a Microsoft diz que é da ordem de 23%. Embora seja potencialmente uma forma de reduzir os preços ao longo do tempo, pode muito bem ser o caso de que abrirá a porta para SKUs de console de maior capacidade que não custam o planeta.

A Xbox Velocity Architecture também abre a porta para novos recursos como Quick Resume, que eu acho que merece um pouco mais de foco. Durante nossa visita à Microsoft em março, vimos o Xbox Series X alternando entre os estados do jogo de uma série de títulos do Xbox One X sendo executados em compatibilidade com versões anteriores. A quantidade de memória do sistema alocada para os jogos do Xbox One X é de 9 GB e leva cerca de 6,5 segundos para alternar entre eles - o que significa que o processo de salvar 9 GB e fazer streaming em um estado previamente armazenado em cache é surpreendentemente rápido, especialmente durante o processamento de gravação os dados provavelmente levarão mais desses 6,5 segundos do que a leitura. Estou muito otimista sobre o que o armazenamento de estado sólido (SSD) pode fazer pela experiência do console, mas acho que pode levar algum tempo para os desenvolvedores fazerem a transição de seus mecanismos para aproveitar ao máximo. O carregamento "instantâneo" perceptível pode ser possível, mas se realmente veremos muito dele no curto prazo ainda está para ser visto - e eu acho que isso se aplicará a ambas as máquinas de próxima geração com base em algumas das discussões que tive com desenvolvedores third-party.

Voltando à palestra do Hot Chips, aprendemos mais sobre a GPU, principalmente a partir de um diagrama de blocos do arranjo dos núcleos do shader. Aqueles que esperam uma mudança reveladora para o RDNA 2 da configuração básica vista na série RX 5700 da AMD podem ficar desapontados - o arranjo básico e a alocação de cache parecem ser iguais, com a única mudança perceptível vindo da adição de blocos de Ray Tracing. Tem havido alguma confusão aqui com as métricas do gigaray que excedem amplamente as da Nvidia para o RTX 2080 Ti - mas elas são calculadas de maneiras muito diferentes e não são comparáveis. Vimos o Minecraft DXR rodando na Série X e operando a 1080p entre 30 a 60 quadros por segundo - muito próximo da atual geração de ofertas RTX da Nvidia. Estou mais impressionado que uma experiência RT fully path-traced foi possível no Series X com apenas um mês de trabalho de desenvolvimento (embora com a base de código RTX do Minecraft existente como base) e com suporte intrínseco do Xbox para acesso "ao metal" (aqui ele quer dizer desenvolvimento em baixo nível, mais próximo do hardware), Estou realmente ansioso para ver o que os desenvolvedores irão trazer.

IMAGEaHR0cHM6Ly9kMnNrdWhtMHZycnk0MC5jbG91ZGZyb250Lm5ldC8yMDIwL2FydGljbGVzLzIwMjAtMDgtMjEtMTYtNDgvcHJpY2VzLnBuZy9FRzExL3Jlc2l6ZS82OTB4LTEvcXVhbGl0eS83NS9mb3JtYXQvanBn

O mesmo vale para áudio 3D, o que me fez pensar muito sobre marketing e apresentação. A Sony fez uma proposta notável para uma revolução no áudio 3D com o PlayStation 5 com seu Tempest Engine, falando sobre centenas de fontes de áudio posicionadas com precisão no espaço 3D - ainda que a Microsoft tenha essencialmente feito a mesma proposta com seu próprio hardware, que também tem o suporte HRTF que o Tempest Engine tem. A Microsoft não fez nenhuma promessa específica sobre o mapeamento de áudio 3D para o HRTF específico do indivíduo, mas, novamente, a Sony realmente não nos disse como planeja obter esses dados para cada jogador. Estarei interessado em ver como tudo isso vai acontecer quando os consoles forem lançados e o software estiver disponível.

No geral, além de alguns detalhes interessantes - e a revelação do die shot do processador Scarlett - muito do que a apresentação do Hot Chips cobre era parte integrante do evento de revelação de março do qual participamos, mas o insight sobre como a economia desempenhou um papel na modelagem do design é valioso. Não apenas isso, mas o trabalho da Microsoft com a Xbox Velocity Architecture e DirectStorage também farão a transição para o PC. Na verdade, a chegada da API DirectX 12 Ultimate parece estar reunindo muitas das inovações de última geração encontradas no Xbox Series X e garantindo que a plataforma do PC não fique para trás. A Microsoft sente claramente que tem liderança na inovação além do console Xbox sozinho - e é uma responsabilidade com a qual a Sony não precisa se preocupar, talvez explicando algumas de suas escolhas de design mais exóticas.

Como jornalista, o que eu gostei na revelação inicial da tecnologia do SeriesX e na apresentação do Hot Chips é como a Microsoft tem sido transparente sobre os recursos de sua nova máquina, como ela foi montada e por quê. Ninguém fala sobre 'molho secreto' ou recursos de mudança de jogo até então não revelados com o Xbox porque está tudo aberto - algo que posso confirmar também tendo dado uma olhada na documentação do desenvolvedor. Este é o Xbox Series X e agora sabemos tudo o que a Microsoft preparou para sua nova máquina, e eu me pergunto se a Sony fará o mesmo - talvez começando com a desmontagem de hardware de que Mark Cerny falou em sua apresentação Road to PlayStation 5. Dito isso, embora as discussões de especificações sejam interessantes, talvez a conversa tenha mudado para outros assuntos - como quais jogos jogaremos na janela de lançamento e, claro, quanto custará para comprar no próximo sonho de gen.