Xbox Series X: la tecnología que alimentará la próxima generación, al detalle

• Cómo la Serie X es más del doble de poderosa que Xbox One X en la práctica;
• La diferencia que su trazado de rayos acelerado por hardware hará en el aspecto de sus juegos;
• Cómo su enfoque radical de la memoria y el almacenamiento rápido podría cambiar las reglas del juego, incluida la sorprendente función Quick Resume;
• La guerra de Microsoft contra el retraso de entrada y el desgarro de la pantalla;
• ¡Y algunas características de compatibilidad impresionantes, que incluyen HDR automatizado para juegos antiguos!

Todo comienza con los tres principios clave sobre los que se basa la próxima generación de Xbox: potencia, velocidad y compatibilidad. Sin duda, Microsoft tiene su propio mensaje para compartir construido alrededor de estos pilares, pero también sirve como una base sólida para nuestra historia.

¿Qué tan poderoso es Xbox Series X?

Con potencia, todo comienza con el Proyecto Scarlett SoC – sistema en chip. El procesador está fabricado en una versión mejorada del proceso de 7nm de TSMC, que entendemos acumula varias mejoras en la tecnología, hasta pero sin incluir el nuevo 7nm + basado en EUV. El chip en sí es un segmento de silicio de 360 mm ² (significativamente más pequeño de lo que especulamos), que combina versiones personalizadas del núcleo de CPU Zen 2 de AMD con 12.155 teraflops de potencia de procesamiento de GPU.

Como se esperaba, estamos obteniendo ocho núcleos de CPU y 16 hilos, entregados a través de dos unidades de cuatro núcleos en el silicio, con un núcleo de CPU (o dos hilos) reservado para ejecutar el sistema operativo subyacente y el ‘shell’ frontal. Microsoft promete una mejora 4x tanto en el rendimiento de un solo núcleo como en general sobre Xbox One X, y las velocidades de la CPU son impresionantes, con una frecuencia máxima de 3.8GHz. Esto es cuando SMT – o hyper-threading – está deshabilitado. Curiosamente, los desarrolladores pueden optar por ejecutar con ocho núcleos físicos en el reloj más alto, o todos los núcleos y subprocesos pueden habilitarse con una frecuencia más baja de 3.6GHz. Esas frecuencias están completamente bloqueadas y no se ajustarán de acuerdo con la carga o las condiciones térmicas, un punto que Microsoft enfatizó varias veces durante nuestra visita.

En nuestras pruebas basadas en PC, tener SMT habilitado puede ofrecer hasta un 30 por ciento, o más, de rendimiento adicional en aplicaciones bien enhebradas. Sin embargo, al menos para los títulos de lanzamiento, Microsoft espera que los desarrolladores opten por el modo más alto de 3.8GHz con SMT deshabilitado. «Desde la perspectiva de un desarrollador de juegos, esperamos que muchos de ellos se queden con los ocho núcleos porque sus juegos actuales se ejecutan con la distribución a menudo establecida en siete núcleos y siete hilos de trabajo», explica Andrew Goossen, técnico de Microsoft y arquitecto del sistema Xbox. . «Y para que se amplíen, para que vayan a 14 subprocesos de hardware, significa que tienen el sistema para hacerlo, pero luego, deben tener cargas de trabajo que se dividan aún más efectivamente entre ellos. Y entonces ‘

Hay personalizaciones para el núcleo de la CPU, específicamente para seguridad, potencia y rendimiento, y con 76 MB de SRAM en todo el SoC, es razonable suponer que la gigantesca caché L3 que se encuentra en los chips Zen 2 de escritorio se ha reducido de alguna manera. Se usa exactamente el mismo procesador de la Serie X en los servidores en la nube del Proyecto Scarlett que reemplazarán los modelos xCloud basados ​​en Xbox One S que se usan actualmente. Para este propósito, AMD incorporó la corrección de errores de EEC para GDDR6 sin penalización de rendimiento (en realidad no existe el G6 compatible con EEC, por lo que AMD y Microsoft están lanzando su propia solución), mientras que también se incluyen características de virtualización. Y esto nos lleva a nuestro primer momento de caída de micrófono: el procesador de la Serie X es capaz de ejecutar cuatro sesiones de juego de Xbox One S simultáneamente en el mismo chip,

Pero al menos hasta ahora, el enfoque se ha centrado en la GPU, donde Microsoft ha entregado 12 teraflops de rendimiento informático a través de 3328 sombreadores asignados a 52 unidades informáticas (de 56 en total en silicio, cuatro desactivadas para aumentar el rendimiento de producción) sostenido, bloqueado 1825MHz. Una vez más, Microsoft enfatiza el punto de que las frecuencias son consistentes en todas las máquinas, en todos los entornos. No hay relojes de refuerzo con Xbox Series X.

«12 TFLOPs era nuestro objetivo desde el principio. Queríamos una duplicación mínima del rendimiento sobre Xbox One X para admitir nuestros objetivos 4K60 y 120. Y queríamos que esa duplicación se aplicara de manera uniforme a todos los juegos», explica Andrew Goossen. «Para lograr esto, establecimos un objetivo de 2x los TFLOP de rendimiento sin procesar sabiendo que las mejoras arquitectónicas harían que el rendimiento efectivo típico fuera mucho más alto que 2x. Establecimos nuestro objetivo como duplicar los TFLOP de rendimiento sin procesar antes de considerar las mejoras arquitectónicas. por algunas razones: principalmente, definió un objetivo audaz para el consumo de energía y definió así toda la arquitectura de nuestro sistema.

«Pero también, en las primeras etapas del diseño, es difícil para nosotros predecir con precisión la mejora de las mejoras arquitectónicas en nuestros peores casos. Nuestra barra se duplicó en todos los casos, no solo un promedio. Por lo tanto, la forma más práctica de ingeniería para garantizar La mejora de la línea de base 2x en los peores casos registrados en todos los juegos fue establecer una meta del doble del rendimiento bruto de TFLOP. Entonces concentramos nuestros esfuerzos en hacer que el rendimiento efectivo sea aún mayor con mejoras arquitectónicas y nuevas características «.

Hemos demostrado a lo largo de los meses que la arquitectura RDNA de AMD ofrece sustancialmente más «rendimiento para su teraflop» , debido al nuevo diseño radical en combinación con relojes mucho más altos (la GPU Serie X funciona con una ventaja de frecuencia del 56% en comparación con Xbox One X), pero hay multiplicadores que deberían entrar en vigencia mediante el uso de nuevas características integradas en el diseño, como el sombreado de velocidad variable, que básicamente intenta aumentar y disminuir la precisión de renderizado en función de la visibilidad.

Sin embargo, incluso los puertos básicos que apenas utilizan cualquiera de las nuevas características de la Serie X están ofreciendo resultados impresionantes. Mike Raynor y Colin Penty de The Coalition nos mostraron una conversión de la Serie X de Gears 5, producida en solo dos semanas. Los desarrolladores trabajaron con Epic Games para lograr que UE4 funcione en la Serie X, luego simplemente aumentaron todos los ajustes preestablecidos de calidad internos al equivalente de ultra de PC, agregando sombras de contacto mejoradas y el nuevo espacio de pantalla global de trazado de rayos de UE4 (basado en software) iluminación. Además de eso, las escenas de Gears 5, que se ejecutan a 30 fps en Xbox One X, se elevaron a 60fps impecables. Pronto cubriremos más sobre esto, pero hubo una conclusión sorprendente: se nos mostraron resultados de referencia que, en este puerto no optimizado de dos semanas, ya entrega un rendimiento muy, muy similar a un RTX 2080.

«Creo que, en relación con el lugar en el que nos encontramos y con solo mirar nuestra experiencia con el hardware con este juego en particular, creo que somos realmente positivos para ver cómo funciona esto, especialmente sabiendo cuánto rendimiento sin explotar aún existe en el cuadro basado en el trabajo que hemos realizado hasta ahora «, dice entusiasmado el director técnico de la Coalición Mike Raynor. «Gears 5 estará optimizado, por lo que el trabajo que has visto hoy estará allí, disponible en el lanzamiento en Xbox Series X. El título admitirá Smart Delivery, así que si ya tienes el título en cualquier forma que puedas para obtenerlo en la Serie X de forma gratuita «.

Fue una demostración impresionante para un juego que ni siquiera ha comenzado a acceder a las características de la próxima generación de la nueva GPU. En este momento, es difícil cuantificar con precisión el tipo de mejora en la calidad visual y el rendimiento que veremos con el tiempo, porque si bien existen paralelos obvios con las máquinas de generación actual, la combinación de nuevo hardware y nuevas API permite cargas de trabajo muy diferentes para correr en la GPU. El aprendizaje automático es una característica que hemos discutido en el pasado, sobre todo con la arquitectura Turing de Nvidia y la mejora de la inteligencia artificial DLSS de la empresa. La arquitectura RDNA 2 utilizada en la Serie X no tiene equivalentes de núcleo tensorial, pero Microsoft y AMD han presentado una solución novedosa y eficiente basada en los núcleos de sombreador estándar. Con más de 12 teraflops de cómputo FP32, RDNA 2 también permite duplicar eso con FP16 (sí, las matemáticas rápidas están de vuelta). Sin embargo, las cargas de trabajo de aprendizaje automático a menudo usan una precisión mucho menor que eso, por lo que los sombreadores RDNA 2 se adaptaron aún más.

«Sabíamos que muchos algoritmos de inferencia necesitan solo posiciones enteras de 8 y 4 bits para los pesos y las operaciones matemáticas que involucran esos pesos comprenden la mayor parte de la sobrecarga de rendimiento para esos algoritmos», dice Andrew Goossen. «Así que agregamos soporte de hardware especial para este escenario específico. El resultado es que la Serie X ofrece 49 TOPS para operaciones de enteros de 8 bits y 97 TOPS para operaciones de enteros de 4 bits. Tenga en cuenta que los pesos son enteros, por lo que son TOPS y no TFLOPs. El resultado neto es que la Serie X ofrece inteligencia incomparable para el aprendizaje automático «.

Otras características de futuro también hacen el corte. Nuevamente, similar a la arquitectura Turing existente de Nvidia, los sombreadores de malla se incorporan en RDNA 2, lo que permite una mejora potencialmente explosiva en los detalles geométricos.

«A medida que las GPU se han ampliado y el rendimiento informático ha aumentado, el procesamiento de la geometría se ha vuelto cada vez más dependiente de la configuración de triángulos de problemas de vértices de función fija y bloques de teselación de la GPU», revela Goossen. «El sombreado de malla permite a los desarrolladores evitar por completo esos cuellos de botella de funciones fijas al proporcionar una alternativa opcional a las partes existentes de la tubería de GPU. Además del rendimiento, el sombreado de malla ofrece a los desarrolladores flexibilidad y ahorro de memoria. El sombreado de malla permitirá a los desarrolladores de juegos aumentar los detalles en las formas y animaciones de objetos y renderizan escenas más complejas sin sacrificar la velocidad de fotogramas «.

Hay más. Mucho más. Por ejemplo, la GPU Serie X permite que el trabajo se comparta entre los sombreadores sin la participación de la CPU, lo que ahorra una gran cantidad de trabajo para los núcleos Zen 2, con datos restantes en la GPU. Sin embargo, la gran innovación es claramente la adición del trazado de rayos acelerado por hardware. Esto es enormemente emocionante y en Digital Foundry, hemos estado siguiendo la evolución de esta nueva tecnología a través de los juegos DXR y Vulkan que hemos visto correr en las tarjetas RTX de Nvidia y la implementación de la consola de RT es más ambiciosa de lo que creíamos posible. .

La diferencia de trazado de rayos

RDNA 2 es totalmente compatible con el último estándar DXR Tier 1.1, y similar al núcleo Turing RT, acelera la creación de las llamadas estructuras BVH necesarias para mapear con precisión el cruce de rayos y las intersecciones, probadas contra la geometría. En resumen, de la misma manera que la luz ‘rebota’ en el mundo real, la aceleración de hardware para el trazado de rayos mapea el cruce y la intersección de la luz a una velocidad de hasta 380 mil millones de intersecciones por segundo.

«Sin la aceleración de hardware, este trabajo podría haberse realizado en los sombreadores, pero habría consumido más de 13 TFLOP solo», dice Andrew Goossen. «Para la Serie X, este trabajo se descarga en un hardware dedicado y el sombreador puede continuar funcionando en paralelo con un rendimiento completo. En otras palabras, la Serie X puede aprovechar de manera efectiva el equivalente de más de 25 TFLOP de rendimiento durante el trazado de rayos».

Sin embargo, es importante poner esto en contexto. Si bien las cargas de trabajo pueden funcionar al mismo tiempo, calcular la estructura de BVH es solo un componente del procedimiento de trazado de rayos. Los sombreadores estándar en la GPU también necesitan aumentar su peso, por lo que elementos como los cálculos de iluminación todavía se ejecutan en los sombreadores estándar, con la API DXR agregando nuevas etapas a la tubería de GPU para llevar a cabo esta tarea de manera eficiente. Entonces, sí, el RT generalmente se asocia con una caída en el rendimiento y eso se aplica a la implementación de la consola, pero con los beneficios de un diseño de consola fijo, deberíamos esperar ver a los desarrolladores optimizar de manera más agresiva y también innovar. La buena noticia es que Microsoft permite el acceso de bajo nivel al hardware de aceleración RT.

Lanzar herramienta de comparación

«[La serie X] va más allá del estándar de PC para ofrecer más potencia y flexibilidad a los desarrolladores», revela Goossen. «En la tradición de las grandes consolas, también brindamos soporte directo a la programación de metal, incluido el soporte para la construcción y optimización de BVH fuera de línea. Con estos bloques de construcción, esperamos que el trazado de rayos sea un área de imágenes increíbles y gran innovación por parte de los desarrolladores en el transcurso de la consola toda la vida.»

La prueba del budín está en la degustación, por supuesto. Durante nuestro tiempo en el campus de Redmond, Microsoft demostró qué tan completas son las funciones RT de la consola al lanzar una demostración técnica muy temprana de Xbox Series X Minecraft DXR, que se basa en el código Minecraft RTXvimos en Gamescom el año pasado y se ve muy similar, a pesar de correr en una GPU muy diferente. Esto sugiere una especie de ironía: el código base de Nvidia adaptado y ejecutándose en hardware de rastreo de rayos de origen AMD dentro de la Serie X. Lo impresionante de esto es que está completamente trazado. Aparte del skybox y la luna en la demostración que vimos, no hay elementos rasterizados de ningún tipo. Toda la presentación tiene trazado de rayos, lo que demuestra que, a pesar de las limitaciones de tener que entregar RT en una consola con un poder limitado y un presupuesto de silicio, Xbox Series X es capaz de ofrecer la implementación más ambiciosa y sorprendente del trazado de rayos, y lo hace en tiempo real.

Minecraft DXR es una declaración ambiciosa (trazado de rayos total, si lo desea), pero debemos esperar ver la tecnología utilizada de maneras muy diferentes. «Estamos muy entusiasmados con DXR y el soporte de trazado de rayos de hardware», dice Mike Raynor, director técnico de Coalition and Gears 5. «Tenemos un trazado de rayos basado en cómputo en Gears 5, tenemos sombras de trazado de rayos y el [ nuevo] la iluminación global del espacio de pantalla es una forma de GI basado en pantalla de trazado de rayos y, por lo tanto, estamos interesados ​​en cómo se puede utilizar el hardware de trazado de rayos para tomar técnicas como esta y luego moverlas a utilizar los núcleos DXR.

«Creo que, para nosotros, la forma en que hemos estado pensando es que, al mirar hacia adelante, pensamos que el renderizado híbrido entre las técnicas de renderizado tradicionales y luego usar DXR, ya sea para sombras o GI o para agregar reflejos, son cosas que realmente pueden aumentar la escena y [podemos] usar todo ese chip para obtener la mejor calidad visual final «.

Eficiencia en el diseño.

Una de las conclusiones clave para mí sobre el silicio de la Serie X no es solo la potencia, sino también la eficiencia en el diseño. Con todas las nuevas características gráficas y los 12 teraflops de rendimiento informático constante, imaginamos un diseño de procesador monstruosamente grande y prohibitivamente caro, en resumen, una consola muy costosa. Sin embargo, el tamaño del SoC a 360 mm ² significa que tenemos una porción de silicio que, en realidad, es mucho más pequeña que cualquier medición especulativa que pudiéramos obtener de revelaciones anteriores: sus 15.3 mil millones de transistores significan que estamos viendo solo más del doble de la densidad del transistor que se ve en el procesador Xbox One X de 16nmFF y, sin embargo, estamos obteniendo significativamente más del doble del rendimiento en todos los ámbitos.

Sin embargo, lograr los objetivos de rendimiento, potencia y área de silicio que Microsoft se fijó a sí mismo requirió un pensamiento innovador. La potencia de los gráficos no se trata solo de teraflops: la potencia de cómputo debe respaldarse con ancho de banda de memoria, lo que presenta un desafío único para una consola. La solución de Microsoft para el subsistema de memoria lo vio entregar una curiosa interfaz de 320 bits, con diez módulos GDDR6 de 14 gbps en la placa base: seis chips de 2GB y cuatro chips de 1GB. Cómo todo esto se divide para el desarrollador es fascinante.

«El rendimiento de la memoria es asimétrico: no es algo que podríamos haber hecho con la PC», explica Andrew Goossen, «10 gigabytes de memoria física [funciona a] 56 GB / s. Llamamos a esta GPU memoria óptima. Seis gigabytes [funciona a] 336 GB / s. Llamamos a esto memoria estándar. GPU óptimo y estándar ofrecen un rendimiento idéntico para el audio de la CPU y el archivo IO. El único componente de hardware que ve una diferencia en la GPU «.

En términos de cómo se asigna la memoria, los juegos obtienen un total de 13.5GB en total, que abarca todos los 10GB de memoria óptima de GPU y 3.5GB de memoria estándar. Esto deja 2,5 GB de memoria GDDR6 del grupo más lento para el sistema operativo y el shell front-end. Desde la perspectiva de Microsoft, sigue siendo un sistema de memoria unificado, incluso si el rendimiento puede variar. «En las conversaciones con los desarrolladores, generalmente es más fácil para los juegos llenar su cuota de memoria estándar con CPU, datos de audio, datos de pila y datos ejecutables, datos de script y desarrolladores como una compensación cuando les da más potencial ancho de banda «, dice Goossen.

Parece una situación algo compleja, especialmente cuando Microsoft ya ha entregado una interfaz de memoria más tradicional y más amplia en Xbox One X, pero la noción de trabajar con una memoria GDDR6 mucho más rápida presenta algunos desafíos. «Cuando hablamos con el equipo del sistema hubo muchos problemas en torno a la complejidad de la integridad de la señal y lo que no», explica Goossen. «Como saben, con la Xbox One X, utilizamos la 384 [interfaz de bits] pero a estas velocidades increíbles, 14 gbps con el GDDR6, hemos presionado tanto como hemos podido y sentimos que 320 era un buen compromiso en términos de lograr el mayor rendimiento posible, al mismo tiempo que creamos el sistema que realmente funcionaría y que podríamos enviar «.

El principio de potencia está bien cuidado, entonces, pero no se trata solo del rendimiento de cómputo en bruto, el conjunto de características también es crucial. En 2016, un año antes de que se completara el trabajo en Xbox One X, el equipo de silicio de Xbox ya estaba trabajando en la Serie X, comenzando el trabajo de arquitectura en las características de la próxima generación que finalmente veremos llegar al mercado en las vacaciones de 2020, un gran momento Recordatorio de cuánto tiempo lleva desarrollar nuevas tecnologías. Incluso en aquel entonces, el trazado de rayos estaba en la agenda, y también se requería la necesidad de un enfoque revolucionario para el almacenamiento, todo lo cual nos lleva al segundo principio del diseño de hardware de la Serie X: un cambio fundamental lejos de los discos duros mecánicos, que abarca almacenamiento de estado sólido en su lugar.

¿Por qué el almacenamiento rápido lo cambia todo?

Las especificaciones de esta página representan solo la mínima fracción del potencial de la solución de almacenamiento que Microsoft ha diseñado para la próxima generación. En el avance del Proyecto Scarlett E3 del año pasado, Jason Ronald, director asociado de gestión de proyectos en Xbox, describió cómo el SSD podría usarse como ‘memoria virtual’, un avance que solo comienza a insinuar la funcionalidad que Microsoft ha incorporado en su sistema .

En el nivel de hardware, la unidad NVMe personalizada es muy, muy diferente a cualquier otro tipo de SSD que haya visto antes. Es más corto, para empezar, presentando más como una tarjeta de memoria de antaño. También es bastante pesado, probablemente debido a la construcción de metal sólido que actúa como un disipador de calor que manejaría silicio que consume 3.8 vatios de potencia. Muchos SSD de PC se « desvanecen » en términos de rendimiento a medida que se calientan, y al igual que los relojes de CPU y GPU, esto simplemente no era aceptable para Microsoft, que cree que un rendimiento constante en todos los ámbitos es imprescindible para el diseño de sus consolas.

El factor de forma es lindo, los 2.4 GB / s de rendimiento garantizado son impresionantes, pero son las API de software y el hardware personalizado integrados en el SoC que ofrecen lo que Microsoft cree que es una revolución: una nueva forma de usar el almacenamiento para aumentar la memoria (un área donde ningún titular de la plataforma podrá ofrecer un salto generacional más tradicional). La idea, al menos en términos básicos, es bastante sencilla: el paquete del juego que se encuentra en el almacenamiento se convierte esencialmente en memoria extendida, permitiendo que el desarrollador pueda acceder instantáneamente a 100GB de los activos del juego almacenados en el SSD. Es un sistema que Microsoft llama Velocity Architecture y el SSD en sí mismo es solo una parte del sistema.

«Nuestro segundo componente es un bloque de descompresión de hardware de alta velocidad que puede entregar más de 6GB / s», revela Andrew Goossen. «Este es un bloque de silicio dedicado que descarga el trabajo de descompresión de la CPU y se adapta al SSD para que la descompresión nunca sea un cuello de botella. El hardware de descompresión admite Zlib para datos generales y un nuevo [sistema] de compresión llamado BCPack que se adapta al Texturas de GPU que generalmente comprenden la gran mayoría del tamaño del paquete de un juego «.

El componente final en el triunvirato es una extensión de DirectX – DirectStorage – una actualización necesaria teniendo en cuenta que los protocolos de E / S de archivos existentes están funcionando desde hace 30 años, y en su forma actual requerirían dos núcleos de CPU Zen simplemente para cubrir el gastos generales, que DirectStorage reduce a solo una décima parte de un solo núcleo.

«Además tiene otros beneficios», dice entusiasmado Andrew Goossen. «Está menos latente y ahorra una tonelada de CPU. Con la mejor solución competitiva, descubrimos que hacer que el software de descompresión para igualar la tasa de SSD hubiera consumido tres núcleos de CPU Zen 2. Cuando agrega la sobrecarga de CPU IO, eso es otros dos núcleos Por lo tanto, la carga de trabajo resultante habría consumido por completo cinco núcleos de CPU Zen 2 cuando ahora solo se necesita una décima parte del núcleo de la CPU. En otras palabras, para igualar el rendimiento de una Serie X a su tasa de E / S completa, necesitaría construir una PC con 13 núcleos Zen 2. Esos son siete núcleos dedicados al juego: uno para Windows y shell y cinco para el IO y la sobrecarga de descompresión «.

La transmisión de activos se lleva al siguiente nivel, pero Microsoft no terminó allí. Última generación, disfrutamos de un aumento de 16x en la memoria del sistema, pero esta vez es solo 2x, o solo un 50 por ciento adicional si consideramos Xbox One X como la línea de base. Además de aprovechar más el almacenamiento para compensar el déficit, Microsoft comenzó un proceso de optimización de cómo se usa realmente la memoria, con algunas mejoras sorprendentes.

«Observamos que, por lo general, solo se accedía a un pequeño porcentaje de la memoria cargada por los juegos», revela Goossen. «Este desperdicio proviene principalmente de las texturas. Las texturas son universalmente los mayores consumidores de memoria para juegos. Sin embargo, la GPU accede normalmente a una fracción de la memoria para cada textura durante la escena. Por ejemplo, el mip más grande de un 4K la textura es de ocho megabytes y, a menudo, más, pero típicamente solo una pequeña porción de ese mip es visible en la escena y, por lo tanto, solo esa pequeña porción realmente necesita ser leída por la GPU «.

A medida que las texturas se han disparado para coincidir con las pantallas 4K, la eficiencia en el uso de la memoria ha empeorado progresivamente, algo que Microsoft pudo confirmar al incorporar un hardware de monitoreo especial en el SoC Scorpio Engine de Xbox One X. «A partir de esto, encontramos un juego al que normalmente se accede en el mejor de los casos, solo de la mitad a un tercio de sus páginas asignadas durante largos períodos de tiempo», dice Goossen. «Entonces, si un juego nunca tuvo que cargar páginas que finalmente nunca se usan, eso significa un multiplicador 2-3x en la cantidad efectiva de memoria física, y un multiplicador 2-3x en nuestro rendimiento efectivo de IO».

Una técnica llamada Sampler Feedback Streaming (SFS) se creó para unir más estrechamente las demandas de memoria de la GPU, cargando de manera inteligente los datos de mip de textura que realmente se requieren con la garantía de un mip de menor calidad disponible si la versión de mayor calidad no es fácil disponible, deteniendo puestos de GPU y picos de tiempo de cuadro. El hardware a medida dentro de la GPU está disponible para suavizar la transición entre mips, en caso de que la textura de mayor calidad llegue un cuadro o dos más tarde. Microsoft considera que estos aspectos de la arquitectura Velocity son un verdadero cambio de juego, agregando un multiplicador a la forma en que se utiliza la memoria física.

La arquitectura Velocity también facilita otra característica que suena impresionante en el papel, pero es aún más notable cuando realmente se ve en la consola real. Quick Resume efectivamente permite a los usuarios alternar entre los estados de juego guardados, con solo unos segundos de carga; puede verlo en acción en el video de arriba. Cuando abandonas un juego, la RAM del sistema se almacena en caché en SSD y cuando accedes a otro título, su caché se restaura. Desde la perspectiva del juego en sí, no tiene una idea real de lo que está sucediendo en segundo plano: simplemente piensa que el usuario ha presionado el botón de guía y el juego puede reanudarse como de costumbre.

Vimos el hardware de la Serie X de Xbox que se ejecutaba entre Forza Motorsport 7 en modo 4K60 Xbox One X, State of Decay 2, Hellblade y The Cave (un título de Xbox 360). Al cambiar entre los juegos de Xbox One X que se ejecutan en la Serie X, hubo un retraso de alrededor de 6.5 segundos al cambiar de un juego a otro, lo cual es bastante impresionante. Microsoft no compartía el tamaño real de la memoria caché SSD utilizada para la reanudación rápida, pero dijo que la función admite un mínimo de tres juegos de la Serie X. Teniendo en cuenta los 13.5GB disponibles para los títulos, eso es un máximo nocional de alrededor de 40GB de espacio SSD, pero suponiendo que la arquitectura Velocity tiene características de compresión de hardware y descompresión, la huella real puede ser más pequeña. En cualquier caso, los títulos que usan menos La memoria, como los juegos que vimos demostrados, debe tener una huella más baja, lo que permite almacenar más en caché.

La guerra contra el retraso de entrada y el desgarro de la pantalla

El principio de velocidad de Microsoft para la Serie X también tiene en cuenta una renovación radical del procesamiento de entrada, diseñado para reducir la latencia en cada parte concebible de la tubería del juego, lo que significa que el tiempo transcurrido entre la presión del botón hasta la reacción resultante en la pantalla debería reducirse significativamente. Microsoft ya ha mencionado la entrada de latencia dinámica, pero solo ahora revela cuán extenso es su trabajo aquí. Comienza con el controlador, donde la latencia típica de 8 ms en la entrada del controlador analógico ahora se reduce significativamente al transmitir las entradas más actualizadas justo antesEl juego los necesita. Las entradas digitales, como presionar botones, tienen una marca de tiempo y se envían al juego, lo que reduce la latencia sin la necesidad de aumentar la velocidad de sondeo, mientras que las almohadillas conectadas por USB ven las entradas digitales transmitidas inmediatamente a la consola. Para facilitar todo esto, se reescribió toda la pila de software de entrada, lo que proporcionó nuevas mejoras de latencia.

La latencia ha sido una variable crucial pero invisible para que los desarrolladores puedan lidiar y, a medida que los motores de juego se vuelven más complejos y más paralelos, no es fácil hacer un seguimiento de un retraso adicional, algo más que Microsoft intenta resolver con DLI. «Facilitamos a los desarrolladores de juegos la optimización de la latencia en el juego. Los juegos en Xbox generan un identificador para cada cuadro a medida que fluye a través de su motor», explica Andrew Goossen. «Cuando consulta la entrada del controlador, asocia ese identificador de trama con el tiempo de la entrada y cuando completa la representación de esa trama, pasa ese identificador junto con la información completa del búfer frontal al sistema. Entonces, con este mecanismo, este sistema puede ahora determine la latencia completa en el juego para cada cuadro «.

Microsoft dice que entregó un sistema que permite a los desarrolladores rastrear con precisión el retraso de entrada en el motor tan fácilmente como los fabricantes de juegos pueden rastrear la velocidad de fotogramas: la métrica se ha agregado a su herramienta de análisis de rendimiento interno, Pix. El elemento final de DLI es el soporte de Xbox Series X para la nueva ola de pantallas HDMI 2.1 de 120Hz que ahora llegan a los mercados. La empresa ya comenzó a probar esta función con resoluciones de salida inferiores a 4K en pantallas HDMI 2.0 compatibles a través de Xbox One S y Xbox One X. Debido a que las pantallas se actualizan el doble de rápido que sus equivalentes de 60Hz, los usuarios deberían tener una respuesta más rápida: Un estado de cosas que también debería aplicarse a los modos de frecuencia de actualización variable (VRR). Microsoft también ha sido pionero en los modos ALLM en sus máquinas existentes, lo que significa que la consola puede ordenar que la pantalla cambie automáticamente al modo de juego.

Microsoft también ha realizado innovaciones que también pueden ver el final del desgarro de la pantalla. Por lo general, la visualización de un nuevo marco durante el escaneo se usa para cortar la latencia. El triple búfer puede incluso reducir las caídas a la velocidad de fotogramas, pero puede agregar un retraso adicional, pero la Serie X ve que esta situación evoluciona. «Rediseñamos la API de presentación que usan los juegos para enviar sus cuadros completos al televisor», comparte Andrew Goossen. «Desacoplamos completamente el vínculo tradicional entre el doble o triple búfer y la latencia. Solía ​​ser que el triple búfer era bueno para mejorar la velocidad de fotogramas cuando el juego no podía mantener su velocidad de fotogramas objetivo, pero el triple búfer era malo porque aumentó la latencia. Pero ya no. Ahora el búfer de cuadros y la latencia están completamente desacoplados, los juegos pueden habilitar el triple búfer mientras se especifica por separado la latencia deseada.

«Por lo tanto, los desarrolladores de juegos pueden reducir con precisión la latencia entre la CPU y la GPU hasta justo antes de que comiencen a formarse burbujas o la GPU pueda estar inactiva porque la CPU no la alimenta lo suficientemente rápido, y el tiempo de ejecución proporciona amplias estadísticas de retroalimentación de latencia para el juego para informar el ajuste dinámico. Entonces, utilizando este mecanismo, los juegos pueden reducir con la mayor precisión posible la latencia en el juego, y también con bastante facilidad «.

Si bien las mejoras y optimizaciones, por no mencionar un nuevo botón para compartir, se agregan al controlador Xbox Series X, la buena noticia es que la tecnología DLI es compatible con los pads existentes, que deberían actualizarse con una simple actualización de firmware.

Cómo los juegos más antiguos jugarán mejor en la Serie X

El último de los tres principios de Microsoft que forman la base de sus esfuerzos de próxima generación es la compatibilidad, un área donde la empresa ha brindado niveles notables de servicio de fanáticos desde que la compatibilidad con versiones anteriores de Xbox 360 se reveló por primera vez a una audiencia incrédula en el E3 2015. La empresa ha ya anunció que su biblioteca existente de juegos Xbox 360 y OG Xbox compatibles con la versión anterior se ejecutará en la Serie X, mientras que todos los periféricos existentes también funcionarán como deberían (lo que, en parte, explica por qué se usa USB tipo A en el sistema como opuesto al nuevo estándar USB-C). Entonces sí, se acabó el impuesto al volante.

Más allá de eso, el equipo de retrocompatibilidad de Xbox ha estado trabajando duro desde que trazaron la línea bajo su programa Xbox 360 y X-mejorado hace un tiempo. Es probable que no sea sorprendente descubrir que la Serie X técnicamente puede ejecutar todo el catálogo de Xbox One, pero esta vez se hace sin una capa de emulación: está integrada a nivel de hardware. Los juegos también se benefician de los relojes completos de CPU y GPU de la Serie X (Xbox One X entregó efectivamente el 50 por ciento de su potencia gráfica general para la compatibilidad retroactiva), lo que significa que la mayor falta de brillo de esos modos de rendimiento agregados a muchos juegos Xbox One X debería ojalá se bloquee a una suave y sedosa 60 fps.

Sin embargo, el equipo de compatibilidad es conocido por superar los límites y algunos de los primeros trabajos que vimos con la Serie X son deliciosos. Microsoft ya ha prometido una fidelidad de imagen mejorada, una velocidad de cuadros más estable y tiempos de carga más rápidos, pero las primeras demostraciones que vimos parecen aún más prometedoras, y de hecho es el caso que las pistas caídas en la reciente publicación del blog de la Serie X de Phil Spencer darán lugar a Xbox seleccionada Los títulos One S se ejecutan a resoluciones más altas en la nueva consola. De hecho, vimos que Gears of War Ultimate Edition funcionaba con una escala de resolución de 2x en ambos ejes, llevando un juego de 1080p hasta 4K nativo. Es una evolución del Método Heutchy utilizado para llevar los títulos de Xbox 360 720p a 4K completo, con resultados a menudo espectaculares.. Crucialmente, el equipo de back-compat hace todo el trabajo pesado a nivel del sistema: los desarrolladores de juegos no necesitan participar en absoluto en el proceso.

Lanzar herramienta de comparación

«Estamos explorando formas de mejorar, tal vez, una lista curada de juegos», dice Peggy Lo, líder del programa de compatibilidad para Xbox. «Las cosas que estamos buscando incluyen mejorar la resolución de los juegos, mejorar la velocidad de fotogramas, ¡tal vez duplicarlos! Y la forma en que lo hacemos realmente es explorar múltiples métodos. Así que sabíamos lo que estábamos haciendo con el Método Heutchy, tal vez lo cambiaremos un poco, hay algunos otros métodos que estamos explorando.

«Lo que probablemente no vamos a hacer es explicar todos esos métodos hoy porque todavía estamos en el proceso de averiguar qué método exacto será mejor para la Serie X, pero quiero que se sienta seguro de que tenemos una solución que podemos recurrir o siempre seguiremos adelante «.

Microsoft configuró dos pantallas OLED LG, una con Gears Ultimate en su 1080p estándar en Xbox One X (el juego nunca recibió una actualización X) y en 4K nativo en la Serie X. Los datos de depuración en pantalla revelaron la cantidad de objetivos de renderizado de la consola funcionaba a una resolución más alta, junto con el factor de escala de resolución y la nueva resolución nativa, en este caso, una escala de 2.0 y un recuento de píxeles de 3840×2160. La noción de mostrar un factor de escala tan preciso me hizo preguntarme si en realidad podría ir más alto, si los títulos de 720p o 900p también podrían escalar a 4K nativo. Es una pregunta que quedó sin respuesta, aunque Lo se rió cuando le pregunté.

Otros beneficios vendrían, y los propietarios de pantallas HDR adorarán la segunda característica clave que vi. Pudimos ver que la versión mejorada Xbox One X de Halo 5 funciona con una implementación HDR muy convincente, a pesar de que 343 Industries nunca envió el juego con soporte HDR . El ingeniero de software principal de Microsoft ATG, Claude Marais, nos mostró cómo un algoritmo de aprendizaje automático que utiliza la implementación HDR de última generación de Gears 5 puede inferir una implementación HDR completa a partir del contenido SDR en cualquier título de compatibilidad inversa. Tampoco es un HDR falso, Marais lanzó un modo de mapa de calor que muestra el brillo máximo para cada elemento en pantalla, lo que demuestra claramente que los aspectos más destacados estaban mucho más allá del rango SDR.

«Se puede aplicar a todos los juegos teóricamente, técnicamente, supongo que todavía estamos trabajando a través de las experiencias de los usuarios y cosas así, pero esta es una demostración técnica», reveló Marais. «Así que este [Halo 5] tiene cuatro años, cierto, así que vamos al extremo y saltemos a un juego que tiene 19, 20 años en este momento, y ese es Fusion Frenzy. En aquel entonces no se sabía nada sobre HDR, no «Alguien sabía sobre HDR. Los juegos solo usaban buffers de respaldo de 8 bits».

Este fue un momento espectacular. De hecho, fue Fusion Frenzy, un título original de Xbox, que se ejecuta con su habitual multiplicador de resolución de 16x a través de compatibilidad retro, pero esta vez presentado con un HDR muy convincente y perceptiblemente real . El punto clave es que esto se propone como una característica de nivel de sistema para Xbox Series X, que debería aplicarse a todos los juegos compatibles que no tienen sus propios modos HDR personalizados, y como demostró Marais, se extiende a toda la biblioteca de Xbox.

«Pero puedes pensar en otras cosas que podríamos hacer», agrega Marias. «Veamos la accesibilidad. Si tienes personas que no pueden leer bien o ver bien, probablemente quieras mejorar el contraste cuando hay mucho texto en pantalla. Podemos hacerlo fácilmente. Hablamos con alguien que es daltónico esta mañana y eso es un gran ejemplo. Simplemente activamos el LUT y podemos cambiar los colores para que puedan experimentar más fácilmente el anuncio allí «.

Está claro que hay mucho amor por la biblioteca de Xbox y que el equipo de back-compat está muy entusiasmado con lo que hacen. «Espero que te des cuenta de que todavía nos apasiona esto», dice Peggy Lo. «Es un proyecto muy personal para muchos de nosotros y estamos comprometidos a seguir haciendo esto y hacer que todos sus juegos se vean mejor en la Serie X».

Potencia, velocidad, compatibilidad. Microsoft hizo un discurso convincente para todos los pilares fundamentales de la Serie X, y notablemente, todavía hay más para compartir. Después de las presentaciones iniciales, nos dirigimos al Edificio 37 en el campus de Microsoft, donde el diseñador principal Chris Kujawski y sus colegas nos dieron una mirada práctica sobre el hardware de la Serie X, un desglose detallado de sus componentes interiores y todo lo que pudiéramos desear. para conocer su innovador factor de forma, junto con los refinamientos sutiles pero efectivos realizados en el controlador Xbox. ¿La línea de fondo? Todavía hay mucho que compartir sobre Xbox Series X y esperamos revelar más.

Digital Foundry fue invitada a Microsoft en Redmond WA a principios de marzo para cubrir la revelación de las especificaciones de la Serie X de Xbox. Microsoft pagó el viaje y el alojamiento.