Microsoft detalla la tecnología Velocity Architecture del SSD de la Xbox Series X

Microsoft vuelve a la carga y toca volver a hablar de la Xbox Series X, concretamente esta vez toca volver a recordar lo que parece que nadie se acuerda, y sí, la consola de Microsoft también tiene un SSD y una completa tecnología dedicada y exclusiva que le respalda para permitirle hacer lo mismo que tantas flores recibe la PlayStation 5, y esto se traduce en Xbox Velocity Architecture que, junto a un SSD personalizado, promete multiplicar por 40x veces el rendimiento de la Xbox One o superar a un SSD M.2 NVMe de un PC gracias a incluir una gran cantidad de novedades en el interior.

En su día hablamos por encima de la tecnología Xbox Velocity Architecture cuando el CEO de Epic Games sacaba pecho del SSD de la PS5, pero ahora toca empaparse a fondo después de que la compañía revelara todos los detalles. Si quieres un breve resumen, pues lo mismo que la PlayStation 5: Eliminar tiempos de carga,y eliminar los cuellos de la botella de la CPU gracias a la descompresión acelerada por harware permitiendo un mayor desempeño. Si quieres saber más, tras el vídeo tienes toneladas de información.

Cuando nos propusimos diseñar la Xbox Series X, aspiramos a crear nuestra consola más potente de todas, impulsada por la innovación de la próxima generación y ofreciendo un rendimiento constante y continuo nunca antes visto en una consola sin comprometer la experiencia. Para lograr este objetivo, sabíamos que necesitábamos analizar todos los componentes del sistema para superar las limitaciones del rendimiento y diseño de la consola tradicional. Fue fundamental en el diseño de Xbox Series X asegurarnos de que teníamos un equilibro de potencia, velocidad y rendimiento superior al mismo tiempo de que nos asegurábamos de que ningún componente limitaría la ambición creativa de los mejores creadores del mundo, brindándoles las herramientas para ofrecer experiencias de juego de próxima generación verdaderamente transformadoras que no eran posibles en consolas de generaciones anteriores.

En el centro de la Xbox Series X se encuentra nuestro procesador personalizado que aprovecha al máximo las últimas arquitecturas RDNA2 y Zen2 de nuestro socios de AMD para ofrecer el mejor procesador de última generación de su clase con una GPU de más de 12 teraflops de potencia y superando en más de 4x veces la potencia de procesamiento de la CPU de la Xbox One X.

La Xbox Series X incluye el mayor ancho de banda de memoria que cualquier consola de próxima generación con 16 GB de memoria GDDR6, incluidos 10 GB de memoria optimizada para GPU @ 560 GB/s para mantener el procesador alimentado sin cuellos de botella. Conforme analizamos el subsistema de almacenamiento, quedó claro que habíamos alcanzado los límites superiores de la tecnología tradicional de disco duro y que para cumplir con nuestras aspiraciones de diseño, tendríamos que repensar radicalmente y revolucionar nuestro enfoque con Xbox Series X.

Contamos con las herramientas necesarias para el diseño de juegos de próxima generación y la visión creativa

Los juegos modernos requieren de una cantidad significativa de datos para crear mundos y universos realistas que los jugadores experimentarán. Para permitir que el procesador funcione a su rendimiento óptimo, todos estos datos deben cargarse desde el almacenamiento a la memoria. La explosión de entornos de mundos abiertos masivos, dinámicos y mundos animados y persistentes con mayor densidad y variedad solo ha aumentado la cantidad de datos requeridos. Desde datos de malla ambiental, personajes con modelado de alto número de polígonos, texturas de alta resolución, datos de animación, archivos fuente de audio y vídeo y más, todos se combinan para ofrecer un entorno de juego más inmersivo para el jugador.

A pesar de la capacidad de los motores de juegos modernos y el middleware para transmitir los activos del juego en la memoria fuera del almacenamiento local, a los diseñadores de niveles muy frecuentemente se les solicita crear caminos, pasillos o elevadores estrechos para evitar las limitaciones de un disco duro tradicional y un canal E/S. Estos elementos en el juego a menudo se utilizan para ocultar la necesidad de descargar los activos de la zona previa de la memoria mientras se cargan nuevos activos para el próximo espacio de juego. Conforme hablamos sobre las aspiraciones de los desarrolladores para sus títulos de próxima generación y las limitaciones de la tecnología de generación actual, este desafío continuará aumentando exponencialmente y limitará aún más la ambición de los juegos verdaderamente transformadores. Estos comentarios influyeron en el diseño y desarrollo de la arquitectura ‘de velocidad de Xbox’ Xbox Velocity Architecture.

Un vistazo a Xbox Velocity Architecture

Xbox Velocity Architecture se diseñó para ser la solución definitiva para la transmisión de activos de juegos en la próxima generación. Esta reinvención radical del subsistema de E/S tradicional influyó directamente en todos los aspectos del diseño de la Xbox Series X. Si nuestro procesador personalizado es el corazón de la Xbox Series X, Xbox Velocity Architecture es su alma. A través de una profunda integración de la innovación de hardware y software, Xbox Velocity Architecture potenciará las experiencias de juego de próxima generación como nunca antes se ha visto.

Xbox Velocity Architecture consta de cuatro componentes principales: nuestro SSD NVME personalizado, bloques de descompresión acelerados por hardware, una nueva API DirectStorage y la función Sampler Feedback Streaming (SFS).

A continuación, definimos cada componente:

SSD NVME personalizado – La base de la arquitectura Xbox Velocity Architecture es nuestro SSD NVME personalizado de 1 TB de capacidad, que ofrece 2.4 GB/s de rendimiento de E/S sin procesar, más de 40x veces el rendimiento de la unidad de almacenamiento de la Xbox One. Los SSD tradicionales utilizados en PCs menudo reducen el rendimiento a medida que la temperatura aumenta o al realizar tareas de mantenimiento de la unidad. El SSD NVME personalizado de la Xbox Series X está diseñado para brindar un rendimiento constante y continuo en lugar del máximo rendimiento. Los desarrolladores tienen un nivel garantizado de rendimiento de E/S en todo momento, así como la capacidad para diseñar y optimizar de manera confiable sus juegos sin barreras ni limitaciones como a las que se enfrentan hoy en día. Este mismo nivel de rendimiento constante y continuo también aplica a la tarjeta de expansión de almacenamiento de Seagate, garantizando exactamente la misma experiencia de juego, sin importar en dónde resida el juego.

Descompresión acelerada por hardware – Los paquetes y activos del juego se comprimen para minimizar los tiempos de descarga y la cantidad de almacenamiento requerido para cada juego individual. Con el soporte acelerado por hardware para el descompresor LZ estándar de la industria, así como un nuevo algoritmo patentado específicamente diseñado para datos de textura llamado BCPack, la Xbox Series X ofrece lo mejor de ambos mundos para que los desarrolladores logren ahorros masivos sin perder calidad o rendimiento. Dado que los datos de textura comprenden una parte significativa del tamaño total de un juego, al tener un algoritmo diseñado específicamente para datos de textura además del descompresor LZ de uso general, ambos se se pueden usar en paralelo para reducir el tamaño total de un paquete de juego. Suponiendo una relación de compresión de 2:1, la Xbox Series X ofrece un rendimiento efectivo de 4.8 GB/s en rendimiento de E/S, aproximadamente 100x veces el rendimiento de E/S en consolas de generación actual. Para ofrecer niveles similares de rendimiento de descompresión en software, se requerirían más de 4 núcleos AMD Zen2 de la CPU.

Nueva API DirectStorage – Las APIs de E/S de archivos estándar se desarrollaron hace más de 30 años y prácticamente no han cambiado. Mientras que la tecnología de almacenamiento ha avanzado significativamente desde entonces. Al analizar los patrones de acceso a los datos del juego, así como los últimos avances de hardware con tecnología SSD, nos dimos cuenta de que necesitábamos dirigirnos hacia la próxima generación para darles más control a los desarrolladores. Agregamos una nueva API DirectStorage a la familia DirectX, ofreciéndoles a los desarrolladores máximo control de sus operaciones de E/S, lo que les permitirá establecer múltiples filas de E/S, priorización y reducción de la latencia de E/S. Estas APIs de acceso directo y de bajo nivel garantizan que los desarrolladores podrán aprovechar al máximo el rendimiento de E/S que ofrece el hardware, eliminando prácticamente los tiempos de carga o los sistemas de viaje rápido, que como su nombre lo dice, son rápidos.

Sampler Feedback Streaming (SFS) – Sampler Feedback Streaming es una función innovadora completamente nueva construida sobre todos los otros avances de la arquitectura Xbox Velocity Architecture. Las texturas del juego están optimizadas en diferentes niveles de detalle y resolución, llamados mipmaps, y se pueden usar durante el renderizado en función de qué tan cerca o lejos esté un objeto del jugador. Conforme un objeto se acerca al jugador, la resolución de la textura deberá aumentar para proporcionar la nitidez en detalles e imágenes que los jugadores esperan. Sin embargo, los mipmaps más grandes requieren una cantidad significativa de memoria en comparación con los mips de menor resolución que se pueden usar si el objeto está alejado. En la actualidad, los desarrolladores deben cargar un nivel de mip completo en la memoria, incluso en los casos en los que solo puedan muestrear una porción muy pequeña de la textura general. A través del hardware especializado añadido en la Xbox One X, pudimos analizar el uso de la memoria de textura por la GPU y descubrimos que la GPU por lo general accede a menos de 1/3 de los datos de textura necesarios para cargarse en la memoria. Por lo general, una sola escena incluye miles de texturas diferentes que resultan en una pérdida significativa de memoria efectiva y utilización de ancho de banda de E/S debido al uso ineficiente. Con esta información, pudimos crear y agregar nuevas capacidades a la GPU de la Xbox Series X que le permite cargar solo las subporciones de un nivel de mip en la memoria, bajo pedido, justo a tiempo para cuando la GPU requiera los datos. La función SFS ofrece un multiplicador efectivo en la memoria del sistema disponible y el ancho de banda de E/S, lo que da como resultado una cantidad significativamente mayor de memoria y rendimiento de E/S disponibles para hacer que el juego brinde una experiencia más rica e inmersiva.

A través del aumento masivo en el rendimiento de E/S, la descompresión acelerada de hardware, DirectStorage y los aumentos significativos en la eficiencia proporcionados por la función Sampler Feedback Streaming, la arquitectura Xbox Velocity Architecture permite que la Xbox Series X brinde un rendimiento efectivo mucho más allá de las especificaciones de hardware, proporcionando directamente, acceso inmediato de bajo nivel a más de 100 GB de datos del juego almacenados en la SSD para cuando el juego lo requiera. Estas innovaciones desbloquearán nuevas experiencias de gameplay, así como un nivel de profundidad e inmersión diferente a todo lo que se ha visto anteriormente en los videojuegos.

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