微軟介紹 Xbox 快速架構(gòu)：Xbox Series X 的靈魂

7月15日消息 今天，微軟發(fā)文介紹了 Xbox 快速架構(gòu)，并稱其為Xbox Series X 的靈魂。

微軟表示，Xbox 快速架構(gòu)的設(shè)計(jì)初衷就是成為新世代游戲素材流的終極解決方案。傳統(tǒng)I/O 子系統(tǒng)的這種徹底改造直接影響了 Xbox Series X 設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。如果我們的定制設(shè)計(jì)處理器位于 Xbox Series X 的核心，Xbox 快速架構(gòu)就是Xbox Series X 的靈魂。通過(guò)硬件、軟件創(chuàng)新的深度集成，Xbox 快速架構(gòu)將通過(guò)新世代游戲?yàn)橥婕姨峁┣八从械挠螒蝮w驗(yàn)。

Xbox 快速架構(gòu)包含四個(gè)主要組件：微軟自定義 NVME SSD、硬件加速解壓模塊、全新的 DirectStorage API 和采樣器反饋流 （SFS）。

自定義 NVME SSD: Xbox 快速架構(gòu)的基礎(chǔ)是我們的定制 1TB NVMESSD，提供 2.4 GB/s 的原始 I/O 吞吐量，是 Xbox One 吞吐量的 40 倍以上。PC 中使用的傳統(tǒng) SSD 通常會(huì)隨著熱量增加或執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器維護(hù)時(shí)降低性能。Xbox Series X 中的自定義 NVME SSD 旨在實(shí)現(xiàn)一致、持續(xù)穩(wěn)定的性能，而不是峰值性能。開(kāi)發(fā)人員將獲得時(shí)刻都有保證的 I/O 性能水平，他們可以依靠這種性能水平設(shè)計(jì)和優(yōu)化他們的游戲，從而消除他們當(dāng)前必須克服的障礙和約束。這種一致、持續(xù)穩(wěn)定的性能水平也適用于希捷可擴(kuò)展存儲(chǔ)卡，無(wú)論游戲位于何處，您都能獲得完全相同的游戲體驗(yàn)。

硬件加速解壓: 為盡量減少下載時(shí)間以及每個(gè)游戲所需的存儲(chǔ)量，游戲程序和素材都經(jīng)過(guò)壓縮。通過(guò) Xbox Series X 對(duì)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) LZ 解壓器的硬件加速支持，以及專為名為 BCPack 的紋理數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的全新的專有算法，為開(kāi)發(fā)人員提供了兩全其所用的優(yōu)質(zhì)資源，無(wú)需在質(zhì)量或性能方面損失任何成本。由于紋理數(shù)據(jù)占游戲總大小的很大一部分，除了通用 LZ 解壓器之外，還針對(duì)紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行了專門(mén)構(gòu)建的算法，因此兩者都可以并行使用，以減少游戲包的整體大小。假設(shè)壓縮比為 2:1，Xbox Series X 為游戲提供了有效的 4.8 GB/s I/O 性能，大約是前代主機(jī) I/O 性能的 100 倍。而要在軟件中提供類似級(jí)別的解壓性能，需要超過(guò) 4 個(gè) Zen 2 CPU 內(nèi)核。

全新DirectStorage API: 標(biāo)準(zhǔn)文件 I/O API 是 30 多年前開(kāi)發(fā)的，幾乎沒(méi)有變化，而存儲(chǔ)技術(shù)自那時(shí)以來(lái)已取得了重大進(jìn)展。當(dāng)我們分析游戲數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式以及使用 SSD 技術(shù)的最新硬件進(jìn)步時(shí)，我們知道我們需要提升最先進(jìn)的技術(shù)，將更多的控制權(quán)掌握在開(kāi)發(fā)人員手中。我們?cè)?DirectX 系列中添加了一個(gè)全新的 DirectStorage API，為開(kāi)發(fā)人員提供了對(duì) I/O 操作的精細(xì)顆粒控制，使他們能夠建立多個(gè) I/O 隊(duì)列，確定優(yōu)先級(jí)并最大限度地減少 I/O 延遲。這些直接、低級(jí)別的訪問(wèn) API 可確保開(kāi)發(fā)人員能夠充分利用硬件提供的原始 I/O 性能，從而幾乎消除加載時(shí)間或快速旅行系統(tǒng)，讓快速旅行做到真正意義上的快速。

采樣器反饋流 (SFS): 采樣器反饋流（SFS）是一項(xiàng)建立在 Xbox 快速架構(gòu)及其他先進(jìn)技術(shù)之上的全新創(chuàng)新。游戲紋理根據(jù)不同細(xì)節(jié)和分辨率級(jí)別進(jìn)行優(yōu)化，稱為 mipmap，并且可以在渲染過(guò)程中根據(jù)對(duì)象與玩家的距離使用。當(dāng)對(duì)象靠近玩家時(shí)，紋理的分辨率必須提升到玩家所期望的清晰細(xì)節(jié)和視覺(jué)效果。然而，與在場(chǎng)景中較遠(yuǎn)的對(duì)象時(shí)可以使用的較低分辨率的 mips 相比，這些較大的 mipmap 需要大量的內(nèi)存?，F(xiàn)階段，開(kāi)發(fā)人員必須在內(nèi)存中加載整個(gè) mip 級(jí)別，即使他們可能只采樣整個(gè)紋理的很小一部分。通過(guò)添加到 Xbox One X 的專用硬件，我們能夠分析 GPU 的紋理內(nèi)存使用情況，我們發(fā)現(xiàn) GPU 通常訪問(wèn)內(nèi)存中需要加載的紋理數(shù)據(jù)的不到 1/3。單個(gè)場(chǎng)景通常包含數(shù)千種不同的紋理，導(dǎo)致有效內(nèi)存和 I/O 帶寬利用率因使用效率低下而嚴(yán)重?fù)p失。通過(guò)這一洞察，我們能夠創(chuàng)建和添加新功能到 Xbox Series X 的 GPU，使其只按需將 mip 級(jí)別的子部分加載到內(nèi)存中，及時(shí)滿足 GPU 的數(shù)據(jù)需求。這一創(chuàng)新使平均超過(guò)原始硬件功能的有效 I/O 吞吐量和內(nèi)存使用量提升至約 2.5 倍。SFS 在可用系統(tǒng)內(nèi)存和 I/O 帶寬上提供了有效的乘數(shù)，從而顯著提高了內(nèi)存和 I/O 吞吐量，使您的游戲更加豐富、更具沉浸感。

了解到，Xbox Series X 采用了 AMD 最新的 RDNA 2 GPU和 Zen 2 架構(gòu) CPU，提供超過(guò) 12 TFLOPs的 GPU 功率和超過(guò) 4 倍于 Xbox One X CPU 處理能力。