[情報] DF:Xbox Series X 解析 CPU、GPU

https://www.eurogamer.net/articles/digitalfoundry-2020-inside-xbox-series-x-
full-specs

https://bit.ly/2QkOccQ

在這次Xbox One X的硬體配置完全公開，微軟選擇與上回Xbox One X相同，
邀請著名遊戲技術專欄Digital Foundry編輯到微軟總部，實際接觸硬體，
並訪談硬體、軟體開發人員，為玩家帶來專業Xbox Series X的全面解析。

先上整體硬體規格與目前世代的比較

https://i.imgur.com/TWdSDeZ.png

https://i.imgur.com/hRkrBAb.jpg

Project Scarlett SoC 大圖

https://i.imgur.com/SVD9Vcx.jpg

Project Scarlett 系統單晶片

-系統單晶片(SoC)由台積電的強化版7奈米製程生產，比之前台積電7奈米製程
有一系列改進，但是不是新的EUV 7nm+製程。

-晶片尺寸為360mm2，比之前DF預估的要小，也比X1X的SoC小一點

-電晶體數量達到153億，為16奈米的X1X SoC 2倍多一點，整體效能超過單純電晶體增幅

CPU

-CPU為8核心，客製化AMD Zen2核心，在晶片上分為2個4核心叢集，
微軟有針對安全性、功耗與效能方面進行客製化。

*SoC上有76MB的SRAM，應是作為L3快取用，但比起桌機版Zen2有所縮減。
*此SoC將來要取代目前使用X1S處理器的xCloud雲端伺服器，所以有為GDDR6設置EEC
(錯誤碼修正)，不會有性能損失。
*在xCloud上，1個XSX版將能同時執行4個X1S的任務
*目前市面上沒有相容GDDR6的EEC，應是微軟與AMD自己搞的解決方案。
*具備虛擬化功能

-CPU支援SMT(同步多執行緒)，開啟SMT後，一個核心可以同時處理2個執行緒。

-其中一個核心(或兩個執行緒)保留給作業系統與前端shell使用。

-單核心或整體效能都為X1X的4倍

-核心在不開啟SMT(同步多執行緒)，運行頻率為3.8GHz，開啟SMT，運行頻率降為3.6GHz。

*DF過去以PC做的測試，對多執行緒最佳化優秀的程式，開SMT可以得到至多30%效能增幅 但多數開發者，選擇關閉SMT，用8個運行頻率更高的核心。

-開發者可以視需求選擇更高的CPU運行頻率，或是降速換取更多執行緒，
即7核心7個執行緒，以更高頻率運行，或是7核14執行緒，以較低的頻率運行。

-無論不開SMT的3.8GHz或是開SMT的3.6GHz，都是固定速率，不負載浮動或因溫度調整。

-包含新的影片壓縮編碼器，比目前在xCloud雲端遊戲伺服器用的快6倍以上。

GPU

-RDNA 2.0架構，52個CU，總計有3328個著色器(Shader)，運行頻率為1.825GHz
*晶片上總共有56個CU，但為提高生產良率，關閉4個。
*同CPU，運行頻率固定，不會動態調整。

-12T浮點能力一開始就是設計目標，是為達成4K 60/120fps而設定，
因早期設計階段時，架構改進帶來的效能提升難以評估，
所以基本目標把浮點能力定到X1X的2倍，然後集中心力改進架構與加入新特性來提升效能

-RDNA新架構，在相同浮點能力狀況在，能提供比GCN架構更好的效能，
除了架構帶來的效能提升，還有新的特性如可變速率著色技術(VRS)也可以帶來效能提升

*VRS可把畫面分出注重的區域、物件或角色，可以針對性的投入更多運算資源，運用得宜 可以在不影響觀感的情況下，提升執行效率。

-微軟展示一個僅用兩週時間移植，幾乎沒有使用任何XSX新特性
沒有最佳化的戰爭機器5。

*開發人員與Epic合作，讓UE4可以在XSX運行。
*把畫面設置提升至等同PC Ultra水準。
*額外增加50%粒子效果、接觸陰影效果。
*加入新的UE4(軟體計算)光線追蹤全局照明
(ray traced screen-space global illumination)

*此版本的過場動畫從X1X的30fps，提升為完美的 4K 60fps
*遊戲運行超過100fps，目標最佳化之後，多人模式要以120fps運行。
*這個尚未最佳化的移植，遊戲內性能測試顯示，測試分數非常近似RTX 2080

*移植會繼續改善與最佳化，在XSX推出後，
擁有戰爭機器5的玩家將能獲得針對XSX最佳化的版本。

-RDNA2跟進Nvidia的圖靈架構，支援Mesh Shader，能替代部分多邊形管線，繞過瓶頸，可以處理巨量多邊形的場景。

-支援Shader之間共享工作，不再需要CPU介入協調，節省CPU資源。

機器學習

-RDNA2的Shader核心，除了標準FP32單精度浮點計算，也能做FP16半精度浮點運算，
但機器學習演算法常常應用比這更低的精度，所以還需更進一步修改。

*微軟與AMD合作，加入特殊硬體，讓XSX能在提供每秒49兆次8bit整數運算
或是97兆次4bit整數運算，能讓XSX在機器學習領域能有巨大的運算能力，
可以預期出現類似Nvidia的AI反鋸齒DLSS

硬體光線追蹤

-RDNA2支援DXR Tier 1.1標準

-光線追蹤硬體是專門加速所謂BVH(Bounding Volume Hierarchies)的部分，
也就是檢測光線在環境中來來回回在反射與漫射後與多邊形交互與交叉的位置

*光追加速硬體最高每秒做3800億次光束的遍歷與交叉的計算。
*若把這份工作單純交給Shader來做，需要消耗13T浮點能力，
而XSX可以這份工作完全交給光線追蹤加速硬體，GPU上Shader做其他事，
話句話說，在使用光線追蹤的狀況下，可以呈現原本需要25T算力才能呈現的畫面。

-BVH只是光追的其中一個步驟，光影計算與著色仍舊要Shader去做，而DXR API為GPU管線增加新的階段在處理光追時能高速處理這些任務。

-微軟允許開發者光追加速硬體做低階存取，堤供比PC更高的靈活性與進一步最佳化的空間。

-微軟展示Minecraft DXR的技術Demo

*只投入一個工程師，用一個月的時間來移植這個技術展示
*Minecraft DXR特色在完全不使用傳統光柵化成像，光影渲染只使用光線追蹤，
展示XSX能實作能即時運算全光線追蹤。
*1080P，30~60fps
*儘管未來幾年的主流，傳統的光影渲染混合光線追蹤
*Minecraft DXR在XSX的Demo是基於去年Nvidia RTX的DEMO，專為RTX撰寫的程式碼
能被移植到XSX也是DF覺得很有趣的地方。

---

RAM與SSD應用與微軟專為XSX設計的Velocity Architecture加速存取架構

感覺比較適合再分一篇...

--