微軟Xbox Serie X快速架構介紹 強勁性能，極致新體驗

   作為僅有的兩款次世代主機之一，微軟Xbox Serie X主機用上了諸多黑科技技術加成，官方也在日前放出了一則宣傳片，介紹了其中之一的“Xbox快速架構”設計，一起來了解一下吧。

   Xbox Series X設計初衷

   當我們開始設計Xbox Serie X時，我們渴望通過新世代的創新構建我們最為強勁的主機，並提供在當下世代主機中從未有過的、不間斷的持續性能，這前所未有。為了實現這一目標，我們知道我們需要分析系統的每個組件，以突破傳統主機性能和設計的限制。在Xbox Series X的設計中，確保我們在功率、速度和性能之間取得卓越的平衡，同時確保任何組件都無法限制全球最佳創作者的創意雄心，從而使他們能夠提供前幾代主機不可能實現的、真正具有變革性的新世代遊戲體驗，是至關重要的。

   Xbox Series X的核心是我們的定製處理器，利用合作夥伴AMD提供的最新RDNA 2和Zen 2架構，提供一流的新世代處理器，提供超過12 TFLOPs的GPU功率和超過4倍於Xbox One X CPU處理能力。Xbox Series X包含任何具有16GB GDDR6記憶體的新世代主機的最高記憶體帶寬，包括10GB的GPU優化記憶體(560 GB/s，使處理器保持無瓶頸)。當我們分析存儲子系統時，很明顯，我們已經到達了傳統硬碟技術的上限，為了實現我們的設計初衷，我們需要從根本上重新思考和徹底改變我們打造Xbox Series X的方式。

   助力新世代遊戲設計及創意願景

   現代遊戲需要大量的數據來創造供遊戲玩家體驗的逼真世界。為了使處理器能夠以最佳性能工作，必須將所有這些數據從存儲加載到記憶體中。大規模、動態的開放世界環境和生機勃勃、持續變化的世界以及密度和多樣性的爆炸式增長只會增加所需的數據量。將環境網格數據、高多邊形角色模型、高分辨率紋理、動畫數據、音頻和視頻源文件等功能一起組合在一起，為玩家提供最為身臨其境的遊戲環境。

   儘管現代遊戲引擎和中間件能夠將遊戲素材從本地存儲中流入記憶體，但遊戲設計人員仍經常需要創建狹窄的路徑、走廊或電梯，以繞過傳統硬碟和I/O管道的局限性。這些遊戲內元素通常用於掩蓋從記憶體中卸載前一個區域的素材，同時加載新素材以用於下一個遊戲空間。當我們討論開發人員對新世代遊戲的渴望以及當下世代技術的局限性時，這一挑戰將繼續呈指數級增長，進一步限制真正變革性遊戲創作的雄心壯志。這一反饋影響了Xbox快速架構的設計和開發。

   隆重介紹Xbox快速架構

   Xbox快速架構的設計初衷就是成為新世代遊戲素材流的終極解決方案。傳統I/O子系統的這種徹底改造直接影響了Xbox Series X設計的各個方面。如果我們的定製設計處理器位於Xbox Series X的核心，Xbox快速架構就是Xbox Series X的靈魂。通過硬體、軟體創新的深度集成，Xbox快速架構將通過新世代遊戲為玩家提供前所未有的遊戲體驗。

   Xbox快速架構包含四個主要組件：我們的自定義NVME SSD、硬體加速解壓模塊、全新的DirectStorage API和采樣器反饋流(SFS)。

   讓我們來詳細了解一下這些組件：

   · 自定義NVME SSD: Xbox快速架構的基礎是我們的定製1TB NVME SSD，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SSD通常會隨著熱量增加或執行驅動器維護時降低性能。Xbox Series X中的自定義NVME SSD旨在實現一致、持續穩定的性能，而不是峰值性能。開發人員將獲得時刻都有保證的I/O性能水準，他們可以依靠這種性能水準設計和優化他們的遊戲，從而消除他們當前必須克服的障礙和約束。這種一致、持續穩定的性能水準也適用於希捷可擴展存儲卡，無論遊戲位於何處，您都能獲得完全相同的遊戲體驗。

   · 硬體加速減壓:為盡量減少下載時間以及每個遊戲所需的存儲量，遊戲程序和素材都經過壓縮。通過Xbox Series X對於行業標準LZ解壓器的硬體加速支持，以及專為名為BCPack的紋理數據而設計的全新的專有算法，為開發人員提供了兩全其所用的優質資源，無需在質量或性能方面損失任何成本。由於紋理數據佔遊戲總大小的很大一部分，除了通用LZ解壓器之外，還針對紋理數據進行了專門構建的算法，因此兩者都可以並行使用，以減少遊戲包的整體大小。假設壓縮比為2：1，Xbox Series X為遊戲提供了有效的4.8 GB/s I/O性能，大約是前代主機I/O性能的100倍。而要在軟體中提供類似級別的解壓性能，需要4個超過4個Zen 2 CPU內核。

   · 全新DirectStorage API:標準文件I/O API是30多年前開發的，幾乎沒有變化，而存儲技術自那時以來已取得了重大進展。當我們分析遊戲數據訪問模式以及使用SSD技術的最新硬體進步時，我們知道我們需要提升最先進的技術，將更多的控制權掌握在開發人員手中。我們在DirectX系列中添加了一個全新的DirectStorage API，為開發人員提供了對I/O操作的精細顆粒控制，使他們能夠建立多個I/O隊列，確定優先級並最大限度地減少I/O延遲。這些直接、低級別的訪問API可確保開發人員能夠充分利用硬體提供的原始I/O性能，從而幾乎消除加載時間或快速旅行系統，讓快速旅行做到真正意義上的快速。

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   · 采樣器反饋流(SFS):采樣器反饋流(SFS)是一項建立在Xbox快速架構其他先進技術之上的全新創新。遊戲紋理根據不同細節和分辨率級別進行優化，稱為mipmap，並且可以在渲染過程中根據對象與玩家的距離使用。當對象靠近玩家時，紋理的分辨率必須提升到玩家所期望的清晰細節和視覺效果。然而，與在場景中較遠的對象時可以使用的較低分辨率的mips相比，這些較大的mipmap需要大量的記憶體。現階段，開發人員必須在記憶體中加載整個mip級別，即使他們可能隻采樣整個紋理的很小一部分。通過添加到Xbox One X的專用硬體，我們能夠分析GPU的紋理記憶體使用情況，我們發現GPU通常訪問記憶體中需要加載的紋理數據的不到1/3。單個場景通常包含數千種不同的紋理，導致有效記憶體和I/O帶寬利用率因使用效率低下而嚴重損失。通過這一洞察，我們能夠創建和添加新功能到Xbox Series X的GPU，使其隻按需將mip級別的子部分加載到記憶體中，及時滿足GPU的數據需求。這一創新使平均超過原始硬體功能的有效I/O吞吐量和記憶體使用量提升至約2.5倍。SFS在可用系統記憶體和I/O帶寬上提供了有效的乘數，從而顯著提高了記憶體和I/O吞吐量，使您的遊戲更加豐富、更具沉浸感。

   通過I/O吞吐量的大幅增加、硬體加速減壓、DirectStorage以及采樣器反饋流提供的顯著效率提升，Xbox快速架構將使Xbox Series X能夠提供遠遠超出原始硬體配置的高效性能，從而在遊戲需要時提供對存儲在SSD上的 超過100GB的遊戲數據的直接、即時和低級別訪問。這些創新將開啟遊戲體驗、體驗深度和沉浸感新篇章。