Scorpio項目 - 下一個Xbox的技術揭示

上週，Digital Foundry被邀請到Microsoft的Redmonder Campus，專門查看下一個Xbox中的技術，即代碼名稱“ Scorpio”。至於裸露技術的揭幕，這是一個前所未有的過程。這是我們第一次過早地訪問系統設計背後的關鍵人物，而在時間安排方面則是獨一無二的。天蠍座顯然是他的日程安排。到目前為止，我們今天看到的今天，大概是在發布之前的六個月，這是多麼令人印象深刻的軟件在生產中造成的矽。

在本文中，我們為您提供所需的所有關鍵數據。但是，微軟飛過我們與控制台背後的負責人交談的原因很簡單：像數字一樣令人印象深刻，他們並沒有說出最終產品打算交付的一切。同樣，計算單元或TERAFlops的數量甚至無法傳達Xbox團隊在該項目中的熱情的準確圖片。微軟想證明一些東西。不僅在績效方面，而且還在將游戲機設計的質量推到所有領域的新層面上。

頭條新聞？智能設計符合純粹的馬力。由於自定義的GPU，Scorpio項目Scorpio在最後一個E3上達到了六個Teraflops的目標，該定制GPU是從頭開始設計的，可以在當前的遊戲引擎中提供最佳性能。圖形處理器的時鐘速度以創紀錄的速度運行。這樣，12GB可以節省GDDR5，並且是一個定制的核心CPU，並且一切都處於緊湊的外殼中，並具有集成的電源和控制台 - 固定狀態的最終冷卻概念。

表現非常出色。我們在60 fps的本地4K中看到了Xbox One資格的Forza Motor Sports演示，但表現仍然很高。這表明天蠍座應該在本地4K中創建廣泛的內容，同時仍然具有光學保管的力量儲備。儘管目標是4K，但微軟並沒有忘記1080p用戶。該公司承諾將為他們提供各種顯示模式。

推向4K和Scorpio引擎

在雷德蒙德（Redmond）的現場，我們在深入研究實際技術之前就將螺距圍繞著耳朵。自菲爾·斯賓塞（Phil Spencer）在最後一個E3上公佈了控制台以來，該描述已經發展了一點。在某些方面，這聽起來與PS4 Pro的議程不同 - Microsoft非常了解。 4K Ultra HD支持電視上的新一代是宣布的目標。但是對於微軟的方法，與PS4 Pro相比，幾乎每個方面都需要更強大的硬件。無論如何，這裡還使用了索尼的哲學“ Smarten” GPU設計，只有很大的不同，背面有更多的力量。

“對我來說，[4K]的意思是非常具體的東西。這不僅僅是我玩時在屏幕上擠壓這八百萬和pair的擠壓像素，” Xbox的小組項目總監凱文·伽米爾（Kevin Gammill）說。核心平台。 “這是關於用這些像素交付4K資產，以使它們看起來很棒。這是關於在HDR和寬色範圍內傳遞這些像素。因此，這就是為什麼這些像1080p版本相比，這些像素沒有插入圖像速率沒有損壞的原因交付的遊戲。遊戲體驗也是正確的，不僅是果斷的，而且還可以聽到。

新控制台的核心是天蠍座引擎，新的SOC（“芯片系統”），它再次與AMD一起開發。像這個盒子的許多方面一樣，新處理器的設計基於革命性的工作流程，只能通過中期重新設計才能實現。

Gammill說：“當我們選擇4K時，Andrew [Goossen]和他的團隊進行了深入的分析。” “我們有這個名為Pix [Xbox的Performance Inspector]的開發工具。我們進行了一些GPU跟踪捕獲。他的團隊和他仔細查看了Scorpio應該在4K的相同幀速率中輕鬆運行。天蠍座的發動機必須是。

傳統上，遊戲開發人員將其標題縮小到了控制台的特徵。但是，由於Scorpios的設計目標是將現有標題帶入4K，因此硬件團隊資料能夠創建真實的，交付的遊戲並調整硬件的設計，以了解共同的功能。 Pix提供了被饋送到硬件模擬器中的數據，該數據顯示了Microsoft的團隊如何觸發預期的Scorpio硬件。可以對各種配置進行測試以找到最佳餘額。

Grafikteam的Andrew Goossen說：“我們使所有頂級開發人員捕獲了Pix……我們從手中瀏覽了手並推斷出來，這是支持4K分辨率的遊戲。” “現在，我們為所有Xbox佔用者提供了一個模型，我們可以擰緊。設計精煉，直到找到最佳配置為止。我們想要4K的Xbox一個標題。

值得注意的是，所有這些都發生在幾年前，甚至在存在任何硬件之前。 Xbox One遊戲創建的所有配置文件還允許對AMD硬件進行更精細的調整。

Gooss繼續說：“即使我們現在真的非常了解AMD架構的事實，並且知道它與我們的遊戲的運作良好，使我們受益。” “因此，我們能夠檢查許多內部隊列，緩衝區，緩存以及FIFO，從中從中進行了深刻的管道。

結果是Scorpio發動機中的40個Radeon計算單元，與Xbox One的853MHz相比，它以顯著的1172MHz運行 - 與PS4 Pro的911MHz相比，它的幅度巨大。在我們的第一個分析E3的天蠍座特徵我們接近某些事情或完全正確，但是在GPU時鐘方面，我們完全錯了。 Microsoft的確如何說明了設計的質量。無論如何，天蠍座的GPU僅低於基於AMDS Polaris的RX 480的最大增強時鐘低於94MHz，這又有36個計算機單元超過36個，並且需要一個厚實的特殊冷卻器來保持這種性能

Goossen說：“這些是我們最重要的一點，但我們還必須配置很多東西。” “如您所見，我們將著色器的數量增加一倍。這將三角形和頂點速率提高了2.7倍。我們還將渲染後末端的數量增加了一倍，從而將填充速率提高了2.7 -Fache。

無通的功率：內存，CPU和音頻

計算有效，微軟確實達到了GPU的6.0 teraflops的性能目標。為了最大程度地提高硬件的有效性，在其他建築領域也有重大的內飾。正如我們在各種圖形卡測試中已經指出的那樣，GPU需要大量帶寬以確保超高清像素數量。

“在4K中，紋理和渲染目標更大。這意味著您需要更多的空間和更多的帶寬。所以問題是多少？” “如果我們構建了這個GPU，然後在記憶中缺乏它，那將是可怕的。通過安德魯講話的所有分析工作，我們能夠看一下不同記憶帶寬的效果。我們很快注意到我們比我們更重要300GB /S內存範圍。 GDDR5接口 - 那是12個頻道。

384位GDDR5接口上的GDDR5模塊，帶有12個32位頻道（“所以您真的是！” Goossen笑了）。這些模塊本身以6.8GHz運行，最終提供326GB/s的範圍 - 此外，Microsoft受益於AMDS Delta Color Compression（DCC），這是Xbox One中尚未可用的元素。是的，天蠍座實際上具有12GB的內存，因為主板渲染已在E3上指示。開發人員可使用8GB，為系統保留4GB。比Xbox One多。這是在本機4K中運行儀表板的必要條件。但是，總的來說，這些遊戲的可用內存令人印象深刻，並確保與Xbox One上的FullHD遊戲相比的加載時間不會下降，Microsoft以1TB硬盤驅動器提供了Scorpio，帶寬增加了50％。

只是要再保留它：正如我們幾個月前透露的那樣，ESRAM絕對不再可用。尼克·貝克（Nick Baker）解釋說：“借助我們的存儲系統，我們擁有足夠的帶寬來彌補我們從Esram那裡得到的東西。” “我們只是使用虛擬內存系統來放置32MB物理內存，舊遊戲在GDDR5內等待32MB。延遲較高，但是就最終性能而言，由於帶寬的改善和更強的GPU性能沒有問題。 “

在CPU方面，有許多猜測是Scorpio AMD的新Ryzen技術將使用 - 鑑於製造時間表，我們認為這是不可能的 - 更不用說Microsoft去年告訴我們的事實，新的CPU八個了凱恩。一切都從Xbox One提到了高拉的美洲虎核。 Scorpios CPU結構實際上是該技術的發展，但是經過全面的調整，關鍵任務被外包到專用硬件。

“因此，八個核心，分為兩個簇，總共有4MB L2高速緩存。這尤其適合於2.3GHz的天蠍座。要回到我們的目標：我們希望確保與Xbox One和Xbox One和Xbox One S的100％向下兼容同時，獲得最佳的表現。”尼克·貝克（Nick Baker）說。

天蠍座的新X86核心比Xbox One的核心快31％，對較低的延遲進行了全面的調整，以便始終使用處理器，而CPU和GPU的連貫性也得到了改善。很多東西也被外包給其他硬件 - 有些事情是Xbox One的傳家寶，而另一些則是新的。 Xbox One的音頻處理器已移植到新的控制台中，但接收了新功能：空間環繞量為現有的7.1設置增加了“高度”組件。 Scorpio還將獲得對杜比大氣遊戲的支持，用於遊戲的杜比大氣以及由Hololens Team開發的名為HRTF的專有格式。由於APB（音頻處理器塊）基本上與Xbox One的APB相同，因此所有已經可用的版本的控制台也接收了空間環繞升級。

儘管如此，CPU修訂的最激動人心的事情與處理器塊無關，但是與新的GPU命令處理器 - 這是從CPU接收指令並使用Graphics Core的講道的硬件。

Goossen說：“我們基本上切換到Direct3d 12。” “我們將其集成到GPU命令處理器中。這意味著所有遊戲的高頻API調用均在命令處理器的邏輯中。這使得遊戲與GPU超級高效之間的通信。”

處理抽獎電話（即告訴圖形硬件該怎麼做）是CPU最重要的任務之一。這可能是非常重要的，傳統上需要數千個（有時數十萬個CPU指示）。由於天蠍座將專用的硬件外包，因此只能在11個說明中進行每個抽獎電話，她可以在9中獲得變化的狀態。

“這對我們來說是一個巨大的收益，也是在Xbox上接受D3D12的開發人員。他們告訴我們，他們能夠將其CPU渲染的開銷減少一半，這是狂熱的，因為駕駛員現在只是其中的一小部分化妝。” Goossen補充道。

可以很清楚地說出來：不，Scorpio項目不使用Ryzen內核。但是Xbox團隊並不是真正關心的。凱文·甘爾（Kevin Gamill）解釋說：“在CPU方面，我們仍然可以通過進行調整來實現我們的設計目標。” “歸根結底，我們仍在撰寫一篇消費者文章。我們希望獲得一項為客戶提供理想的硬件的獎品。餘額必須是正確的。”

天蠍座發動機的尺寸為360mm²和70億晶體管。我們已經看到了芯片計劃，四個著色器佔據了大部分芯片。每個著色器發動機都有11個計算單元，每個塊被停用以使生產中的芯片產量更高。在GPU的右側，兩個簇位於自定義CPU內核上，內存界面更有可能留在芯片的邊緣。

最新的AMD媒體塊也在船上。這意味著Xbox GameDVR使用“ Next -gen” HEVC編解碼器接收到4K60的升級 - 甚至是完整HDR中的CPature也是可能的。 “追溯屏幕捕獲”也是新的。這使您可以通過記錄選擇最佳圖片來滾動框架。因此，您不必在正確的時刻按下屏幕快照按鈕。

繼續顯示顯示輸出，當然是HDMI 2.0。尼克·貝克（Nick Baker）說：“這是由於較高的框架速率，4K，HDR和寬色調。”除了渲染目標外，還可以運行儀表板覆蓋層和視頻播放。在抽樣方面，這三個都是完全對稱的。這就是為什麼我們具有高質量的多tap濾波器的原因。僅作為一個例子：如果您將圖片放入4K並在1080p電視上輸出圖片，則可以使用此圖像進行高質量的採樣。

在1080p下的降採樣非常重要。數字鑄造廠的常規讀者會知道，我們擔心PS4 Pro的所有顯示模式都應向所有用戶開放，無論哪個顯示器都掛在控制台上。通常，通常低分辨率性能模式也應訪問4K用戶，而由於邊緣平滑，超級高清渲染也應作為超級抽樣選項可用。微軟也迫使所有開發人員也提供此功能。除了要求所有遊戲的運行方式都相同或比標準Xbox A的幀速率更高。

天蠍座的設置：表單和冷卻

但是，在Scorpio項目中，GPU的高時鐘速度最高。他們以控制台設計的方式無視當前的思維方式。到目前為止，當前的基因硬件僅限於保守的時鐘頻率，以限制緊湊型形狀的熱量發育。微軟如何做到這一點令人印象深刻。

Xbox硬件設計總經理Leo Del Castillo說：“為了確保高效和低功耗的緊湊設計，我們做了許多特殊的事情。” “我們要做的一件事是資助和優化每個單獨芯片的緊張局勢，以便他們完全得到他們工作所需的工作。這使我們具有更高的效率，使我們能夠最大程度地減少電力浪費，這又是值得注意的是熱。

微軟稱這項技術為“ Hovi的方法”。它以發明她的工程師的名字命名。在TSMC上脫離裝配線的每個天蠍座發動機處理器都將獲得您自己的特定電壓配置文件。 Microsoft不是次優的單元解決方案，而是將板切成芯片。然而，由於如此強大的硬件，最終的熱量當然是一個問題。在這裡，控制台的解決方案是革命性的。

簡而言之：微軟使用蒸汽室冷卻體。它由銅結構作為基礎組成，內部是在真空中被電離，蒸餾水的。水吸收熱量並蒸發，蒸汽從熱點持續熱量，並在散熱器的板條上凝結。這是非常有效的，但是熱量仍然必須離開系統。舊Xbox One的普通軸向風扇將不知所措。

Del Castillo解釋說：“我們選擇了一個特別適應的離心風扇。” “看上去幾乎像汽車上的渦輪增壓器，幾乎像中冷器一樣。有關此的一切都是專門為該應用領域設計的。”

在他的演講中，德爾·卡斯蒂略（Del Castillo）在我們眼前將Scorpio Propagion Preduction Production副本匯總在一起。鑑於先進的製造技術，這是一種非常簡單，優雅和模塊化的設計，可從給定的空間中獲得最大的最大值。我們看到了硬盤如何在阻尼器之間找到空間，緩衝任何振動，從而保持錯誤率較低並保持數據吞吐量最佳。然後是UHD藍光驅動器，基本上與Xbox One s中的相同，只有較小的更改，因此它適合天蠍座的底盤。

我們也很高興Microsoft持有內部電源。在這種情況下，245W通用電壓副本，Del Castillo認為Xbox歷史上最有效。在背面，端口的排列與Xbox One相同，包括標準，八個形狀的插頭（與PS4 Pro上的“厚”冷設備插頭形成鮮明對比）。這裡的想法是，那些已經在電視櫃中擁有Xbox One的人可以通過幾個簡單的步驟輕鬆地用新設備替換它們。與Xbox One S的相似性還意味著原始Kinect端口不返回，仍然需要USB適配器）。 HDMI輸入仍然是概念的一部分。最終的表格-Microsoft說“ ID” - 將在E3上亮相。我們懷疑您會感到驚喜。

Scorpio上的Forza：4K60，剩下的力量儲備還剩下

最後，數字和事實的意義不大，但微軟承諾，在Scorpio項目中，900p和1080p Xbox One遊戲都將以本地4K運行。當然，我們要求提供證據表明我們想看遊戲的意思是什麼 - 在出版物之前的好幾個月中並不那麼容易。

儘管如此，微軟同意了，並向我們展示了本機4K和穩定60fps的Xbox One引擎的Forzatech演示。如上圖所示，CPU的使用僅為60-70％（您可以找到圖片的4K PNG版本這裡） - 但我們應該強調的是，它基本上是一個Xbox One端口，它不能代表我們在最終軟件中看到的質量。

“這是。 “這些仍然是我們在Forza 6中使用的設置...但是包括4K內容...我們為這些型號，汽車，伸展運動，所有內容都有相應的資產。我們已經集成並確保了4K紋理可以通過這是正確的解決方案，但這並不是以帶寬為代價的，我們必須更改一些東西。存儲帶寬度並不是很棒。

在演示中，我們看到了最大的汽車，完整的AI和物理模擬。這是一個非凡的壓力測試。開發人員使用它來確定有助於實現Forza著名60fps的績效預算。 Scorpio上Forzatech的實施花了兩天時間，並且從現場表現出了完全的表現。實際上，Forzatech團隊可以朝PC的Ultra設置的方向推動，而GPU利用率仍然只有88％。在系統利用率方面，這與具有正常設置的Xbox One上的1080p中的遊戲相對應。當然，這只是一個遊戲，但是可以清楚地表明，天蠍座Xbox One引擎不僅擴大了。就Forza而言，有很多過多的表現。

Tector說：“整個故事的偉大之處在於，我們可以一直在展望。” “而不是思考'我們如何在這裡獲得表現？'，我們可以在這里和那里為這種質量的質量決定，而是繼續保持越來越多，並取得越來越多的圖像質量。而不是強調自己如何最終達到一定的分辨率或表現，我們可以將所有內容都置於質量中。

當然，如果您在新的Xbox上展示遊戲，則希望使用最優化的第一派對發動機之一來表現出最佳的選擇。但是微軟堅持認為，第10回合證明了結果“非典型”。這也許也可能解釋了為什麼該公司準備在發布之前就可以演示硬件。這裡的每個人都對新盒子表現出具有感染力，誠實的熱情和信任。我們已經看到它的事實表明，下一個E3將是令人難忘的。

本文應該為您提供有關Scorpio項目的最重要事實，但是我們對硬件有了更多了解，我們將盡快與您分享。在Microsoft的邀請下，數字鑄造廠在Redmonder總部位於Redmonder總部。該公司支付了旅程和住宿。

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