次のXbox内：Project Scorpio Techが明らかにしました

先週、Digital FoundryがMicrosoftのRedmond Campusに招待され、次のXboxであるCodeNamedでテクノロジーの独占プレビューを提供しました。プロジェクトさそり座。仕様が明らかにするように、これは前例のないものです。これは、主要なシステムアーキテクトへの早期アクセスの観点から、タイミングの観点から一種の観点から初めてです。 Scorpioは一見走っています先にスケジュールの中で、少なくともリリースから6か月離れている可能性が高く、プロダクションシリコンで美しく走っている印象的なソフトウェアがすでに見られています。

この作品に必要なすべての仕様がありますが、Microsoftが関係者と話すために私たちを飛んだ理由は簡単でした。届ける。また、コンピューティングユニットとテラフロプスの数は、Xboxチームがこのプロジェクトに注入した情熱を表すこともできません。マイクロソフトには証明するポイントがあります。それはパフォーマンスだけでなく、すべての分野でコンソール設計の品質を新しいレベルにプッシュすることです。

見出し？スマートデザインと純粋な馬力を組み合わせると、Project Scorpioは、昨年、昨年E3としてSix -Teraflopターゲットセットにヒットします。コンソールの高いクロック速度。 GPUは、12GBの高速GDDR5メモリとカスタム8コアCPUと組み合わされており、全体が統合された電源を備えたコンパクトボディと、コンソールの場合、最先端の冷却を備えています。

パフォーマンスは注目に値します。 Forza Motorsport Demoがネイティブ4KおよびXbox One同等の設定でマシンで走っているのを見ましたが、かなりのパフォーマンスオーバーヘッドで毎秒60フレームをヒットしました - Scorpioが幅広いコンテンツにわたってネイティブ4Kターゲットをヒットし、Powerを排除することを示唆しています他の視覚的改善に費やす。 4Kがターゲットですが、Microsoftは1080pユーザーに注意を払っており、すべてのモードが利用可能になることを約束しています。

レドモンドでは、Tech Deep Diveが始まる前にピッチが厚くて速くなります。プロジェクトScorpioの全体的な概要はそれ以来進化してきましたフィルスペンサー昨年のE3でそれを提示し、いくつかの重要な点では、PlayStation 4 Proの提案に馴染みがあります。これはMicrosoftで失われていません。新しい世代のテレビに合う4KウルトラHDビジュアルは明らかにターゲットですが、Microsoftのソリューションは、ほぼすべての分野のPro設計上の大幅な仕様のアップグレードを意味します。とはいえ、「スマート」GPUデザインのソニーの哲学もここで有効であり、非常に異なる方法で実行され、より多くの馬力でバックアップされています。

「私にとって、[4K]は非常に具体的なものを意味します。ゲームをプレイしながら、これらの800万以上のピクセルを画面に配信する以上のものです」 「それはこれらのピクセルを4Kアセットで配信することですので、それらは見栄えがします。それは、それらのピクセルをHDRと幅広い色域の忠実度で配信することです。私たちにとって非常に重要です。

新しいコンソールのコアはScorpioエンジンです。これは、AMDと組み合わせて再び開発された新しいSOC（System on Chip）です。ボックスの多くの側面と一般的に、エンジニアリング新しいプロセッサは革新的なワークフローに基づいていました。これは、中世のリフレッシュデザインでしか達成できないものです。

「4Kに着陸したとき、アンドリュー[グーセン]とチームはかなり深い分析を行いました」とガミルは続けます。 「PIX [Xboxのパフォーマンス調査員]と呼ばれるこの開発者ツールがあります。GPUトレースキャプチャを行うことができます。彼と彼のチームは、900p以下のタイトルが可能になるという目標を持って、幅広いタイトルで本当に深い分析を行いました。 Scorpioで4Kで簡単に走ることができます。この部分、この部分を取り上げます。

伝統的に、ゲームの作成者はコンソールプラットフォームの特性に取り組む必要がありますが、Scorpioのデザインブリーフは既存のタイトルを4Kに拡大することであったため、ハードウェアチームは実際のゲームをプロファイルし、ゲームを出荷し、共通の特性に合わせてデザインをカスタマイズできます。 PIXは、その後、ハードウェアエミュレーターに供給されたデータを提供し、MicrosoftチームがScorpioハードウェア将来のタイトルをどのように実行するかを確認できました。最良のバランスをとるために、複数の構成をテストできます。

「私たちがしたことは、すべてのトップ開発者からPIXキャプチャを取得することでした...手作業で私たちは彼らを通り抜けてから、そのゲームが4Kレンダリング解像度をサポートするために関係する仕事が何であるかを推定しました」 、グラフィックス。 「今では、CUSの数、クロック、メモリ帯域幅、レンダリングバックエンドの数、シェーダーエンジンの数、シェーダーエンジンの数の構成を調整できるトップセリングのXbox Oneゲームのすべてのモデルがありました。キャッシュサイズは、私たちのデザインを微調整して、これらのトレードオフを作ることができることを非常に価値がありました。最大4kになります。」

驚くべきことに、これはすべて起こりました年前、ハードウェアが製造される前。 Xbox Oneタイトルのプロファイリングから得られる知識により、AMDハードウェアのより複雑なカスタマイズが可能になりました。

「私たちはまた、AMDアーキテクチャを本当に、本当に非常によく理解しているという事実を活用しました。そして、それが私たちのゲームでどれだけうまくいくか」とグーセンは続けます。そして、この非常に深いパイプラインを構成するFIFOSは、ボトルネックを引き起こしている適切なエリアを見つけることができれば、非常に小さな領域（プロセッサで）で、それらのサイズを増やして効果的な勝利を得ることができます。」

最終結果は、カスタムScorpioエンジンの40 Radeon計算ユニットであり、驚くべき1172MHzまで上昇しました。これは、Xbox Oneの853MHz、そして実際にPS4 Proの911MHzよりも大幅に増加しています。私たちはオリジナルのかなりの量またはマークの近くにありましたプロジェクトScorpio Spec分析、しかし、私たちは将来のGPU時計の観点からはずっと去りました。どうやってマイクロソフトはこれを達成することができましたが、ボックス内の他の場所でエンジニアリングの品質について話しましたが、ScorpioのGPUはわずか94MHzです。最大AMDのPolarisベースのRX 480グラフィックスカードのブーストクロックは、36個のコンピューティングユニットのみを備えており、最大ブーストクロックを維持するために肉のカスタムクーラーが必要です。

「これらは大きなチケットアイテムですが、他にも多くの構成が必要でした」と、Scorpioエンジンプロセッサのレイアウトを指してGoossen氏は言います。 「ご覧のとおり、シェーダーエンジンの量を2倍にしました。これは、クロックブーストも含めると、三角形と頂点速度を2.7倍にするための改善の効果があります。レンダリングバックエンドの数を2倍にしました。充填率を2.7倍にする効果があります。

電源のロックを解除：メモリ、CPU、オーディオ

数学はうまくいきます：Microsoftは実際にGPUの6.0 Teraflopパフォーマンスのターゲットを提供していますが、ハードウェアの有効性を最大化するために、コンソールのアーキテクチャの他の領域への重要なバンプが必要です。グラフィックカードのレビューで述べたように、GPUは超HDピクセルカウントを実際にプッシュするために多くの帯域幅を必要とします。

「4Kアセットの場合、テクスチャは大きくなり、ターゲットも大きくなります。これは、いくつかのことを意味します。より多くのスペースが必要です。帯域幅が必要です。質問はいくらですか？」シリコンの著名なエンジニアであるニック・ベイカーに尋ねます。 「私たちはこのGPUを構築するのは嫌いで、その後メモリに飢えている必要があります。だから、アンドリューが話していたすべての分析で、私たちは異なるメモリ帯域幅の効果を見ることができ、それはすぐに私たちを必要としました。 300GB/sのメモリ帯域幅。

Scorpioは、12の32ビットチャネルを使用する384ビットGDDR5インターフェイス（「So You Right You Right！」を笑います）でGDDR5モジュールを実行します。モジュール自体は6.8GHzで実行され、326GB/sの最終的な帯域幅の数値を提供します。その上に、MicrosoftはXbox Oneに存在しない要素であるAMDのDelta Color Compression（DCC）システムの利点を取得します。そして、はい、MicrosoftのE3マザーボードレンダリングに示されているように、Scorpioは実際に12GBのメモリを備えており、そのうち8GBは開発者が利用でき、4GBはシステム用に予約されています。これは、ネイティブ4Kでダッシュボードを実行するために必要なXbox Oneと比較して、追加の1GBの予約です。タイトルは依然として全体的なメモリへの60％の印象的なバンプを受け取り、フルHD Xbox Oneゲームと一致する負荷時間を確保するために、Scorpioは帯域幅が50％増加した1TBの​​ハードドライブで出荷されます。

記録のために、Esramは確かに要件に余剰ですScorpioのデザインでは、数か月前に明らかになりました。 「私たちが持っているメモリシステムは、Esramから得たものをカバーするだけでなく、十分な帯域幅を持っています」とNick Baker氏は説明します。 「仮想メモリシステムを使用して、古いゲームがGDDR5で32MBになったと考えた32MBの物理アドレスをマッピングします。したがって、潜在性は高くなりますが、総パフォーマンスの点では、帯域幅の改善と改善されたGPUパフォーマンスは平均を改善します。問題はありません。」

CPU側では、ScorpioがAMDの新しいRyzenテクノロジーを特徴とするという多くの推測がありました - 製造タイムラインのために、昨年、新しいコンソールには8つのCPUコアが搭載されると言っていることは言うまでもありません。すべての兆候は、Xbox Oneにあるアップ頻繁なジャガーコアを指し示しており、ScorpioのCPUセットアップは実際にその技術の進化ですが、専用のハードウェアへの膨大なカスタマイズと主要なタスクのオフロードの対象となります。

「だから、合計4MBのL2キャッシュを持つ2つのクラスターとして編成された8つのコア。これらは2.3GHzで実行されるScorpioのユニークなカスタマイズされたCPUです。目標に戻って、Xbox Oneと100％の後方互換性を維持したいと考えていました。 Xbox One Sはパフォーマンスの封筒を押しながら」とニック・ベイカーは言います。

Scorpioの新しいX86コアは、Xbox Oneよりも31％高速であり、プロセッサをより完全に占有するためにレイテンシを減らすための広範なカスタマイズがありますが、CPU/GPUコヒーレンシーもパフォーマンスの向上を得ます。重要なハードウェアのオフロードもあります。その一部はXbox Oneから継承されており、その一部は根本的に新しいものです。 Xbox Oneのオーディオプロセッサは、Scorpioに完全に移植され、新しい機能を獲得します - 空間サラウンド、既存の7.1セットアップに「高さ」コンポーネントを効果的に追加します。 Scorpioは、ゲーム用のDolby Atmos、Hololensチームが開発したHRTFと呼ばれるMicrosoft独自の形式のDolby Atmosのサポートを受ける予定です。 APB（Audio Processorブロック）ハードウェアは基本的にXbox Oneに見られるものと同一であるため、コンソールの既存の反復はすべて空間サラウンドアップグレードを取得することを意味します。

ただし、CPUの改良を取り巻く最もエキサイティングな側面は、実際にはプロセッサブロックにまったく関係していませんが、むしろGPUコマンドプロセッサ（CPUから命令を受信するハードウェアがグラフィックスコアにパイプするハードウェア）に関連しています。

「基本的にDirect3d 12を動かしました」とGoossen氏は言います。 「GPUのコマンドプロセッサにそれを構築しましたが、それが意味することは、ゲームが行うすべての高周波APIの呼び出しに対して、それらはすべてコマンドプロセッサのロジックでネイティブに実装されるということです。ゲームからGPUへのコミュニケーションは非常に効率的です。」

処理コールの処理 - グラフィックハードウェアに何を描画するかを効果的に伝える - は、CPUが実行する最も重要なタスクの1つです。多くのプロセッサリソースを吸うことができます。これは、伝統的に数千、おそらく数十万のCPU指示を必要とするパイプラインです。 Scorpioのハードウェアがオフロードされている場合、抽選コールはわずか11命令で実行でき、州の変更のためにわずか9命令で実行できます。

「それは私たちにとって大勝利であり、XboxでD3D12を採用した開発者にとって、彼らはCPUレンダリングを半分に削減できると言っています。このような小さな分数」は、グーセンを追加します。

[更新7/4/17 20:44：MicrosoftのAndrew Goossenは、ハードウェアレベルでのD3D12サポートが実際に既存のXbox OneとXbox One Sの一部であることを明確にするために連絡を取り合っています。 「Scorpioは、元のXbox Oneに存在するコマンドプロセッサ機能に基づいています」と私たちは言います。 「D3D12の実装はすべてのXboxのものをサポートしており、ゲームは既にそれを使用しています。D3D12を使用したゲームが起動すると、GPUのコマンドプロセッサフ​​ロントエンドを再プログラムします。 . The amount of win is dependent on the game engine and content, and not all games will see that size of improvement. Scorpio's Command Processor provides additional capability and programmability beyond what Xbox One/Xbox One S can do. We plan to take advantage ofこれは将来的に。」]

明確にするために、Project ScorpioはRyzen Coresを特徴としていませんが、Xboxチームはこれについてそれほど心配していません。 「物事のCPU側では、私たちが行ったカスタムの変更で設計目標を達成することができました」とケビン・ガミルは指摘します。 「一日の終わりには、私たちはまだ消費者製品です。消費者がこれを購入したい価格ポイントに達したいと思います。それは2つのバランスをとることです。」

Scorpioエンジンプロセッサは360mmを測定します²70億のトランジスタを備えています。 4つのシェーダーエンジンがダイの大部分を占有しているため、レイアウトの左に向かって歪んでいるチッププランを見ることができました。実際には、各SEには11の計算ユニットがあり、1ブロックごとに1つの無効になって生産ラインのチップ収量を増やしています。 GPUの右側には、カスタムCPUコアの2つのクラスターがあり、メモリインターフェイスはチップのエッジをスカートします。

また、最新のAMDメディアブロックも統合されています。つまり、Xbox GamedVrは次世代HEVCコーデックを使用して4K60にアップグレードされます。フルHDRでコンテンツをキャプチャすることもできます。 Microsoftがレトロアクティブなスクリーンキャプチャと呼ぶものも導入されています。つまり、キャプチャを介してフレームごとに移動して、スクリーンショットボタンを押すことなく、ベストショットを取り出すことができます。まさに適切なタイミング。

「もちろん、Display Outputでは、HDMI 2.0- 4KとHDRと幅の広い色域の追加のフレームレートにそれが必要です」とNick Baker氏は言います。 「さらに、3つの出力面で柔軟な出力処理を行うことを常に信じているので、レンダリングターゲット、オーバーレイダッシュ、ビデオを再生できます。それらのそれぞれは、サンプリングを実行できるという点で対称機能を持っているので、高品質のマルチタップフィルターを例として、4Kでレンダリングし、1080pのテレビに行く場合は、高品質のサンプルを使用できます。」

1080pへのダウンサンプリングは重要なポイントです。通常のデジタルファウンドリーリーダーは、コンソールに添付されているディスプレイに関係なく、すべてのユーザーが利用できるすべてのPS4 Proモードについて声を上げていることを知っているでしょう。パフォーマンスモードには4Kユーザーがアクセスできるはずですが、ウルトラHDレンダリングはこれらの1080pディスプレイでスーパーサンプルダウンする必要があります。 Microsoftはプラットフォームレベルでこれを処理し、すべてのタイトルが標準のXbox Oneと同じフレームレート以上で実行される必要があります。 [アップデート：Microsoftは、開発者にこれを課すのではなく、1080p SuperSamplingがシステムレベルで処理されることを明確にしました。

建物のさそり座：フォームファクターと冷却

しかし、Project Scorpioで本当に際立っているのはGPU時計速度であり、コンソールのデザインに関する現在の思考に反する側面です。現在の世代のハードウェアは、収量を維持し、制約されたフォームファクターの熱を最小限に抑えるために、伝統的に保守的な周波数を特徴としてきました。どうやってマイクロソフトはこれを達成しました。

「実際、コンパクトなデザインをターゲットにし、全体的な効率を獲得し、電力使用を最小限に抑えることとの間に、特別な多くのことを行います」とXbox Hardware DesignのゼネラルマネージャーであるLeo Del Castillo氏は述べています。 「私たちが行うことの1つは、基本的にチップの各電圧を微調整し、それらを最適化して、チップがジョブを完了するために必要なものを正確に取得することです...それはシステムにはるかに高い効率を促進しますそして、そうでなければ熱として出てくる多くの無駄な力を取り除くことができます。」

これは、Microsoftが「Hovis Method」と呼ぶテクニックであり、それを開発したエンジニアにちなんで名付けられました。 TSMCの生産ラインから外れたすべてのScorpioエンジンプロセッサには、独自のパワープロファイルがあります。 Microsoftは、最適なOne-Size-Fits-All戦略を採用するのではなく、チップと一致するようにボードを調整します。とにかく、Scorpioは依然として強力なテクノロジーであるため、その熱を放散する問題がまだあります。ここでも、ソリューションはコンソールの革新的です。

長い話を短くするために、Microsoftは蒸気室のヒートシンクを使用しています。それは、その基礎を形成する銅容器で構成されており、その内部は真空下で脱イオン水です。熱は水に吸収され、そこで蒸発します。蒸気はホットスポットから離れて対流し、ヒートシンクのフィンで凝縮します。それは非常に効率的です - しかし、システムから熱を追放する必要があり、以前のXboxハードウェアで使用される標準的な軸ファンはマスタードを切断しません。

「このデザインのためにカスタムデザインの適応遠心ファンに行きました」とデル・カスティージョは続けます。 「車のスーパーチャージャーのように見えます。インタークーラーのように見えます。これに関するすべての部分は、アプリケーション向けに設計されています。」

彼のプレゼンテーション中に、デル・カスティージョは文字通り、私たちの前にプリプロダクションプロジェクトScorpioユニットを構築しました。ここで展示されている高度な製造技術を念頭に置いて、スペースを最大限に活用する非常にシンプルでエレガントなモジュール式デザインがあります。振動を吸収するように設計されたダンプナーにハードドライブが適合し、エラー率が低下し、最適なデータスループットが確保されるように設計されています。次に、UHD Blu -ray Driveがあります。Xbox One Sで見たのとほぼ同じユニットで、Scorpioシャーシに合うマイナーなMODがあります。

また、Microsoftが内部電源を保持していることを見るのも心強いものでした。この場合、Del CastilloがXboxの歴史で最も効率的であると考えている245Wユニバーサル電圧PSU。ユニットの背面では、ポートの配置はXbox One Sと同じです。これには、PS4 Proで使用されるはるかに大きな「ケトル」ケーブル配置とは対照的に）標準のフィギュア8パワーソケットを含みます。ここでの考えは、Xbox OneをAVセットアップに配管した人は、努力がなくてもScorpioに交換できるということです。ポート配置はXbox One Sに基づいているため、元のXbox OneのKinectポート（USBアダプターが必要です）のリターンはありませんが、HDMI入力は保持されます。最終的なフォームファクター - マイクロソフトと呼ばれる「ID」は、E3で明らかにされます。

ScorpioのForza：4k60は余裕があります

しかし、プリンの証拠は食事にあります。仕様は一つのことですが、Microsoftは900pと1080pの両方のXbox Oneゲームの両方がProject Scorpioでネイティブ4Kで実行できるはずだと約束しています。これの検証を確認する必要がありました。つまり、ソフトウェアを見る必要がありました。

とにかく、Microsoftは正式に義務付けられ、Xbox Oneエンジンがロックされた60fpsで動作するXbox Oneエンジンを使用したForzatechのデモを見せてくれました。上記のスクリーンショットでわかるように、GPUの使用率はわずか60〜70％で著しく低いです（上記のショットの4K PNGバージョンを完全に入手できますここ） - しかし、これは基本的にXbox Oneポートであり、最終的なソフトウェアで見られる完全な品質を代表するものではないことを強調する必要があります。

「これは私たちです。これはForzatechです。60フレームで1秒、4Kを実行しています」と、Turn 10 Studio Software ArchitectのChris Tectorは言います。 「Forza 6で使用していた設定でまだ実行されています...しかし、これには4Kコンテンツも含まれています...このモデル、車、すべてを追跡するこのセットの著者資産があります。私たちはそれをプッシュしました。 4Kテクスチャが流れていることを確認しました。 '4kの資産がありますが、それはおそらく1パーセントが異なっていました。

デモは車の最大量を積み重ねて、完全なAIおよび物理シミュレーションを実行します。これは、シリーズが有名なロックされた60fpsを確保するために、Forza Motorsportの厳格な予算を実施するために使用される非常に課税ストレステストです。 ScorpioへのForzatech港は、完了するのに2日かかり、初日から完全にパフォーマンスを備えていました。実際、チームはForzatechをPCの超レベルの設定に相当するものにプッシュできますが、88％のGPU利用率に留まっています。システム利用に関しては、これはデフォルト設定でXbox Oneが1080pの球場です。明らかにこれは1つのゲームですが、ポイントは、ScorpioがXbox Oneエンジンを4Kにスケーリングするだけではないということです。少なくともForzaエンジンには、頭上にあり、たくさんあります。

「ストーリー全体についての素晴らしい部分は、この時間をすべて未来に向かって過ごすことができるということです」とテクターは熱狂しています。 「「これでパフォーマンスを得るためにどのように取り組むのですか？」私たちは実際に、この品質のトレードオフをして、その時間を繰り返して、最終的な解像度や最終的なフレームレートに到達することを強調するのではなく、その時間を費やすことができると言っています。本当にすべてを品質に駆り立てることができます。」

もちろん、新しいXboxでゲームを披露する場合、これまでにテストした中で最も視覚的に熟練した、適切に適切に適用されたファーストパーティエンジンの1つを選択することは、進むべき方法ですが、Microsoftは主張していると主張しています。結果とスケーラビリティは、私たちにデモされた10ターン10です。「非定型ではありません」。スタジオがScorpioハードウェアから素晴らしい結果を得たという事実は、おそらくMicrosoftがリリースに先立ってユーザーにハードウェアを発表する準備ができている理由を説明します。私たちが出会ったすべての人と一緒に、新しい箱について本物の感染性の興奮と自信があります。そして、プラットフォームホルダーが非常に早く非常に早く共有する意思があるという事実は、E3 2017が覚えておくべきものになることを示唆しています。

この記事は、主要なプロジェクトScorpio情報をお届けすることを目的としていますが、できるだけ早く共有するハードウェアについて多くのことを学びました。 Microsoftは、Digital Foundryを招待して、Redmond HQのXboxチームを訪問し、旅行と宿泊施設に支払いました。