Microsoft kertoi Xbox Series X:n järjestelmäpiirin ominaisuuksista tarkemmin

Microsoft paljasti Xbox Series X:n järjestelmäpiirin tekniset ominaisuudet jo aiemmin, mutta säästi tarkemmat tekniset yksityiskohdat parhaillaan verkossa pidettäville Hot Chips 32 -messuilla. XSX:n järjestelmäpiiri on edeltäjiensä tapaan AMD:n semi-custom APU-piiri.

XSX:n järjestelmäpiiri valmistetaan TSMC:n ”N7 Enhanced” prosessilla, mitä ei löydy aiemmin tiedossa olleiden 7 nanometrin prosessien listalta. Tarkemmin tiedusteltaessa Microsoftin edustaja kommentoi, ettei kyse ole perustason 7 nanometrin prosessista (N7), vaan AMD:n ja TSMC:n yhteistyön tuloksena parannellusta prosessista, mutta eroista tiedossa olleisiin N7-, N7P- ja N7+ EUV -prosesseihin ei kerrottu. Järjestelmäpiiri rakentuu 15,3 miljardista transistorista ja sen pinta-ala on 360,4 mm^2. BGA-paketoidun sirun pohjasta löytyy yhteensä 2963 kontaktia.

Järjestelmäpiirin prosessoriytimet perustuvat Zen 2 -arkkitehtuuriin ja nyt Microsoft varmisti niiden käyttävän esimerkiksi Renoirin tapaan 4 Mt:n L3-välimuistia per neljä ydintä, eli yhteensä 8 Mt:n L3-välimuistia. Prosessoriytimet toimivat 3,8 GHz:n jatkuvalla kellotaajuudella ilman Boost-kellotaajuuksia.

Äänentoistosta on vastuussa Microsoftin itsensä suunnittelemat CFPU2, MOVAD ja Logan. CFPU2 rakentuu kahdesta 4-way FP SIMD DSP:stä (Floating Point Single Instruction, Multiple Data Digital Signal Processor) ja neljästä liulukuyksiköstä. MOVAD on puolestaan Opus-dekooderi, joka kykene purkamaan reaaliajassa yli 300 Opus-enkoodattua äänikanavaa. Logan rakentuu puolestaan neljästä DSP-ytimestä ja se kykenee yli 300 XMA-enkoodatun kanavan purkamiseen reaaliajassa. Muita Microsoftin omaan suunnitteluun perustuvia yksiköitä ovat tietoturvasta vastaava HSP/Pluton sekä SSD:ltä tulevan pakatun datan purusta vastaava MSP.

MSP:tä hyödynnetään myös DirectX 12 Ultimaten ominaisuuksiin lukeutuvan Sampler Feedback Streaming- eli SFP-ominaisuuden kanssa. SFS:n avulla voidaan optimoida tekstuurien ja niiden eri mipmap-tasojen latausta muistiin, mikä Microsoftin mukaan mahdollistaa noin 2,5-kertaisen määrän tekstuureita ruudulle. SFS hyödyntää myös DirectStorage-rajapintaa ja MSP-yksikköä, joka tarjoaa noin 2:1-suhteen häviöttömän pakkauksen BC-tekstuureille, mutta tukee myös häviöllistä pakkausta korkeammalla pakkaussuhteella. SFS:n kanssa hyödynnetään uutta suodatinta, mikä minimoi tekstuuritasojen välisen siirtymän artifaktit ja tuottaa paremman tuloksen, kuin perinteinen bilineaarinen suodatus.

XSX:n grafiikkaohjain perustuu AMD:n RDNA2-arkkitehtuuriin. 1825 MHz:n kellotaajuudella toimiva GPU on varustettu moniytimisellä komentoyksiköllä, uudistetulla Mesh Shading -ominaisuutta tukevalla geometriayksiköllä sekä yhteensä aktiivisella 26 Dual Compute Unit -yksiköllä, eli vanhalla kaavalla 52 Compute Unit -yksiköllä, jotka on jaettu kahteen Shader Engineen. Todellisuudessa kummassakin SE:ssä on 14 DCU-yksikköä, mutta niistä on kummassakin poistettu yksi käytöstä saantojen parantamiseksi.

Dual Compute Unit rakentuu tuttuun tapaan neljästä SIMD-yksiköstä ja neljästä skalaari-ALU:sta, sekä niiden parina olevasta teksturointiyksiköstä. Ne kykenevät aloittamaan 7 käskyn suorittamisen kellojaksoa kohti ja suorittamaan 32 FP32-tarkkuuden FMAD-käskyä per SIMD-yksikkö. Teksturointiyksikköön on lisätty RDNA2-arkkitehtuurin myötä säteenseurantaa kiihdyttävä törmäystarkistin. Koska törmäyksentarkistin jakaa samat väylät, rekisterit ja välimuistit teksturoinnin kanssa, kykenee kukin Compute Unit neljään teksturointi- tai säteenseurantatehtävään kellojaksoa kohti. Microsoftin mukaan CU:t ovat kellojaksoa kohti 25 % nopeampia, kuin aiemman sukupolven.

Microsoftin mukaan XSX:n GPU:ssa on säteenseurannan kiihdytystä varten kustomoidut ray-box- ja ray-triangle-yksiköt, mutta ennen kuin AMD kertoo RDNA2:n säteenseurantakiihdytyksestä enemmän, on mahdotonta sanoa miten ne eroavat toisistaan. MS:n yksiköt kykenevät parhaimmillaan 380 miljardiin ray-box- ja 95 miljardiin ray-triangle -tarkistukseen sekunnissa. Varsinainen BVH-puussa eteneminen lasketaan varjostinyksiköillä, mutta se ei varaa varjostinyksiköitä vaan ne ovat vapaita suorittamaan myös muita laskuja kapasiteettinsa mukaan. Varsinainen suorituskyky riippuu luonnollisesti useista eri tekijöistä, mutta MS tiivistää niiden tuovan 3 – 10 -kertaisen suorituskyvyn vähäisellä pinta-alan tarpeella.

XSX:n GPU tukee myös Variable Rate Shading -ominaisuutta. Se kykenee määrittämään käytetyn kertoimen per 8×8 pikselin joukko ja tuettuja kertoimia ovat 1×2, 2×1 ja 2×2 per väri. Sen luvataan säilyttävän objektien reunojen täyden tarkkuuden ja olevan vapaa erilaisista artifakteista ja muista vastaavista ongelmista sekä olevan yhteensopiva Temporal Anti-aliasing -reunojenpehmennysteknologioiden kanssa. GPU tukee myös koneoppimisen päättely- eli inference-laskuja, mitkä soveltuvat esimerkiksi tekoälytehtäviin ja erilaisiin skaalaustekniikoihin. Niiden luvataan olevan 3 – 10 kertaa niin nopeita, kuin ilman kiihdytystä. Tuettuna on myös uusi 32-bittinen HDR-formaatti (9-bittiset mantissat, 5-bittinen jaettu eksponentti eli 9:9:9:E5), jonka kerrotaan tarjoavan paremman laadun kuin 11:11:10 ja toimivan kaksinkertaisella nopeudella 64-bittiseen HDR:ään verrattuna käyttäen samalla vain puolet kaistaa.

XSX:n näyttöohjain tukee luonnollisesti HDR-formaatteja ja sen HDR-prosessoinnin kerrotaan perustuvan lineaarisiin valoarvoihin gamman sijasta. Se tukee HDMI 2.1 -ulostuloa kaikkine herkkuineen automaattisine Low Latency -tiloineen ja vaihtelevine virkistystaajuksineen. Tuettuna on myös 10 Gb:n Fixed Rate Liink DSC-tuen kera, mikä mahdollistaa 8K-resoluution HDR 444 YUV- tai RGB-väreillä 60 FPS:n nopeudella. Videopuolella tuettuina ovat parhaimmillaan 8K-resoluution AVC-, HEVC- ja VP9-purku HDR:n kera sekä AVC- ja HEVC-pakkaus niin ikään HDR:n kera.

Lähde: AnandTech