Una mirada más profunda a la tecnología de próxima generación de Xbox Series X

Desde Microsoft, nos llega una gran información sobre nuevos datos tecnológicos de la Xbox Series X:

Cuando nos propusimos diseñar Xbox Series X, aspiramos a crear nuestra consola más potente de todas, impulsada por la innovación de la próxima generación y ofreciendo un rendimiento constante y continuo nunca antes visto en una consola sin comprometer la experiencia. Para lograr este objetivo, sabíamos que necesitábamos analizar todos los componentes del sistema, para superar las limitaciones del rendimiento y diseño de la consola tradicional. Fue fundamental en el diseño de Xbox Series X asegurarnos de que teníamos un equilibro de potencia, velocidad y rendimiento superior al mismo tiempo de que nos asegurábamos de que ningún componente limitaría la ambición creativa de los mejores creadores del mundo, brindándoles las herramientas para ofrecer experiencias de juego de próxima generación verdaderamente transformadoras que no eran posibles en consolas de generaciones anteriores.

En el centro de Xbox Series X se encuentra nuestro procesador personalizado que aprovecha al máximo las últimas arquitecturas RDNA 2 y Zen 2 de nuestro socios de AMD para ofrecer el mejor procesador de última generación de su clase con una GPU de más de 12 teraflops y más de 4 veces la potencia de procesamiento de la CPU de Xbox Series X. Xbox Series X incluye el mayor ancho de banda de memoria que cualquier consola de próxima generación con 16 GB de memoria GDDR6, incluidos 10 GB de memoria optimizada para GPU a 560 GB/s para mantener el procesador alimentado sin cuellos de botella. Conforme analizamos el subsistema de almacenamiento, quedó claro que habíamos alcanzado los límites superiores de la tecnología tradicional de disco duro y que para cumplir con nuestras aspiraciones de diseño, tendríamos que repensar radicalmente y revolucionar nuestro enfoque con Xbox Series X.

Contamos con las herramientas necesarias para el diseño de juegos de próxima generación y la visión creativa

Los juegos modernos requieren una cantidad significativa de datos para crear mundos y universos realistas que los jugadores experimentarán. Para permitir que el procesador funcione a su rendimiento óptimo, todos estos datos deben cargarse desde el almacenamiento a la memoria. La explosión de entornos de mundos abiertos masivos, dinámicos y mundos animados y persistentes con mayor densidad y variedad solo ha aumentado la cantidad de datos requeridos. Desde datos de malla ambiental, personajes con modelado high polygon, texturas de alta resolución, datos de animación, archivos fuente de audio y video y más, todos se combinan para ofrecer un entorno de juego más inmersivo para el jugador.

A pesar de la capacidad de los motores de juegos modernos y el middleware para transmitir los activos del juego en la memoria fuera del almacenamiento local, a los diseñadores de niveles muy frecuentemente se les solicita crear caminos, pasillos o elevadores estrechos para evitar las limitaciones de un disco duro tradicional y un canal E/S. Estos elementos en el juego a menudo se utilizan para ocultar la necesidad de descargar los activos de la zona previa de la memoria mientras se cargan nuevos activos para el próximo espacio de juego. Conforme platicamos sobre las aspiraciones de los desarrolladores para sus títulos de próxima generación y las limitaciones de la tecnología de generación actual, este desafío continuará aumentando exponencialmente y limitará aún más la ambición de los juegos verdaderamente transformadores. Estos comentarios influyeron en el diseño y desarrollo de la Arquitectura de velocidad de Xbox.

Un vistazo a la Arquitectura de velocidad de Xbox

La Arquitectura de velocidad de Xbox se diseñó para ser la solución definitiva para la transmisión de activos de juegos en la próxima generación. Esta reinvención radical del subsistema de E/S tradicional influyó directamente en todos los aspectos del diseño de Xbox Series X. Si nuestro procesador de diseño personalizado es el corazón de Xbox Series X, la Arquitectura de velocidad de Xbox es su alma. A través de una profunda integración de la innovación de hardware y software, la Arquitectura de velocidad de Xbox potenciará las experiencias de juego de próxima generación como nunca antes se ha visto.

La Arquitectura de velocidad de Xbox consta de cuatro componentes principales: nuestra SSD NVME personalizada, bloques de descompresión acelerados por hardware, una nueva API DirectStorage y Sampler Feedback Streaming (SFS).

A continuación, definimos cada componente:

• SSD NVME personalizada – La base de la Arquitectura de velocidad de Xbox es nuestra SSD NVME personalizada de 1 TB, que ofrece 2.4 GB/s de rendimiento de E/S sin procesar, más de 40 veces el rendimiento de un Xbox One. Las SSD tradicionales utilizadas en las PCs a menudo reducen el rendimiento a medida que la temperatura aumenta o al realizar mantenimiento de la unidad. La SSD NVME personalizada de Xbox Series X está diseñada para brindar un rendimiento constante y continuo en lugar del máximo rendimiento. Los desarrolladores tienen un nivel garantizado de rendimiento de E/S en todo momento, así como la capacidad para diseñar y optimizar de manera confiable sus juegos sin barreras ni limitantes como a las que se enfrentan hoy en día. Este mismo nivel de rendimiento constante y continuo también aplica a la tarjeta de expansión de almacenamiento de Seagate, garantizando exactamente la misma experiencia de juego, sin importar en dónde resida el juego.

• Descompresión acelerada por hardware – Los paquetes y activos del juego se comprimen para minimizar los tiempos de descarga y la cantidad de almacenamiento requerida para cada juego individual. Con el soporte acelerado por hardware para el descompresor LZ estándar de la industria, así como un nuevo algoritmo patentado específicamente diseñado para datos de textura llamado BCPack, Xbox Series X ofrece lo mejor de ambos mundos para que los desarrolladores logren ahorros masivos sin perder calidad o rendimiento. Dado que los datos de textura comprenden una parte significativa del tamaño total de un juego, al tener un algoritmo diseñado específicamente para datos de textura además del descompresor LZ de uso general, ambos se pueden usar en paralelo para reducir el tamaño total de un paquete de juego. Suponiendo una relación de compresión de 2:1, Xbox Series X ofrece un rendimiento efectivo de 4.8 GB/s en rendimiento de E/S, aproximadamente 100 veces el rendimiento de E/S en consolas de generación actual. Para ofrecer niveles similares de rendimiento de descompresión en software, se requerirían más de 4 núcleos de CPU Zen 2.

• Nueva API DirectStorage – Las APIs de E/S de archivos estándar se desarrollaron hace más de 30 años y prácticamente no han cambiado. Mientras que la tecnología de almacenamiento ha avanzado significativamente desde entonces. Al analizar los patrones de acceso a los datos del juego, así como los últimos avances de hardware con tecnología SSD, nos dimos cuenta de que necesitábamos dirigirnos hacia la próxima generación para darles más control a los desarrolladores. Agregamos una nueva API DirectStorage a la familia DirectX, ofreciéndoles a los desarrolladores máximo control de sus operaciones de E/S, lo que les permitirá establecer múltiples filas de E/S, priorización y reducción de la latencia de E/S. Estas APIs de acceso directo y de bajo nivel garantizan que los desarrolladores podrán aprovechar al máximo el rendimiento de E/S que ofrece el hardware, eliminando prácticamente los tiempos de carga o los sistemas de viaje rápido, que como su nombre lo dice, son rápidos.

• Sampler Feedback Streaming (SFS) – Sampler Feedback Streaming es una función innovadora completamente nueva construida sobre todos los otros avances de la Arquitectura de velocidad de Xbox. Las texturas del juego están optimizadas en diferentes niveles de detalle y resolución, llamados mipmaps, y se pueden usar durante el renderizado en función de qué tan cerca o lejos esté un objeto del jugador. Conforme un objeto se acerque al jugador, la resolución de la textura deberá aumentar para proporcionar la nitidez en detalles e imágenes que los jugadores esperan. Sin embargo, los mipmaps más grandes requieren una cantidad significativa de memoria en comparación con los mips de menor resolución que se pueden usar si el objeto está alejado. En la actualidad, los desarrolladores deben cargar un nivel de mip completo en la memoria, incluso en los casos en los que solo puedan muestrear una porción muy pequeña de la textura general. A través del hardware especializado agregado a Xbox One X, pudimos analizar el uso de la memoria de textura por la GPU y descubrimos que la GPU por lo general accede a menos de 1/3 de los datos de textura necesarios para cargarse en la memoria. Por lo general, una sola escena incluye miles de texturas diferentes que resultan en una pérdida significativa de memoria efectiva y utilización de ancho de banda de E/S debido al uso ineficiente. Con esta información, pudimos crear y agregar nuevas capacidades a la GPU de Xbox Series X que le permite cargar solo las subporciones de un nivel de mip en la memoria, a pedido, justo a tiempo para cuando la GPU requiera los datos. Esta innovación resulta en aproximadamente 2.5 veces el rendimiento efectivo de E/S y el uso de memoria por encima y más allá de las capacidades de hardware sin procesar en promedio. La función SFS ofrece un multiplicador efectivo en la memoria del sistema disponible y el ancho de banda de E/S, lo que resulta en una cantidad significativamente mayor de memoria y rendimiento de E/S disponibles para hacer que el juego brinde una experiencia más rica e inmersiva.

A través del aumento masivo en el rendimiento de E/S, la descompresión acelerada de hardware, DirectStorage y los aumentos significativos en la eficiencia proporcionados por la función Sampler Feedback Streaming, la Arquitectura de velocidad de Xbox permite que Xbox Series X brinde un rendimiento efectivo mucho más allá de las especificaciones de hardware, proporcionando directamente, acceso inmediato de bajo nivel a más de 100 GB de datos del juego almacenados en la SSD para cuando el juego lo requiera. Estas innovaciones desbloquearán nuevas experiencias de gameplay, así como un nivel de profundidad e inmersión diferente a todo lo que se ha visto anteriormente en los videojuegos.

Experiencias de próxima generación

¿Qué significa todo esto para ti como jugador? Dado que los desarrolladores y empresas de middleware más creativos de la industria han comenzado a explorar estas nuevas capacidades, esperamos una innovación significativa en la próxima generación, ya que esta nueva y revolucionaria arquitectura permite escenarios completamente nuevos nunca antes considerados posibles en los juegos. La arquitectura de velocidad de Xbox proporciona un nuevo nivel de rendimiento y capacidades mucho más allá de las especificaciones del hardware en sí. La arquitectura de velocidad de Xbox reinventa la forma en la que los desarrolladores pueden aprovechar el hardware que Xbox Series X ofrece. Desde técnicas de renderización completamente nuevas, la eliminación virtual de los tiempos de carga, hasta mundos animados más grandes y dinámicos donde, como jugador, podrás elegir cómo quieres explorar los mundos. Estamos muy emocionados por los primeros resultados que ya estamos viendo. Además, la arquitectura de velocidad de Xbox ofrece aún más oportunidades y ha permitido nuevas innovaciones a nivel de plataforma. Tal es el caso de la función Quick Resume, que te permite reanudar instantáneamente tus juegos favoritos exactamente donde los dejaste, mejorando la experiencia general de juego para todos los jugadores en Xbox Series X.

¡Estamos muy emocionados porque los jugadores de todo el mundo vivan estas nuevas experiencias de juego de próxima generación en Xbox Series X durante Holiday y por mucho tiempo más! Si quieres conocer más sobre la Arquitectura de velocidad de Xbox, échale un vistazo al video al inicio de la publicación.