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PPT预告:微软将深入介绍Xbox Series X芯片架构设计的细节



在 Hot Chips 2020 活动期间,微软深入细致地介绍了 Xbox Series X 的体系架构。由预发布的演示文稿可知,其中大多是我们已经知晓的细节,但也包含了一些有趣的新内容,比如处理器的管芯图。首先,Xbox Series X 具有 8 核 / 16 线程的 Zen 2 CPU、以及 52 组 CU 的 GPU,但这是我们首次见到完整的图片。

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不出所料的是,Xbox Series X 找 AMD 定制的 APU 处理器,GPU 占了相当庞大的一部分芯片面积(约为裸片的 47.5%)。完整芯片的大小为 360.4 m㎡,具有 153 亿个晶体管。

相比之下,Zen 2 CPU 部分的占地面积为 74 m㎡(而且 L3 缓存是 Xbox Series X 的三倍)。

GPU 部分的结构较 RX 5700 XT 独显(Navi 10)更大,不算增强的 Navi 2x 核心与另外 12 组 CU 的面积为 251 m㎡,甚至达到了 AMD Renoir APU(156 m㎡)的两倍多。

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细数一下,整个芯片可包括多达 56 组 CU 。不过这一点仍有待商榷,因为厂商可通过构建一些冗余的部分,以大幅提升功能芯片的良率。

若 Tom’s Hardware 的计算正确,则表明 AMD 仅应微软要求禁用了 4 组双 CU 集群。当然,只有在 8 组都能工作的情况下,才可拿出可正常运行的芯片。

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演示文稿中还强调了摩尔定律在制程改进越来越难的情况下所面临的挑战,尽管 Xbox Series X 的芯片尺寸与旧款相当(2013 / 2017 年发布的 Xbox One 和 One X 分别为 375 / 367 m㎡),且晶体管数量相对于 Xbox One X 翻了一倍以上(66 到 154 亿),但成本效益的改进并没有语气中的那么天翻地覆。

从负责代工的台积电那边来看,其已证明 7nm 光刻技术是可行的,只但每片晶圆的成本仍大大高于 12nm 。产品定价方面,虽然微软没有给出确切的数据,但至少在 Xbox One / One S 上列出了“$”这个占位符,以及对 Xbox One X 和 Xbox Series X 留下了“S+”和“$++”的遐想。

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此外,Velocity 体系结构可用较低成本的固态存储(SSD)来替代增加的系统运存(RAM)。

即便此前 DRAM 每年的价格下降约 30%,但过去 8.5 年的年的平均降幅只有 5% 左右。相比之下,同期闪存价格每年下降约 23% 。

由于 SSD 的速度较传统机械硬盘(HDD)要快得多,其对游戏加载速度的改进也是有目共睹。

结合采样器反馈流技术,主机可在无需大量增加 DRAM 的情况下,更好地利用闪存来提升整体机能。

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对于玩家们来说,次世代主机的另一大更新,就是对光线追踪的支持。遗憾的是,到目前为止,我们尚不清楚微软 Xbox Series X 和索尼 PS5 在这方面到底有多大的改进。

从理念上来看,微软似乎更轻视在游戏中使用光线追踪的重要性,反而更强调混合渲染方法(类似于英伟达 RTX 显卡的策略),并指出它并不是传统渲染方法的完全替代。

性能方面,微软只给出了 380G/sec 的长方体(ray-box)、以及 95G/sec 的三角形(ray-triangle)峰值计算数据。

可惜英伟达方面没有公布 RTX 2080 Ti 的最佳性能、微软也没有分型典型性能数据,因此我们无法对两者展开直接的比较。

至于 Xbox Series X 能够从机器学习等方面获得怎样的益处,幻灯片中只提到了 3~10 倍的“机器学习推力加速”。

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小结一下:Xbox Series X 将支持 HDMI 2.1 输出,除了 4K @ 120Hz、甚至还支持 8K @ 60Hz 。可惜由于没有 DisplayPort 接口,一些玩家或在连接传统 PC 电竞显示器时遇到一些限制。

视频编解码方面,其支持 4K / 8K 的 AVC / HEVC / VP9,已经 AVC(H.264)和 HEVC(H.265)编码。至于更多内容,还请耐心等待太平洋时间 17 号晚 7 点开始的线上直播活动。