Microsoft показала устройство процессора Xbox Series X: почти половину кристалла занимает GPU

В рамках мероприятия Hot Chips 2020 компания Microsoft более подробно рассказала об архитектуре игровой приставки нового поколения Xbox Series X. Компания также впервые показала, как выглядит блок-схема чипа и её воплощение в кремнии, на базе которого работает новая игровая консоль.

Напомним, что в основе консоли используется система-на-кристалле (System-on-Chip, SoC), разработанная AMD и производящаяся по усовершенствованному 7-нм техпроцессу компании TSMC. Общая площадь SoC, оснащённой восемью ядрами AMD Zen 2 и 16 виртуальными потоками, составляет 360,4 мм2.

Кроме того, чип оснащён 52 активными вычислительными блоками (Compute Units) графической подсистемы на базе новой архитектуры AMD RDNA2. Она, как ожидается, также ляжет в основу новых графических карт десктопного сегмента серии Radeon Navi 2X.

Процессор приставки имеет на борту 15,3 млрд транзисторов, что на 1,7 млрд больше, чем у графического чипа NVDIA Turing TU104. Площадь последнего составляет 545 мм2, а производится он по нормам 12-нм технологического процесса. Плотность расположения транзисторов в новом кристалле AMD возросла более чем в два раза, по сравнению с чипом приставки Xbox One X (его площадь составляет 367 мм2), который располагает только 6,6 млрд транзисторов.

Microsoft в рамках презентации подтвердила, что полноценный кристалл использует 26 двойных активных вычислительных блоков (Dual Compute Units, DCU). Таким образом она отключила два DCU (4 CU) для конечного продукта. Ранее заявлялось, что графическая подсистема использует 56 CU.

Согласно подсчётам ресурса Tom’s Hardware, графическое ядро занимает примерно 47,5 % общей площади SoC. Microsoft также сообщила, что графика RDNA2 действительно имеет выделенные блоки трассировки лучей (Ray Accelerators). Они будут отвечать либо за обработку четырёх текстур либо за четыре операции по обработке трассировки лучей за такт.

К сожалению, компания не привела удобную для сравнения метрику производительности технологии трассировки лучей (DXR). Вместо этого для Xbox Series X приводится оценка в 380 млрд операций в секунду при расчётах пересечений лучей с боксами и в 96 млрд операций в секунду при расчёте пересечений с треугольниками. Например, та же NVIDIA заявляет для своей флагманской игровой видеокарты GeForce RTX 2080Ti производительность на уровне 11 гигалучей в трассировке лучей. У готовящихся к анонсу новых видеокарт NVIDIA на базе архитектуры Ampere это значение, вероятнее всего, будет ещё выше.

По мнению Microsoft, поскольку аппаратные продукты с поддержкой DirectX12 Ultimate становятся всё популярнее, технология DXR всё чаще будет появляться в новых играх. Как отмечает ресурс VideoCardz, подход Microsoft к использованию технологии трассировки лучей мало чем отличается того, с какой целью её на данный момент использует в своих видеокартах компания NVIDIA. Технология призвана не заменить рендеринг, а дополнить его, повысив визуальную насыщенность и точность изображения при разумном использовании ресурсов. Сама Microsoft описывает DXR, как «экономное усовершенствование традиционного рендеринга».

На данный момент неизвестно, использует ли Microsoft дополнительные аппаратные средства для ускорения работы технологии машинного обучения, как это делает компания NVIDIA со своей DLSS 2.0, для которой применяются тензорные ядра. Тем не менее на слайдах всё же упоминается Machine Learning (англ. машинное обучение). По мнению ресурса Tom’s Hardware, для его работы используются форматы вычислений INT4 и INT8, основанные на использовании потоковых процессоров.

В рамках презентации компания также сделала акцент на трудности производства кристаллов нового поколения. Возросли не только производственные затраты, но и сложность самих микропроцессоров. По словам Microsoft, ответом на решение этого вопроса стала разработка новых и запатентованных технологий. Слайд с названием «GPU Evolution» демонтирует, что с 2013 года игровые приставки Xbox получил почти 10-кратный прирост производительности в расчёте количества Гфлопс на одно значение TDP (правда, сами значения TDP компания не привела).

Microsoft напомнила, что Xbox Series X будет поддерживать вывод изображения через HDMI 2.1, позволяющий обеспечить частоту обновления до 120 кадров/с при разрешении 4K и даже до 8K при частоте 60 кадров/с. Консоль не имеет выхода DisplayPort.

Видеокодер/декодер приставки поддерживает декодирование изображения в разрешении 4K и 8K в формате AVC и HEVC/VP9, а также имеет поддержку кодеков AVC (H.264) и HEVC (H.265). Это облегчит жизнь тем, кто хочет более качественно стримить свои игровые приключения.