Cuando Microsoft se dispuso a diseñar su nueva consola, la Xbox Series X, aspiraban a construir la consola más potente jamás creada, ofreciendo todas las innovaciones tecnológicas disponibles en la generación actual y que fuera capaz de ofrecer un rendimiento constante y sostenido sin importar la situación. Para ello, crearon la tecnología Xbox Velocity, definida por la compañía como el «alma de la consola», y que en este artículo vamos a detallar para desentrañar sus secretos.
Para lograr el objetivo arriba descrito, Microsoft sabía que necesitaban analizar cada componente individual del sistema para superar las limitaciones del rendimiento y diseño de las consolas tradicionales. Fue fundamental el diseño en la Xbox Series X para asegurar que tuvieran un equilibrio perfecto entre potencia, velocidad, rendimiento y refrigeración al tiempo que se garantizaba que ningún componente limitaría el rendimiento de los demás, haciendo así posible ofrecer experiencias de juego en su máxima expresión, algo que no era posible en las anteriores generaciones de consolas.
El hardware de la Xbox Series X y la arquitectura Velocity
En el corazón de la consola se encuentra un procesador personalizado que aprovecha las últimas arquitecturas RDNA 2 y Zen 2 de AMD, ofreciendo un rendimiento de más de 12 TFLOPs en la GPU y cuatro veces más potencia de CPU que la Xbox One X.
Xbox Series X ofrece el mayor ancho de banda de memoria de cualquier consola de próxima generación, con 16 GB GDDR6 e incluyendo 10 GB de memoria optimizados para GPU a 560 GB/s de ancho de banda para mantener el procesador «alimentado» sin cuellos de botella.
A medida que analizaron el subsistema de almacenamiento, les quedó claro que habían alcanzado el límite de la tecnología, y para cumplir con sus aspiraciones de diseño, tenían que repensar radicalmente y revolucionar el enfoque de la Xbox Series X sobre cómo conjuntar CPU, GPU, memoria y almacenamiento para trabajar al unísono sin cuellos de botella.
Xbox Velocity, el alma de la Xbox Series X
La arquitectura Xbox Velocity fue diseñada como la solución definitiva para la transmisión de activos de juegos en la nueva generación de consolas de Microsoft. Esto supone un cambio radical en el subsistema de E/S y afecta directamente a todos los aspectos del diseño de la consola. Según palabras de Microsoft, si el procesador es el corazón de la consola, la arquitectura Velocity es su alma.
Esta arquitectura consta de cuatro componentes fundamentales, en los que vamos a profundizar a continuación.
El SSD NVMe personalizado
La base de la arquitectura Velocity es el SSD NVMe personalizado de 1 TB de capacidad, el cual ofrece 2,4 GB/s de ancho de banda sin procesar, 40 veces más rápido que el de la Xbox One X. Los SSD tradicionales utilizados en PC normalmente reducen su rendimiento a medida que aumenta su temperatura, pero este SSD está diseñado para ofrecer un rendimiento constante y sostenido en lugar de ofrecer su máximo rendimiento. En otras palabras, Microsoft ha preferido un SSD que no esté funcionando siempre a tope pero que luego degrade su rendimiento, y han preferido optar por un rendimiento un poco más bajo en pos de que siempre sea constante.
De esta manera, los desarrolladores tienen un nivel garantizado de rendimiento de E/S en todo momento para que puedan optimizar sus juegos en consecuencia, eliminando las barreras y restricciones con las que tienen que lidiar hoy en día. Este mismo nivel de rendimiento constante y sostenido también se aplica a la tarjeta de almacenamiento externo de Seagate, lo que garantiza que el usuario tendrá exactamente la misma experiencia de juego utilice ésta o el almacenamiento interno de la consola.
Descompresión acelerada por hardware
Los paquetes y activos del juego se comprimen para optimizar los tiempos de carga y la cantidad de almacenamiento que necesita cada juego individual. Al contar con un soporte de descompresión acelerado por hardware (LZ) así como un nuevo algoritmo patentado y específicamente diseñado para los datos de texturas llamado BCPack, Xbox Series X ofrece lo mejor de ambos mundos para que los desarrolladores logren ahorros masivos sin pérdida de calidad o rendimiento.
Como los datos de las texturas comprenden una porción significativa del tamaño total de un juego, contar con un algoritmo específicamente diseñado y optimizado para ello permite que se utilice en paralelo con el descompresor LZ, reduciendo en gran medida el tamaño que ocupan los juegos sin reducir el rendimiento.
Suponiendo una relación de compresión de 2 a 1, Xbox Series X ofrece un rendimiento efectivo de 4,8 GB/s en el título, aproximadamente 100 veces más que la generación de consolas anterior. Para ofrecer niveles de rendimiento de descompresión a nivel de software, se requerirían más de 4 núcleos de la CPU Zen 2, los cuales de esta manera quedan disponibles para otros menesteres.
Nueva API DirectStorage
La API de E/S de archivos estándar tiene ya más de 30 años y prácticamente no ha cambiado desde entonces, mientras que la tecnología de almacenamiento ha ido realizando avances significativos desde entonces. Al analizar los patrones de acceso a los datos del juego, así como los últimos avances de hardware con tecnología SSD, Microsoft sabía que necesitaba avanzar a este respecto para poner más control en manos de los desarrolladores.
Así, han agregado la nueva API DirectStorage de la familia DirectX, proporcionando a los desarrolladores un control mucho más estricto de las operaciones de E/S, lo que les permite establecer múltiples colas, priorización y minimzar la latencia. Es una API de bajo nivel que asegura que se podrá aprovechar al máximo el rendimiento de E/S de la consola, eliminando prácticamente los tiempos de carga en los juegos.
Sampler Feedback Streaming (SFS)
Esta es una innovación completamente nueva construida sobre los demás avances de la arquitectura Xbox Velocity. Las texturas del juego se optimizan en diferentes niveles de detalle y resolución, llamadas mapas MIP, y se pueden utilizar durante el renderizado en función de lo cerca o lejos esté un objeto del jugador. A medida que el jugador está más cerca del objeto la resolución de la textura aumenta para proporcionar los detalles más nítidos. Sin embargo, estos mapas MIP requieren una cantidad significativa de memoria, así que cuando el jugador se aleja se reduce la resolución para liberar recursos.
Gracias al hardware especializado con el que cuenta la Xbox One X, pudieron analizar el uso de memoria de las texturas por parte de la GPU y vieron que a menudo era menos de 1/3 de los datos necesarios para cargarse en la memoria. Con estos datos, pudieron crear y añadir nuevas capacidades a la GPU de la Xbox Series X para poder cargar solo las sub porciones de un nivel de MIP en memoria, bajo demanda, justo a tiempo para cuando la GPU requiera los datos. En otras palabras, se optimiza muchísimo los datos que gestiona la GPU en pos de mejorar el rendimiento.
Como véis, a través del aumento masivo en el rendimiento de E/S de la consola, la descompresión acelerada por hardware, la API DirectStorage y los aumentos significativos en la eficiencia de la GPU, la arquitectura Xbox Velocity permite que la Xbox Series X brinde un rendimiento bruto muy superior al que indican sus especificaciones de hardware.
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