ایکس باکس سری ایکس دقیقاً چقدر قدرتمند است؟

بالاخره به موعد مقرر رسیدیم. بعد از ماه‌ها انتشار تیزر تریلر، بلاگ پست و حتی چند افشاگری گاه و بیگاه بالاخره می‌توانیم به حقایق ایکس باکس سری ایکس پی ببریم. وب‌سایت یوروگیمر و بخش دیجیتال فاندری آن اخیرا به مقر مایکروسافت در ردموند رفته، دستگاه را از نزدیک دیده، با آن کار کرده، به تجربه بازی‌هایش پرداخته و حتی دل و روده دستگاه را بیرون ریخته.

برای درک بهتر مطلب، این مقالات را هم بخوانید:

• ایکس باکس سری ایکس دقیقاً چقدر قدرتمند است؟
• تفاوتی که رهگیری پرتو در ایکس باکس سری ایکس ایجاد می‌کند
• چطور سخت‌افزار ایکس باکس سری ایکس به بهینه‌ترین شکل ممکن طراحی شد؟‌

این وب‌سایت توانسته حافظه قابل افزایش NVMe را به چشم ببیند، برای نخستین بار طعم رهگیری پرتو قوت گرفته از سخت‌افزار را بچشد و تماشا کند که چطور مستعدترین توسعه‌دهندگان مایکروسافت به دنبال بهبود برخی از تحسین‌برانگیزترین بازی‌های موجود برای ایکس باکس جدید هستند. تیم یوروگیمر توانسته قابلیت‌های هوشمندانه سازگاری با نسل‌های قبل را ببیند و مشخصات کامل و رسمی ایکس باکس سری ایکس را نیز منتشر کرده است.

اطلاعات درباره ایکس باکس سری ایکس بسیار زیاد است و فعلا در این مطلب به سراغ مشخصات سخت‌افزاری و قدرت پردازشی خالص می‌رویم.

ایکس باکس نسل بعد براساس سه کلمه کلیدی توسعه یافته است: قدرت، سرعت و سازگاری. مایکروسافت بدون تردید تمام تلاش خود را کرده تا سیگنالی که به مشتریان می‌دهد براساس همین سه رکن باشد.

در زمینه قدرت، همه‌چیز با چیپست پروژه اسکارلت آغاز می‌شود. پردازنده دستگاه با فرآیند بهبودیافته و ۷ نانومتری شرکت TSMC ساخته شده که بهبودهایی گسترده در تکنولوژی مورد اشاره ایجاد می‌کند. چیپ دستگاه یک قطعه سیلیکونی ۳۶۰ میلی‌متر مکعبی است (به مراتب کوچک‌تر از آنچه قبلا تصور می‌کردیم) که همراه با ورژن‌هایی شخصی‌سازی شده از هسته‌های پردازنده Zen 2 ای‌ام‌دی و ۱۲.۱۵۵ ترافلاپس قدرت پردازش گرافیکی از راه می‌رسد.

همانطور که انتظار می‌رفت، ۸ هسته پردازشی و ۱۶ رشته در این کنسول به کار گرفته شده که از طریق دو واحد ۴ هسته‌ای از راه می‌رسد و یک هسته پردازنده (یا دو رشته) برای اجرای سیستم عامل دستگاه رزرو شده‌اند. مایکروسافت وعده بهبود عملکرد ۴ برابری در عملکرد هر هسته و همینطور تمام سخت‌افزار را نسبت به ایکس باکس وان ایکس می‌دهد – و سرعت پردازنده با پیک فرکانس ۳.۸ گیگاهرتز شدیدا تحسین‌برانگیز است.

این برای زمانیست که SMT -یا هایپر تردینگ- غیرفعال باشد. جالب اینکه توسعه‌دهندگان می‌توانند انتخاب کنند که هشت هسته‌ فیزیکی را با کلاک بالاتر به کار بگیرند یا از تمام هسته‌ها و رشته‌ها با فرکانس پایین‌تر ۳.۶ گیگاهرتز استفاده کنند. این فرکانس‌ها کاملا قفل شده‌اند و بسته به بارگذاری یا وضعیت حرارت تغییر نمی‌کنند – نکته‌ای که مایکروسافت بارها در جلسه با یوروگیمر به آن اشاره کرده.

در تست‌های مبتنی بر پی‌سی،‌ فعال‌سازی SMT می‌تواند ۳۰ درصد عملکرد اضافه را در اپلیکیشن‌هایی خاص به ارمغان آورد. با این همه، حداقل در عناوین زمان لانچ، مایکروسافت انتظار دارد توسعه‌دهندگان به سراغ حالت ۳.۸ گیگاهرتزی با SMT غیرفعال بروند. اندرو گوسن، معمار سیستم ایکس باکس اینطور توضیح می‌دهد:

از نقطه نظر یک توسعه‌دهنده بازی، انتظار داریم بسیاری از آن‌ها به هشت هسته بچسبند چون بازی‌های آن‌ها با توزیعی ساخته می‌شوند که معمولا روی هفت هسته و هفت رشته کاری تنظیم شده‌اند.

و بنابراین برای آنکه کاری وسیع‌تر انجام دهند، برای اینکه ۱۴ رشته سخت‌افزار را به کار بگیرند، باید این کار را به سیستم بسپرند. اما بعد شما باید وظایف را حتی موثرتر از قبل میان آن‌ها تقسیم کنید. به این ترتیب داریم متوجه می‌شویم که بسیاری از توسعه‌دهندگان -وقتی با آن‌ها در مورد انتخاب‌هایشان برای زمان لانچ صحبت می‌کنیم- به سراغ SMT غیرفعال و کلاک بالاتر می‌روند.

هسته پردازنده هم شخصی‌سازی شده – خصوصا برای امنیت، قدرت و پرفورمنس بالاتر. و با ۷۶ مگابایت SRAM روی چیپست، تصورش منطقی است که کش غول‌آسای L3 در چیپ‌های دسکتاپ Zen 2 به طرقی کاهش یافته باشد. دقیقا همین پردازنده سری ایکس در سرورهای کلادی استفاده شده که جایگزین مدل‌های مبتنی بر ایکس باکس وان xCloud می‌شوند.

برای این کار،‌ AMD یک ارور کارکشن EEC برای GDDR6 ساخته که هیچ تاثیری بر پرفورمنس نمی‌گذارد (در واقع چیزی به نام G6 سازگار با EEC نداریم، بنابراین ای‌ام‌‌دی و مایکروسافت راهکار مخصوص خودشان را توسعه داده‌اند) و قابلیت‌های مجازی‌سازی هم در دستگاه به کار رفته. و این ما را به نخستین قابلیت بسیار هیجان‌انگیز دستگاه می‌رساند: پردازنده سری ایکس قادر به اجرای همزمان چهار بازی ایکس باکس وان اس روی چیپستی یکسان است و شامل یک انکودر داخلی ویدیو جدید می‌شود که تا شش برابر سریع‌تر و قابل اتکاتر از انکودر اکسترنال فعلی در سرورهای xCloud است.

اما حداقل تا به امروز، تمرکز مایکروسافت بر پردازشگر گرافیکی بوده که از طریق ۳۳۲۸ شیدر تعبیه شده در ۵۲ واحد پردازشی (از مجموع ۵۶ واحد موجود روی سیلیکون که چهار تای آن‌ها رزرو باقی مانده)، به قدرت پردازشی ۱۲ ترافلاپسی با فرکانس ثابت ۱۸۲۵ مگاهرتز دست پیدا کرده. یکبار دیگر مایکروسافت روی این نکته تاکید کرده که فرکانس‌ها روی تمام دستگاه‌ها و در تمام شرایط یکسان هستند. در ایکس باکس سری ایکس خبری از بوست کلاک نخواهد بود.

اندرو گوسن بار دیگر توضیح می‌دهد:

۱۲ ترافلاپس از همان ابتدا هدف اصلی ما بود. ما به دنبال افزایش حداقل دو برابری عملکرد نسبت به ایکس باکس وان بودیم تا قادر به رسیدن به اهداف 4K و ۶۰ فریم و همینطور ۱۲۰ فریم باشیم. و می‌خواستیم این بهبود دو برابری به صورت یکپارچه روی تمام بازی‌ها اعمال شود.

برای رسیدن به این مهم، ما هدفمان را روی افزایش ۲ برابری پرفورمنس ترافلاپسی ست کردیم و می‌دانستیم بهبودهای معماری، پرفورمنس موثر را به مراتب بالاتر از دو برابر خواهند برد. به چند دلیل، حتی قبل از اینکه بهبودهای معماری اصلا مد نظر قرار داده شوند، هدفمان را دو برابر کردن پرفورمنس خالص ترافلاپس قرار دادیم.

اما علاوه بر این، در مراحل نخست طراحی، برایمان دشوار است که دقیقا پیش‌بینی کنیم بهبودهای ناشی از معماری جدید در بدترین شرایط چطور خواهد بود. هدف ما دو برابر کردن تمام موارد بود، نه صرفا به صورت میانگین. بنابراین عملی‌ترین راه مهندسی برای حصول اطمینان از بهبود دو برابری در بدترین شرایط در تمام بازی‌ها این بود که به سراغ عملکرد ترافلاپسی خالص دو برابر بهتر برویم. بعد تلاش‌هایمان را معطوف این کردیم که پرفورمنس موثر به کمک بهبودهای معماری و قابلیت‌های تازه، از قبل هم بهتر شود.

در طول چندین ماه مشخص شده است که معماری RDNA شرکت AMD «عملکرد بیشتر در ازای ترافلاپس» را به ارمغان می‌آورد که ناشی از طراحی جدید و رادیکالی در ترکیب با کلاک به مراتب بالاتر است (پردازشگر گرافیکی سری ایکس با بهبود ۵۶ درصدی فرکانس نسبت به ایکس باکس وان ایکس از راه می‌رسد) اما چندین متغیر هم به خاطر قابلیت‌هایی جدیدی که در طراحی به کار گرفته شده به وجود می‌آید. مانند نرخ شیدینگ که اساسا دقت رندرینگ را بسته به شفافیت تصویر کاهش و افزایش می‌دهد.

با این همه، حتی پورت‌هایی که به زحمت از قابلیت‌های جدید سری ایکس استفاده می‌کنند هم نتایجی تحسین‌برانگیز از خود به نمایش می‌گذارند. مایک رینور و کالین پنتی از استودیو Coalition ورژنی از گیرز 5 را روی سری ایکس به نمایش درمی‌آورند که تنها ظرف دو هفته ساخته شده. توسعه‌دهندگان بازی با اپیک گیمر همکاری کرده‌اند تا آنریل انجین ۴ را روی سری ایکس به اجرا در آورند و بعد سپس تمام مشخصات گرافیکی را به اندازه تنظیمات اولترا روی پی‌سی بالا برده‌اند، برخوردهای سایه بهبودیافته و همینطور نورپردازی سراسری (مبتنی بر نرم‌افزار) آنریل انجین ۴ را به آن افزوده‌اند.

علاوه بر این،‌ کات‌سین‌های گیرز 5 -که روی ایکس باکس وان ایکس به صورت ۳۰ فریم اجرا می‌شوند- به شکلی بی‌نقص به ۶۰ فریم رسیدند. در این‌باره جلوتر بیشتر صحبت می‌کنیم، اما یک نکته بسیار تحسین‌برانگیز وجود دارد. نتایج بنچمارک‌ها نشان می‌دهد که همین پورت دو هفته‌ای و غیر بهینه، از همین حالا عملکردی بسیار بسیار شبیه به RTX 2080 دارد.

مایک رینور، مدیر فنی Coalition توضیح می‌دهد:

نسبت به جایی که اکنون هستیم و با نگاهی به تجربه‌ای که از سخت‌افزار با این بازی خاص به دست‌آورده‌ایم، به نظرم کاملا هیجان‌زده‌ایم که ببینیم این دستگاه چطور عمل می‌کند. گیرز 5 بهینه‌ خواهد شد و بنابراین چیزی که امروز می‌بینید در زمان لانچ ایکس باکس سری ایکس هم آن‌جا خواهد بود. این بازی از Smart Delivery پشتیبانی می‌کند و بنابراین اگر بازی را روی هر فرمی داشته باشید، نسخه سری ایکس را به رایگان دریافت می‌کنید.

این نمایشی تحسین‌برانگیز برای عنوانی است که تا امروز حتی به قابلیت‌های نسل بعد پردازشگر گرافیکی جدید سری ایکس دسترسی ندارد. در حال حاضر، تعیین دقیق بهبودهایی که در کیفیت بصری و پرفورمنس به مرور زمان پیش خواهد آمد دشوار است به خاطر اینکه فاکتورهایی موازی با دستگاه‌های نسل فعلی وجود دارد. ترکیب سخت‌افزار جدید و رابط برنامه‌نویسی جدید امکان تقسیم وظایف بسیار متفاوت را روی پردازشگر گرافیکی میسر می‌کند.

یادگیری ماشین مسئله‌ایست که قبلا به آن پرداخته‌ایم، به صورت خاص در معماری تورینگ انویدیا و آپ‌اسکیل مبتنی بر هوش مصنوعی این شرکت که DLSS نامیده می‌شود. معماری RDNA 2 مورد استفاده در سری ایکس همتایانی برای هسته‌های تنسور انویدیا ندارد، اما مایکروسافت و ای‌ام‌دی به سراغ یک راهکار بهینه با استفاده از هسته‌های استاندارد شیدر رفته‌اند. با پردازش بیش از ۱۲ ترافلاپس از FP32 (نقاط شناور)، RDNA 2 امکان رسیدن به رقم دو برابری با FP16 را میسر می‌کند. با این همه، وظایف یادگیری ماشین معمولا با دقتی به مراتب پایین‌تر از این انجام می‌شود و یعنی شیدرهای RDNA 2 حتی از این هم بیشتر تطابق‌یافته‌اند.

قابلیت‌های آینده‌نگرانه دیگری هم به معادله اضافه می‌شود. مجددا مشابه به معماری تورینگ انویدیا، مش شیدرها درون RDNA به کار گرفته شده‌اند و پتانسیل بهبود شدید جزییات هندسی را با خود به ارمغان می‌آورند.

گوسن اضافه می‌کند:

با فراگیرتر شدن پردازشگرهای گرافیکی و افزایش عملکرد، پردازش هندسی بیشتر و بیشتر وابسته به کارکرد ثابت بلوک‌های موزاییکی پردازشگر گرافیکی شده است. مش شیدینگ به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد کاملا این کارکردهای ثابت و تنگناآور را کنار زده و جایگزین‌هایی برای قطعات موجود در پایپ‌لاین پردازشگر گرافیکی فراهم آورند. افزون بر عملکرد، مش شیدینگ به توسعه‌دهندگان آزادی عمل و اجازه ذخیره حافظه بیشتر را می‌دهد. مش شیدینگ به توسعه‌دهندگان بازی اجازه می‌دهد که جزییات را در اشکال و انیمیشن‌های اشیا افزایش داده و صحنه‌های پیچیده‌تر را بدون هیچ تاثیر بر نرخ فریم رندر کنند.

اما همه‌چیز به همین‌جا ختم نمی‌شود. پردازشگر گرافیکی سری ایکس به عنوان مثال این امکان را فراهم می‌کند که وظایف بدون دخالت پردازنده با شیدرها به اشتراک گذاشته شود و بخش اعظمی از وظایف به هسته‌های Zen 2 سپرده شده و اطلاعات روی پردازشگر گرافیکی باقی می‌ماند.