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Por Carlos Maestre, Pizza Fria

Microsoft detalha a arquitetura do Xbox Series X

A Microsoft detalha a arquitetura de hardware de seu futuro console, o Xbox Series X, e apresenta quatro componentes fundamentais. Conheça-os!.

Apelidada como Xbox Velocity Architecture, a Microsoft detalhou nesta terça-feira, 14, a “arquitetura de velocidade” do Xbox Series X em seu blog Xbox Wire. A publicação serviu para que vejamos de perto a tecnologia e novidades. Desse modo, o responsável pelas informações foi o diretor de gerenciamento de programas do console, Jason Ronald. A princípio, ele lista quatro componentes como principais elementos. São eles: armazenamento SSD NVME personalizado, blocos de descompactação acelerados por hardware, uma nova interface para entrada e saída de arquivos e, finalmente, um sistema de amostras de texturas.

As especificações do Xbox Series X

Em resumo, vamos direto ao que interessa, as especificações. Logo depois, um resumo das intenções e mentalidade do time ao desenvolver o projeto.

O processador do Xbox Series X será personalizado no patamar das últimas arquiteturas Zen 2 e RDNA 2 da AMD, fabricante do chip, prometendo mais de 12 TFLOPs da GPU. Dessa maneira, a capacidade de processamento equivale a ter pelo menos quatro Xbox One X em conjunto.

A largura da banda de memória também deve ser a mais alta de qualquer console até hoje. Serão 16 GB de memória GDDR6. Com o propósito de manter o processador alimentado e sem engasgos, 10GB serão otimizados para a GPU a uma taxa de 560 GB/s.

A arquitetura de velocidade do Xbox

A Xbox Velocity Archicteture foi projetada com a finalidade de ser uma solução definitiva para transmissão eficiente de recursos do jogo pelos processos computacionais. Por isso, Ronald alega que foi uma reinvenção radical de como as interfaces de sistemas gerenciam entradas e saídas de comandos de seus subsistemas. Para evitar muita tecnicidade, é como se todo um idioma fosse repensado para que a comunicação se tornasse eficaz e reduzisse ruídos ou problemas de compreensão. Isso tudo, de fato, entre componentes internos da máquina. Desse modo, vamos ver os quatro pilares.

Armazenamento SSD NVMe personalizado

Considerada a base da arquitetura, de tal forma que foi feito sob medida para demanda da Microsoft. A capacidade, a princípio, é de 1 TB com tecnologia SSD NVMe. Em síntese, NVMe é um protocolo recente que conversa com mídias de armazenamento de alta velocidade, como discos de estado sólido, os SSDs. A fim de evitar os problemas tradicionais, como queda de desempenho com aquecimento ou manutenção, o modelo que a Microsoft detalha na arquitetura do Xbox Series X foi testado por desenvolvedores para manterem desempenho constante.

Descompactação acelerada por hardware

Semelhantemente a um arquivo de Winzip ou Winrar, para o bem da analogia, todos os recursos e pacotes do jogo são compactados para que o download dure menos e para aproveitar o máximo possível de armazenamento em seu console. O próprio Xbox Series X terá a capacidade em seus chips, oferecendo suporte ao descompactador LZ – padrão da indústria – associado a um novo algoritmo desenhado com dados de texturas em mente, nomeado BCPack.

Já que texturas ocupam uma porção significativa do tamanho total de um jogo, ter dois descompactadores otimizados trabalhando em paralelo podem reduzir muitos bytes de informação e sobrecarga. Como resultado, o exemplo dado por Ronaldo é de uma compactação na proporção de 2:1 (ou seja, metade do volume de dados normal, contudo com um algoritmo). Desta maneira, a quantidade real de dados transitando internamente no console chega a 4.8 GB/s. Em suma, algo aproximadamente 100 vezes mais do que a atual geração. Algo similar e feito por software só seria possível com quatro processadores Zen 2.

Nova interface para entrada e saída de arquivos

A Microsoft detalha a arquitetura do Xbox Series X também quanto aos arquivos e como os dados são acessados. Em virtude de permanecer praticamente inalterada durante os últimos 30 anos, a interface de acesso padrão a arquivos já não supriam as necessidades atuais e não acompanharam as mudanças ocorridas em tecnologias de armazenamento.

Assim como o protocolo NVMe, para que ocorra a comunicação seja eficiente também nos arquivos, uma nova linguagem foi criada. A nova interface, chamada New DirectStorage API, veio logo depois de analisarem os padrões de acesso de um jogo a seus dados. Esta interface agora faz parte da linha DirectX com o intuito de oferecer aos desenvolvedores o controle completo sobre o volume de dados, filas de processamento, prioridades e minimizar latência do sistema.

A promessa é de eliminar virtualmente qualquer tempo de carregamento (os famosos loading times).

Sampler Feedback Streaming (SFS), o futuro dos mipmaps?

O SFS seria, em uma tradução livre, uma transmissão de resposta do coletor de amostras. Amostras e respostas sobre o quê? Bem, por analogia similar àquela do artigo, as texturas dos jogos são otimizadas em diferentes níveis de detalhamento e resolução, conhecidos como mipmaps. Por sua vez, estes são renderizados rem relação de quão perto ou longe um objeto está do jogador. Visto que ao se aproximar do jogador a resolução da textura aumenta com o objetivo de proporcionar nitidez em detalhes da imagem, os mipmaps maiores acarretam uma quantidade significativa de memória quando comparados com aqueles de menor resolução.

Mais uma vez, as análises demonstraram que o uso atual traz perdas e ineficiência. Só para exemplificar, percebeu-se que a GPU acessa pelo menos um terço dos dados de texturas necessários para ocuparem a memória. Uma vez que o time tinha esta informação, criou um novo mecanismo de controle capaz de carregar apenas frações dos mipmaps na memória. Estas porções são enviadas somente quando a GPU requisitar os dados. A inovação apresentou resultados com rendimento de duas vezes e meia para uso da memória.

Usado corretamente, o SFS poderá tornar jogos mais detalhados sem buscar recursos adicionais.

O que isso tudo significa?

Posto que a cada nova geração sempre vemos mais e mais especificações impressas, seja a frequência do processador, seja a quantidade de polígonos, fica difícil mensurar do que se trata. Além de números, o discurso das empresas também costuma vir pasteurizado com promessas de jogos e “experiências mais ricas e imersivas” ou similar.

Diversos fatores devem citar a qualidade dos jogos além de configurações mais potentes das novas máquinas. Entre eles, por exemplo, o prazo dos times de desenvolvimento, conceitos criativos, boa execução e orçamentos. O Xbox Series X também terá o recurso Smart Delivery, responsável por permitir a aquisição de um jogo em uma plataforma e tê-lo disponível na melhor versão de acordo com sua próxima máquina. A Microsoft o detalhou um pouco mais nesta notícia.

Seja como for, é excelente saber que muitas ferramentas estão à disposição dos desenvolvedores e pesquisadas a fundo para tentar melhorar o desempenho do console. O resto, descobriremos assim que o Xbox Series X estiver em mãos.

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Atualizado em 16 Jul 2020.

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