[微軟] Xbox Series X高速架構全面解析

[jerry78424 (青松碧濤)]

Xbox Series X 的一些硬體情況早已公布。雖然有著超強性能的 SoC 這枚心臟，但官方欽定的次世代 Xbox 主機靈魂——「Xbox 高速架構」（Xbox Velocity Architecture，簡稱XVA）一直有點猶抱琵琶半遮面的感覺。今日 Xbox 項目主管傑森·羅納德（Jason Ronald）發表長文正式揭開其神秘面紗。

現代遊戲需要海量數據來創造出具有真實感的遊戲世界供玩家探索。為了讓處理器發揮出最大性能，通常所有的數據都會預先從硬碟載入到內存當中。愈發廣闊、生動的開放世界就愈發需要更多的數據，比如環境網格數據、高多邊形的角色模型、高解析度材質、動畫數據、音頻和視頻資源文件等等。

儘管現代遊戲所使用的遊戲引擎和中間件能讓遊戲數據從本地硬碟載入到內存，關卡設計師仍然經常被迫設計一些狹窄的通道、過道或電梯之類的場景來配合性能受限的傳統硬碟和 I/O 流水線。這些小場景就是用來在後台不斷載入新素材並讓玩家保持沉浸感的方法。微軟在與開發者討論次世代作品和現今作品遇到的阻礙後，Xbox 高速架構應運而生。

Xbox 高速架構由四部分組成：定製 NVMe SSD、硬體加速解壓模塊、直通存儲 API 層、取樣反饋流（Sampler Feedback Streaming，簡稱SFS）。在這種架構下，開發者能夠迅速直接地底層訪問 SSD 上超過 100GB 的遊戲文件。

可在不同遊戲的過程當中來回切換的技術「快速恢復」（Quick Resume）也是基於 Xbox 高速架構的技術創新。

定製 NVMe SSD

定製 NVMe SSD 是該架構的基石，容量 1TB，原生 I/O 速度為 2.4GB/s，是 Xbox One 的 40 倍不止。傳統的 PC 平台 SSD 通常會因為過熱導致性能下降。這枚定製的 SSD 專為穩定性能設計，能夠一直保持其最高速度，而不是峰值性能。開發者能夠從頭到尾獲得可靠的 I/O 性能表現，從而擺脫本世代的壁壘。今後將單獨售賣的存儲擴展卡也有著相同的穩定性能表現，無需擔心會有差異。

值得一提的是，內置的 SSD 看起來是可拆卸的，外觀與 Surface Pro X 等設備所使用的 SSD 類似。

硬體加速解壓模塊

遊戲文件通常是經過壓縮後提供給玩家下載，縮短下載時間以及減小硬碟占用。這樣在調用時自然就需要一定的性能做解壓操作。硬體加速解壓模塊就專門為此而設計，節省了大約 4 顆 Zen2 CPU 核心的性能。該模塊支持業界標準 LZ 解壓，以及一個全新的、專為材質數據設計的 BCPack 算法。兩種方法可並行使用來使得效益最大化。假設壓縮比為 2:1 的話，Xbox Series X 就能為遊戲提供 4.8GB/s 的 I/O 速率，接近本世代主機的百倍速度。

直通存儲API

電腦系統標準文件 I/O 的 API 已經沿用了超過 30 年之久，即便存儲技術已經發生了天翻地覆的改變，但在這一層仍未有著多少變化。通過對遊戲數據獲取方式以及 SSD 技術的分析，微軟意識到他們需要對底層 API 進行大幅度的翻新，由此誕生了直通存儲 API。它能把更多控制權交給開發者來使用，比如用於建立多條 I/O 隊列、優先權控制和最小化 I/O 延遲等等。直通存儲 API 封裝在 DirectX 標準當中。

取樣反饋流

基於以上三個技術，取樣反饋流這項技術才得以誕生。遊戲材質通常會隨著與玩家角色距離遠近來動態改變其細節和解析度。然而存儲各種級別的材質數據需要消耗大量的內存空間，即便是遠處低質量的物體同樣要把高質量的數據載入到內存當中。

Xbox 團隊很早就注意到了這個問題，在本世代的 Xbox One X 的 GPU 中內置了一枚特殊硬體用於分析材質內存使用率。最後團隊發現 GPU 經常獲取的數據只占內存已載入數據的三分之一。一個場景經常包含了數千種不同材質，這種效率低下的運用方式直接導致了內存使用率的低下，以及大量 I/O 資源的占用。

取樣反饋流就是讓 GPU 按需載入所需材質，直到請求新數據時，再將遊戲數據載入至內存當中，由此帶來了接近 2.5 倍的 I/O 和內存使用效率的提升。取樣反饋流顯著釋放出了更多內存和 I/O 資源供開發者使用。

《戰爭機器》開發商 The Coalition 曾盛讚取樣反饋流將改變遊戲規則。

微軟和索尼都不約而同地在次世代主機的 I/O 系統上投入了大量資源去研發和改進現有體系，說明這確實是很多開發者翹首以盼的事情。對於廣大玩家而言，我們只需等待開發者如何在新的平台新的技術下發揮出他們的奇思妙想就可以了。

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索尼吹了半天的超強特製ssd，原來微軟也有
然後微軟的新技術吹起來好像比索尼強耶....

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推 doom3: PS5不是5.5GB/s嗎 這個讀壓縮檔才有4.8 不然只有2.4
→ isaka: "只有車槍球可以玩" "Halo和Forza專用機" 大家對xbox的諷刺
推 charmingpink: 快點出
→ isaka: 他其實都知道，但他說24號大家可以看到多元的遊戲陣容
→ qazxswptt: 先不管懂不懂 這種專為遊戲自訂的硬體規劃才是遊戲機
推 vsepr55: 把第一人稱遊戲改成第三人稱不就不算車槍球了
→ vsepr55: 到底有沒有這麼難==
→ qazxswptt: 的最大價值 否則照搬PC效率轉換還是會差很多
推 bob2003t: 說真的微軟要賣訂閱直接下放WIN10給XBOX不是更快嗎?
→ qazxswptt: 還是很看好瑣霓的信仰力以及守門之力的
推 lrk952: 只關注模擬飛行會不會上，如果能順暢地跑想為了這款買阿
→ ASEVE: 說2.4GB/s>5.5GB/s ???
→ LuckSK: 買訂閱配這台比用pc划算多了，金字塔頂端不在乎預算的大大
→ LuckSK: 就不要下來攪和了，你們追求的是極致不是cp值
→ hatsuta: cp值真的是笑話
→ lodpdp: xgpu真香  索索靠10/10
→ rayven: 日本想跟米國較量高科技是不是搞錯了啥？
→ rayven: 遑論連血條M$都是無限長
推 aegis43210: 買了
推 jorden0804: XBOX 首發好買多了 如果獨佔真的不多 還不如先買來爽
→ jorden0804: 上一世代的遊戲
推 philip81501: 想不到買ps5的理由
推 cloud7515: 更多車槍球
推 henryyeh0731: PS5超猛SSD可讓你有更高解析度跟fps的高爾夫球體驗
→ rayven: 主要是PS5的外形醜到爆，日本人最自豪的工業設計哪去了
→ tim910282: switch表示:你們在公瞎毀？
→ freezenxx: 其實讓我想跳xbox最大的原因是喬爾夫球來著