除了改寫設計規則，Xbox Series X還有怎樣的祕密？

作者：Digital Foundry資深技術編輯理查德·裡德貝特（Richard Leadbetter）

原文名稱《Xbox Series X rewrites the rules of console design - and the power level should be extraordinary》，本文有做一定的刪減和內容順序調整，標題為譯者自行新增，以達到更好的閱讀效果。

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Xbox Series X 作為微軟的次世代主機（以下簡稱 Series X），不僅在 TGA2019 上的公佈頗感意外，更令人吃驚的是其顛覆歷史的主機設計 —— 1：1：2豎直長方體加垂直散熱風道。微軟稱這猶如黑石碑一般的外殼下擁有遠超 Xbox One X（以下簡稱 One X）的效能。真正的世代跨越正在到來，但在此之前需要對基於主機設計的核心基礎進行重新審視。


大的背後是效能與散熱

遊戲主機通常定義為是一臺小巧的、客廳友好型的機器，它能夠很容易地放在電視櫃中。世代更迭下，主機的各種維度都在變化，但唯獨外形的本質一直以來都從未改變，直到 Series X 的出現。三年時間把 One X 的 GPU 效能提升一倍，看起來不難，然而實際上遇到的挑戰要困難得多。


部分問題在於是處理器的製程技術的進步速度跟不上微軟的野心。我們在今年 E3 期間看到了 Series X 的 7nm 製程的晶片，其物理大小和 One X 16nm 製程的“天蠍引擎”差不多一般大，可能還更大一點點。電晶體密度在如今的工藝下很可能沒辦法達到兩倍的提升，意味著主要提升效能的手段就是依賴於大幅提升頻率。你的目標越高，就需要越多的效能，也就意味著更多的熱量。散熱設計的創新在所難免。

這就是為何 Series X 如此巨大的原因。大幅增加的功耗以及冷卻方案的巨幅升級，加上 AMD 最新 PC GPU 的相同技術，兩倍於 One X 的 GPU 效能絲毫不讓人感到意外。


這一切都服務於微軟想要在次世代繼續制霸主機效能的目標。此前傳聞的 Project Scarlett 家族中，代號為 Anaconda 的 Series X 一直被提及目標為 One X 的兩倍浮點運算效能，即 12 TFlops。One X 是一次成功的實驗。對於核心玩家而言，保證效能優勢帶來更高階的體驗是非常重要的一點。

兩倍和12TF是矛盾的

Series X 的效能說法仍有謎團。如果我們來“做算術”，就僅僅看單精度浮點效能（TFlops）這一數字，根據微軟所言的兩倍圖形效能的說法，我們通過簡單的相乘確實得到新主機為 12 TF。但全新的 Navi 顯示卡架構（RDNA）相比老舊的 GCN 技術在相同浮點效能數的情況下擁有更高的效能。9TF 到 10TF 之間的 Navi GPU 就足以提供兩倍於 One X 的圖形效能，如果包括其他新技術的加入，那這個結果更甚。


微軟在當下拒絕提供具體的效能表現數字，不過擁有良好曝光履歷的 Windows Central 提供的資訊顯示，Series X 的 GPU 確實是 12TF。這個數字非常驚人，從當下 AMD 提供的技術資訊計算，即便 GPU 頻率飆到 2.0GHz 這樣的高頻，仍然需要 48 個計算單元才能夠達到這個數字。這意味著它的 GPU 比當下 AMD 最強 Navi 顯示卡 Radeon RX5700XT 還要強 20%。而且這 48 個 CU 還必須全部處於工作狀態，意味著可能還有額外 4 個 CU 被遮蔽以此提高良品率（One X 就是 44 個 CU 遮蔽了 4 個）。微軟通過一個 6T GPU 的 One X 給了我們一個驚喜，而 Series X 的創新同樣讓人期待。


頻率會明顯比我們所見過的 AMD Navi GPU 要更高（之所以不增加 CU 數量是因為核心面積所決定的）。而如今的主機內部晶片相比同等 PC 硬體的時脈頻率都要低，這意味著情況將發生反轉。晶片面積和頻率的雙重提高將使得功耗突破史上任意一臺主機。初代 PlayStation 3 這個龐然大物是歷史之最，遊戲時功耗達到了 209 瓦。基於我們對現有的 Navi GPU，也就是更弱的 Radeon RX5700 系列的瞭解，加上 Series X 的機箱大小，新主機的功耗突破 300 瓦絲毫不讓人吃驚。考慮到這一點，微軟表示它的噪聲表現比現在的 One X 更安靜令人感到十分欣慰。


把效能用在刀刃上

還有更多的線索表明 Series X 和其競爭對手在硬體上的不同之處。微軟在官方文稿中著重提到了"獲得專利的 VRS"技術，即可變速率著色技術（Variable Rate Shading）。這項技術背後的想法非常直接：沒有必要讓螢幕上的每一個地方都以同樣的精確度去渲染。像低對比度的區域，或者大量動態模糊的場面是可以降低渲染精度的，因為人眼基本看不出區別。


目前英偉達的圖靈架構 GPU（20 系列和 16 系列）已經硬體整合了 VRS，並支援《德軍總部 新帝國》《德軍總部 新血脈》兩款作品，不同場景下幀數提升大約在 10% 到 15% 之間。這還僅僅是一個應用案例，而且會隨著畫面內容的不同獲得動態的提升效果。這項技術和如今實時渲染的大趨勢非常契合，因為技術和藝術都在往電影化觀感的方向靠攏。所以需要再次說明的是，單精度浮點這種指標已經不太能夠反映出真實效能了——硬體架構革新和 VRS 帶來了更多效能助力。況且這只是 AMD 技術路線圖的冰山一角，新主機可能還會有更多的驚喜，比如已經確認的擁有硬體加速的光線追蹤。

儘管微軟表示這是一項專利技術，但 VRS 能給 Xbox 帶來多少優勢還有待觀察。Xbox 的 VRS 極有可能會基於適配 PC 硬體的 DirectX12 部署設計。而 VRS 也很明顯不獨屬於微軟的 DirectX12，上文兩款支援英偉達 VRS 的遊戲採用的是 Vulcan 圖形介面。我們還需等待微軟給出更多的技術原理，以及其他微軟所提及的技術的詳細資訊，比如動態延遲輸入（Dynamic Latency Input, DLI）等等。


最高 8K 解析度輸出和 120 幀的支援也再次得到確認。可能某些特定遊戲會在 Series X 上設定 120 幀的目標，為主機帶來高階多人遊戲體驗，讓電競粉絲多了一個可接受的選擇。同樣，可能會有特定遊戲目標為原生 8K 解析度，但我們更可能看到的是，開發者會選擇更多的解析度範圍（類似本世代主機的 900p、1440p 等等）或者是動態解析度。如今像時間超取樣（Temporal Super-Sampling）等技術讓原生解析度的意義變得愈發薄弱。更加精妙的拉伸技術可能會獲得比原生解析度更好的結果。機器學習也將扮演著重要的角色。

猶抱儲存半遮面

這次微軟也正式確認了 GDDR6 記憶體，但記憶體大小仍舊沒提。雖然這在今年 E3 的公開視訊中已經展示了 GDDR6 的記憶體顆粒，但微軟似乎搞了一出障眼法。Windows Central 所說的 16GB 看起來非常有可能，另一方面 E3 視訊透露的資訊表明它可能採用了非統一規格的記憶體顆粒。


還有一個官方透露的新資訊是它將採用 PC 平臺的 NVMe 固態硬碟，這意味著它不是此前猜測的板載定製式設計。微軟此前就表示其 I/O 速度有了 40 倍的提升。假設他們的對比目標是 Xbox One 的 40MB/s 的硬碟，那麼固態硬碟的速度會是 1.6GB/s；若是 60MB/s 的 One X 硬碟，速度會達到 2.4GB/s。結合固態硬碟本身沒有物理讀盤頭的查詢時間，我們確實會接近於消除讀盤時間的目標。從這方面出發，主機將更接近於它的原始初衷——“即插即玩”。


NVMe 硬碟的另一個好處是，它為使用者自己升級空間開啟了大門。雖然 SSD 相比機械硬碟依然昂貴，但價格已經開始大幅下滑。Series X 應該留有空間為額外的 NVMe 硬碟做準備。之後的問題就是，未來會出現官方認證硬碟，還是說普通的 NVMe 硬碟就可以使用。雖然後者會帶來更加靈活和可能更低的價格，但存在速度和板載硬碟不一致的情況，這可能會導致一些問題發生。但無論怎樣，這是一個好事。


時代造就英雄

固態硬碟、GDDR6 記憶體、全新設計的散熱系統、強大的效能……這些前沿技術意味著它的造價絕對不低。雖然以往主機都會為平衡價格而去削減效能，但各種有利的證據表明 Series X 將顛覆這一方式。菲爾·斯賓塞就曾表示不會為了價格而去犧牲效能。走更高效能路線的 One X 讓微軟收穫了相當的回報，第三方遊戲諸如《荒野大鏢客 2》在其上的最佳表現是非常巨大的價值。這次微軟明確聲稱不會再犯 Xbox One 首發時價格更貴效能卻更低的錯誤，另一方面，如此巨大的成本讓人很難相信它會比 One X 499 美元的首發價更低，而且還要考慮到當初 PS3 災難性的 599 美元首發價格。


不過本世代的 PlayStation 4 和 Xbox One 誕生於一個遊戲主機遭受質疑的時代（移動遊戲的崛起和其他因素），同時主機提供商也不再像 PS3/Xbox360 那樣對主機投入鉅額研發資源。最終結果就是 PS4 和 Xbox One 各種保守和妥協的設計。但在如今對主機樂觀自信的時代，Series X 以及索尼的 PlayStation 5 都為超強效能而生。CPU 都採用了高階 PC 的規格；PS5 的 GPU 規格尚不知曉，但 Series X 的規格倘若為真，那麼微軟將給你提供的是超越 2019 年任何一塊 AMD Navi 顯示卡的 GPU 效能。


你的次世代主機將會比現在主機大得多，而且也要更貴，但將如此級別的效能推向主流遊戲市場是非常令人激動的。即便在效能實在有限的本世代依舊誕生了各種技術奇蹟，那麼到了如此規格的次世代，它們身上將像湧泉一般噴薄出更多的可能性。

來源：VGtime
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