Présentation de la vue d'ensemble du GPU de la XBOX Series X|S

Cette rubrique décrit l’architecture des GPU de la XBOX Series X|S ainsi que les performances théoriques des consoles XBOX Series X, XBOX Series S et XBOX One. Les GPU de la XBOX Series X|S ont des ensembles de fonctionnalités matérielles différents de ceux du GPU de la XBOX One. Pour tirer pleinement parti des GPU de la XBOX Series X|S et obtenir les meilleures performances en jeu, il est important de comprendre leur matériel. Ces détails sont susceptibles de changer dans les futures mises à jour du Microsoft Game Development Kit (GDK).

​

Plateformes matérielles et logicielles

​

Plateformes matérielles de la XBOX Series X|S

La XBOX Series S est la nouvelle console la plus petite et la plus élégante de Microsoft. La XBOX Series S succède à la XBOX One S avec un objectif de conception de 1440p à 60 images par seconde (FPS). La XBOX Series X est la console la plus puissante jamais conçue par Microsoft. La XBOX Series X succède à la XBOX One X avec un objectif de conception de 4K à 60 FPS. La XBOX Series S et la XBOX Series X sont compatibles entre elles. Elles ont les mêmes :

• Ensemble de fonctionnalités matérielles.
• Exécutable et pilote.
• Nuanceurs et ressources.
• Packages et disque.

Comparaison de la XBOX Series X|S avec la XBOX One :

• Les titres XBOX Series X|S n’ont pas besoin de prendre en charge la XBOX One, et vice versa.
• Les titres natifs XBOX Series X|S sont :
  • Direct3D 12.x uniquement.
  • DirectX Shader Compiler (DXC) et Shader Model 6.0 ou version ultérieure uniquement.
  • GDK uniquement.
• Les titres XBOX One qui ne sont pas natifs XBOX Series X|S s’exécutent au moyen de la couche de compatibilité.
  • La XBOX Series S suit le chemin de code de la XBOX One S.
  • La XBOX Series X suit le chemin de code de la XBOX One X.
  • Les performances se situent entre celles de la XBOX One et celles des titres natifs XBOX Series X|S.
• La compatibilité prend en charge :
  • Direct3D 11.x et Direct3D 12.x.
  • Direct3D Compiler (FXC) et DXC.
  • XBOX One Software Development Kit et GDK.
• Rupture de compatibilité entre la XBOX One et la XBOX Series X|S :
  • Ensembles de fonctionnalités matérielles différents.
  • Exécutables et pilotes différents.
  • Nuanceurs et ressources différents.
  • Packages et disques différents.

​

Matériel de développement

La XBOX Series X|S dispose d’une nouvelle trousse de développement, la XBOX Series X Dev Kit. Elle présente les caractéristiques suivantes.

• Mémoire supplémentaire (40 Go).
• Émule avec précision le GPU de la XBOX Series X.
• Émule de façon conservatrice le GPU de la XBOX Series S.

La XBOX One Dev Kit est toujours requise pour les titres XBOX One. La XBOX Series X Dev Kit ne peut pas émuler le GPU de la famille XBOX One.

​

Réservation du GPU

La réservation du GPU a changé, mais elle existe toujours. Il n’y a pas de réservation pour Kinect, vous n’avez donc pas besoin de la désactiver. Il y a toujours une réservation système qui se produit lorsque le système effectue un rendu. La réservation système n’est prise qu’au besoin, utilise jusqu’à deux pour cent du GPU et est toujours variable. La réservation système peut se produire comme suit.

• Interruption à 60 FPS (ancienne méthode)
• De façon synchrone lors du Present du GPU à 30 FPS ou 60 FPS (nouvelle méthode)

​

Architecture GPU de la XBOX One et de la XBOX Series X|S

L’architecture GPU de la XBOX One S et de la XBOX Series X|S est représentée dans les schémas fonctionnels simplifiés suivants. Figure 1. Schéma fonctionnel simplifié du GPU de la XBOX One S. La figure 1 représente le GPU de la XBOX One S. Notez que les unités de calcul sont en orange, le matériel à fonction fixe est en gris et les caches mémoire sont en bleu. Figure 2. Schéma fonctionnel simplifié du GPU de la XBOX One X. La figure 2 représente le GPU de la XBOX One X. Il y a maintenant plus de tout. Des changements fonctionnels ont également été apportés. Remarquez que l’ESRAM a été supprimée et que l’équilibrage des dessins a été introduit pour gérer l’augmentation du nombre d’unités de géométrie fixe à l’avant du pipeline. Figure 3. Schéma fonctionnel simplifié du GPU de la XBOX Series S. La figure 3 représente le GPU de la XBOX Series S. Il y a de grandes différences par rapport aux schémas fonctionnels de la XBOX One.

• Un nouveau moteur de géométrie (GE) au début du pipeline.
• De nouveaux regroupements appelés tableaux de nuanceurs (SA), encadrés en orange.
• Chaque SA comporte des processeurs de groupes de travail (WGP) qui exécutent les nuanceurs et des blocs de rendu (RB), qui produisent la couleur et la profondeur.
• L’unité de calcul native est maintenant le WGP.
• Une seule voie d’accès à la mémoire : tout dans le GPU communique avec la mémoire par l’intermédiaire du cache L2.

Le GE prend en charge trois voies ou modes : la rétrocompatibilité, les graphiques hérités et une nouvelle implémentation matérielle de l’ancien pipeline de géométrie. Next Generation Graphics (NGG) génère la géométrie d’une manière semblable à un calcul, sans partie frontale à fonction fixe. Figure 4. Schéma fonctionnel simplifié du GPU de la XBOX Series X. La figure 4 représente le GPU de la XBOX Series X. Il comporte deux moteurs de nuanceurs (SE). Chaque SE comporte deux SA, pour un total de quatre SA. Il y a sept WGP par SA. La XBOX Series S compte cinq WGP par SA.

​

WGP

L’objectif de conception global d’AMD pour le WGP de la XBOX Series X|S était d’améliorer les performances monothread et de faire passer plus rapidement les petites charges de travail dans le pipeline. Figure 5. Schéma simplifié du WGP. La figure 5 présente un schéma simplifié de l’intérieur du WGP. Chaque WGP équivaut à deux CU.

​

Comparaison SIMD (Single Instruction Multiple Data) et des vagues

XBOX One :

• SIMD16 : traite une opération de l’unité arithmétique et logique vectorielle (VALU) sur 16 threads.
• Wave64 : groupe de 64 threads exécutant simultanément un flux d’instructions.
• Quatre cycles d’horloge par VALU.

XBOX Series X|S :

• SIMD32 : traite une opération VALU sur 32 threads.
• Wave32 : groupe de 32 threads exécutant simultanément un flux d’instructions.
  • D’autres types de vagues existent sur la XBOX Series X|S.
• Un cycle d’horloge par VALU.

​

Comparaison des registres à usage général (GPR) et de l’occupation

Wave64 de la XBOX One sur SIMD16

• 256 registres vectoriels à usage général (VGPR) (tous utilisables par une vague; multiples de 4).
• 512 registres scalaires à usage général (SGPR) (128 utilisables par une vague; multiples de 8).
• Occupation de 1 à 10 vagues.

Wave32 de la XBOX Series X|S sur SIMD32

• 1 024 VGPR (256 utilisables par une vague; multiples de 8).
• 2 560 SGPR (allocation statique de 128 pour une vague).
• Occupation de 4 à 20 vagues.

L’occupation reste égale en nombre de threads par voie SIMD. Cependant, la XBOX Series X|S subit une baisse de performance moindre. Figure 6. Tableaux des GPR et de l’occupation. La figure 6 compare les GPR et l’occupation entre la XBOX One et la XBOX Series X|S. Figure 7. Hiérarchie de cache de la XBOX One et de la XBOX One X. La figure 7 montre les hiérarchies de cache de la XBOX One et de la XBOX One X. Figure 8. Hiérarchie de cache des consoles XBOX Series. La figure 8 montre la hiérarchie de cache des consoles XBOX Series. Figure 9. Comparaison des caches. La figure 9 compare le cache de la XBOX One à celui de la XBOX Series X|S. Figure 10. Exemple : transition de RTV à SRV. La figure 10 compare une transition de vue de cible de rendu (RTV) à vue de ressource de nuanceur (SRV) sur la XBOX One à une transition de ce type sur la XBOX Series X|S.

​

Performances théoriques

Cette section de la présentation décrit les performances théoriques de la XBOX Series X, de la XBOX Series S et de la XBOX One au moyen d’une série de tableaux et de notes portant sur les éléments suivants. Vitesses et nombres, statistiques du CPU et géométrie après élimination :

• Vitesses et nombres du GPU de la XBOX Series S par rapport à la XBOX Series X
• Statistiques du CPU de la XBOX Series X|S
• Géométrie de la XBOX One et de la XBOX Series S
• Géométrie de la XBOX One et de la XBOX Series X
• Comparaison du débit de géométrie après élimination, avec des notes sur les débits avant élimination

Statistiques de calcul :

• Statistiques de calcul de la XBOX One et de la XBOX Series S
• Statistiques de calcul de la XBOX One et de la XBOX Series X

Chiffres sur les textures :

• Chiffres sur les textures de la XBOX One et de la XBOX Series S
• Chiffres sur les textures de la XBOX One et de la XBOX Series X
• Comparaison des débits de calcul et de texture entre la XBOX One et la XBOX Series X|S

Chiffres sur les pixels, comparaison des débits et partie arrière de rendu :

• Chiffres sur les pixels de la XBOX One et de la XBOX Series S
• Chiffres sur les pixels de la XBOX One et de la XBOX Series X
• Comparaison du débit de pixels entre la XBOX One et la XBOX Series X|S
• Partie arrière de rendu optimisée (RB+)

Bande passante, DRAM et plages de comparaison des GPU :

• Bande passante de la XBOX One et de la XBOX Series S
• Bande passante de la XBOX One et de la XBOX Series X
• Comparaison de la bande passante DRAM optimale et standard entre la XBOX One et la XBOX Series X|S
• Plages de comparaison approximatives des GPU de la XBOX One et de la XBOX Series X|S

​

Nouvelles fonctionnalités matérielles

​

Calendrier

Certaines des nouvelles fonctionnalités matérielles ont déjà été implémentées dans le GDK de novembre 2019. D’autres fonctionnalités sont prévues pour les prochaines versions du GDK ou sont implémentées sur demande. Certaines dates de fonctionnalités pourraient changer. GDK de novembre 2019 :

• DirectX Raytracing (DXR).
• Ombrage à taux variable (VRS).
• Nuanceurs de maillage.
• Sampler Feedback.

Convergence des fonctionnalités entre la XBOX Series X|S et les PC Windows :

• Déjà publiées :
  • DXR : octobre 2018.
  • DirectX Variable Rate Shading : mai 2019.
• Disponibles dans les builds Windows 10 Insider Preview (20H1) :
  • DXR niveau 1.1.
  • DirectX Mesh Shader.
  • DirectX Sampler Feedback.
  • Pour plus d’informations sur les fonctionnalités DirectX, consultez Dev Preview of New DirectX 12 Features.

Faites-nous part de vos priorités en matière de fonctionnalités dans les forums du GDK.

​

Renseignements sur l’architecture AMD

Une seule architecture pour le développement multiplateforme :

• La nouvelle architecture graphique et de calcul de pointe d’AMD couvre à la fois la plateforme XBOX et la plateforme Windows.
• La nouvelle architecture AMD RDNA offre une prise en charge complète du lancer de rayons, du VRS, des nuanceurs de maillage et de Sampler Feedback.
• Lancer de rayons multiplateforme avec les graphiques AMD de nouvelle génération.

​

Renseignements sur l’architecture NVIDIA

NVIDIA Turing prend en charge toutes les nouvelles fonctionnalités de DirectX 12 :

• DXR 1.1 : DXR raffiné et NVIDIA RTX.
• Nuanceur de maillage : traitement de la géométrie réinventé.
• Sampler Feedback : élément fondamental pour les textures :
  • Ombrage dans l’espace de texture et diffusion en continu des textures.

Fonctionnalités de performance de NVIDIA Nsight Graphics :

• Analyse les goulots d’étranglement des performances au moyen de compteurs de performance de bas niveau.
• Optimise les nuanceurs en réduisant la latence du GPU causée par les blocages d’instructions.
• Les exceptions du GPU et les récupérations d’appareil déclenchées (TDR) peuvent être facilement découvertes au moyen des vidages sur incident du GPU.
• Enregistre votre image sur le disque dur et débogue les commandes de rendu Direct3D 12 et DXR.
• Examine les structures d’accélération DXR pour vous assurer qu’elles sont correctement configurées.
• Réduit les temps de génération des structures d’accélération grâce à des compteurs de plage spécialisés.

PIX pour Windows :

• Fonctionne bien avec les GPU NVIDIA.
• Affichez des avertissements d’utilisation de l’API qui fournissent des données sur la façon d’améliorer les performances.
• Comprend l’état du GPU au moyen des compteurs de performance matériels.
• Analysez l’occupation du GPU et les compteurs de haute performance pour DXR.

​

Renseignements sur l’architecture Intel

• Intel dispose d’un processeur graphique entièrement conforme à DirectX 12.
• Les mises à jour de DirectX 12 offrent des mondes plus riches et des visuels plus réalistes.
• Les GPU basés sur l’architecture Intel Xe permettent aux développeurs de tirer parti des fonctionnalités de DirectX 12.

Capacités vidéo de base de la XBOX Series X|S :

• Actuellement offertes :
  • Décodage H.264/Advanced Video Coding (AVC) et H.265/High Efficiency Video Coding (HEVC) jusqu’à 1080p à 30 FPS sur la XBOX Series S et la XBOX Series X.
  • Parité des fonctionnalités avec la XBOX One X.
• Travaux à venir :
  • Décodage H.265/HEVC jusqu’à 2160p à 30 FPS, sous réserve des performances matérielles.
  • Encodage H.264/AVC jusqu’à 1080p à 30 FPS.
  • La résolution d’affichage peut être échangée contre la fréquence d’images.
  • Allocation totale des ressources pour l’encodage et le décodage jusqu’à UHD30 (résolution d’affichage de 3840p × 2160p), sous réserve des performances matérielles.

​

Étapes suivantes

Si vous souhaitez consulter les renseignements des documents de présentation liés à cette vue d’ensemble, téléchargez les fichiers suivants à partir de XBOX Developer Download Secure Data Storage (SDS).

• Diaporama : XF2019_Graphics_01_Day1_Scarlett_GPU_Overview.pptx dans Xfest 2019 Graphics Track PowerPoints ([2019.11]-Xfest2019GraphicsTrackPowerPoints.ZIP)
• Présentation vidéo : XF2019_Graphics_01_Day1_Scarlett_GPU_Overview.mp4 dans Xfest 2019 Graphics Track Videos ([2019.11]-Xfest2019GraphicsTrackVideos.ZIP)

​

Télécharger les présentations Microsoft PowerPoint et les vidéos

1. Accédez à Game Development Kit (GDK) downloads.
2. Sous Select file type, sélectionnez Conference Materials, puis Confirm.
3. Sous Select build/version number, choisissez l’une des présentations graphiques suivantes.
   • Xfest 2019 Graphics Track PowerPoints
   • Xfest 2019 Graphics Track Videos
4. Sélectionnez Download Now, puis attendez la fin du téléchargement du fichier .zip.
5. Accédez à votre dossier Téléchargements local, puis décompressez (extrayez) les fichiers du dossier compressé.

​

Voir aussi

Vue d’ensemble du GPU de la XBOX Series X|S