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

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

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Plateformes matérielles et logicielles

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Plateformes matérielles XBOX Series X|S

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

• Le même ensemble de fonctionnalités matérielles.
• Le même exécutable et le même pilote.
• Les mêmes nuanceurs et ressources.
• Les mêmes packages et le même disque.

Comparaison entre XBOX Series X|S et XBOX One :

• Les titres XBOX Series X|S n’ont pas besoin de prendre en charge la XBOX One, et inversement.
• Les titres natifs XBOX Series X|S sont :
  • Uniquement Direct3D 12.x.
  • Uniquement DirectX Shader Compiler (DXC) et Shader Model 6.0 ou version ultérieure.
  • Uniquement GDK.
• Les titres XBOX One non natifs XBOX Series X|S s’exécutent par le biais 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 d’un titre natif XBOX Series X|S.
• La compatibilité prend en charge :
  • Direct3D 11.x et Direct3D 12.x.
  • Direct3D Compiler (FXC) et DXC.
  • Le XBOX One Software Development Kit et le GDK.
• Rupture de compatibilité entre XBOX One et XBOX Series X|S :
  • Ensembles de fonctionnalités matérielles différents.
  • Exécutables et pilotes différents.
  • Nuanceurs et ressources différents.
  • Packages et disques différents.

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Matériel de développement

La XBOX Series X|S dispose d’un nouveau kit de développement, le XBOX Series X Dev Kit. Il présente les caractéristiques suivantes.

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

Le XBOX One Dev Kit reste nécessaire pour les titres XBOX One. Le XBOX Series X Dev Kit ne peut pas émuler le GPU de la famille XBOX One.

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Réservation GPU

La réservation GPU a changé, mais elle existe toujours. Il n’y a pas de réservation Kinect, vous n’avez donc pas besoin de la désactiver. Il existe toujours une réservation système qui se produit lorsque le système effectue un rendu. La réservation système n’est prise qu’en cas de 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 manière synchrone lors du Present GPU à 30 FPS ou 60 FPS (nouvelle méthode)

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Architecture des GPU XBOX One et XBOX Series X|S

L’architecture des GPU XBOX One S et XBOX Series X|S est représentée dans les schémas fonctionnels simplifiés suivants. Figure 1. Schéma fonctionnel simplifié du GPU XBOX One S. La figure 1 représente le GPU XBOX One S. Notez que les unités de calcul sont en orange, le matériel à fonction fixe en gris et les caches mémoire en bleu. Figure 2. Schéma fonctionnel simplifié du GPU XBOX One X. La figure 2 représente le GPU XBOX One X. Tout y est désormais en plus grand nombre. Des modifications fonctionnelles ont également été apportées. Notez 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 XBOX Series S. La figure 3 représente le GPU XBOX Series S. Il présente d’importantes 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 native de calcul est désormais le WGP.
• Un seul chemin d’accès à la mémoire : tous les éléments du GPU communiquent avec la mémoire par l’intermédiaire du cache L2.

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

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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 fournit un schéma simplifié du contenu du WGP. Chaque WGP équivaut à deux CU.

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Comparaison SIMD (Single Instruction Multiple Data) et des waves

XBOX One :

• SIMD16 : traite une opération d’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 waves existent sur XBOX Series X|S.
• Un cycle d’horloge par VALU.

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

XBOX One wave64 sur SIMD16

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

XBOX Series X|S wave32 sur SIMD32

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

L’occupation reste identique en nombre de threads par voie SIMD. Toutefois, la XBOX Series X|S subit une baisse de performances 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 des caches de la XBOX One et de la XBOX One X. La figure 7 présente les hiérarchies de caches de la XBOX One et de la XBOX One X. Figure 8. Hiérarchie des caches des consoles XBOX Series. La figure 8 présente la hiérarchie des caches 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 RTV vers SRV. La figure 10 compare une transition d’une vue de cible de rendu (RTV) vers une vue de ressource de nuanceur (SRV) sur XBOX One à la même transition sur XBOX Series X|S.

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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 CPU et géométrie après élimination :

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

Statistiques de calcul :

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

Chiffres de texture :

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

Chiffres de pixels, comparaison des débits et back-end de rendu :

• Chiffres de pixels XBOX One et XBOX Series S
• Chiffres de pixels XBOX One et XBOX Series X
• Comparaison des débits de pixels entre XBOX One et XBOX Series X|S
• Back-end de rendu optimisé (RB+)

Bande passante, DRAM et plages de comparaison GPU :

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

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Nouvelles fonctionnalités matérielles

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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 disponibilité peuvent changer. GDK de novembre 2019 :

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

Convergence des fonctionnalités entre XBOX Series X|S et 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 sur les forums du GDK.

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Informations 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 raytracing, du VRS, des nuanceurs de maillage et de Sampler Feedback.
• Raytracing multiplateforme avec les graphismes AMD de nouvelle génération.

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Informations sur l’architecture NVIDIA

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

• DXR 1.1 : DXR affiné et NVIDIA RTX.
• Nuanceur de maillage : le traitement de la géométrie réinventé.
• Sampler Feedback : brique fondamentale pour les textures :
  • Ombrage dans l’espace de texture et streaming de textures.

Fonctionnalités de performances de NVIDIA Nsight Graphics :

• Analyse les goulots d’étranglement des performances à l’aide de compteurs de performances de bas niveau.
• Optimise les nuanceurs en réduisant la latence GPU due aux blocages d’instructions.
• Les exceptions GPU et les récupérations de périphérique déclenchées (TDR) peuvent être facilement détectées à l’aide des vidages sur incident 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 vérifier qu’elles sont correctement configurées.
• Réduit les temps de génération des structures d’accélération grâce à des compteurs de plage spécialisés.

PIX pour Windows :

• Offre de bonnes performances avec les GPU NVIDIA.
• Affichez les avertissements d’utilisation de l’API qui fournissent des données sur la manière d’améliorer les performances.
• Comprend l’état du GPU à l’aide des compteurs de performances matériels.
• Analysez l’occupation du GPU et les compteurs hautes performances pour DXR.

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Informations 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.

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

• Actuellement disponibles :
  • Décodage H.264/Advanced Video Coding (AVC) et H.265/High Efficiency Video Coding (HEVC) jusqu’à 1080p à 30 FPS sur XBOX Series S et 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.

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Étapes suivantes

Si vous souhaitez consulter les informations des supports de présentation liés à cette vue d’ensemble, téléchargez les fichiers suivants depuis 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)

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Télécharger les présentations Microsoft PowerPoint et les vidéos

1. Accédez à Téléchargements du Game Development Kit (GDK).
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.

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Voir aussi

Vue d’ensemble du GPU XBOX Series X|S