Xbox Series X ، مواصفات وخصائص وحدة التحكم هذه

دخلت Microsoft سوق وحدة التحكم بين عامي 2001 و 2002 مع أول Xbox ، وهي وحدة تحكم كانت أعلى بكثير من منافسيها في القسم الفني والتي ورثت أجهزة الكمبيوتر. بعد ما يقرب من عشرين عامًا ، تتبع كل وحدة تحكم سطح مكتب في السوق نفس فلسفة جهاز Xbox الأصلي ، ولكن لكل منها شخصية تصميم فريدة خاصة بها.

جهاز Xbox Series X SoC

SoC الخاص بـ Xbox 360 عبارة عن شريحة تم إنشاؤها للقياس بواسطتها AMD بالنسبة لـ Microsoft ، الذي تم إنشاؤه للقياس وبالتالي فهو حصري لوحدة تحكم Microsoft. إنه معالج متآلف 360 مم 2 ، والذي يشتمل على المكونات التالية بالداخل:

• تعتمد وحدة المعالجة المركزية على بنية AMD Zen 2.
• GPU مخصص على أساس بنية AMD RDNA 2
• المسرعات المتخصصة في مهام معينة للأجهزة

سنستعرض الأجزاء المختلفة من Xbox Series X SoC نقطة تلو الأخرى خلال هذه المقالة. نظرًا لأنها الوحدة الرئيسية التي تتضمن جميع الأجهزة باستثناء رامات للنظام و SSD تخزين.

وحدة المعالجة المركزية Xbox Series X CPU

سلسلة Xbox X وحدة المعالجة المركزية‏: هي بالضبط نفس وحدة المعالجة المركزية التي دمجتها AMD في SoCs التي أصدرتها لأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر في عام 2020 تحت العلامة التجارية Ryzen 4000 والتي تحمل الاسم الرمزي Renoir. هذه هي إصدارات "مقطوعة" من نوى سطح المكتب Ryzen 3000. السبب في أننا وضعناها في علامات الاقتباس هو أنه باستثناء ذاكرة التخزين المؤقت L3 التي تم قطعها لأسباب تتعلق بالمساحة ، تظل بقية الشريحة ووظائفها كما هي دون تغيير.

على عكس نظيره في بلاي ستيشن 5 ، من نفس الهيكل ، يمكن أن تعمل بطريقتين مختلفتين:

• في الوضع الأول ، يعمل مع SMT النشط وبالتالي يمكنه تشغيل خيطين لكل نواة. في الوضع المذكور ، يعمل عند 2 جيجاهرتز ، مما يجعله أسرع بمقدار 3.6 جيجاهرتز من نظيره في PlayStation 0.1.
• في الوضع الثاني ، يكون SMT غير نشط ، ولكن في المقابل يعمل كل نواة عند 3.8 جيجاهرتز. تم تصميم هذا الوضع خصيصًا لألعاب Xbox One (X) التي تعمل على 8 نوى AMD Jaguar بدون دعم متعدد القنوات.

تمثل حقيقة استخدام بنية Zen 2 قفزة مهمة ، حيث أن وحدة المعالجة المركزية الجديدة لا تضاعف فقط سرعة الساعة لطرازات Xbox One القياسية ، ولكنها تتمتع أيضًا بأكثر من ضعف الطاقة لكل دورة على مدار الساعة ، بافتراض واحدة من أكبر القفزات بين أجيال وحدة التحكم .

وحدة معالجة الرسومات Xbox Series X

على الرغم من أنها تشترك في نفس البنية الأساسية ، فقد اتخذت Microsoft مسارًا مختلفًا تمامًا عن SONY عندما يتعلق الأمر بتصميم وحدة التحكم الخاصة بها واختيار وحدة معالجة الرسوميات‏:‏. بينما في PlayStation 5 ، تم اختيار تصميم يحتوي على عدد أقل من وحدات الحوسبة في وحدة معالجة الرسومات ، يقابلها سرعة ساعة أعلى ، في حالة Microsoft تم اختيار سرعة أقل للساعة ولكن عددًا أكبر من وحدات الحوسبة. بناءً على معرفتنا ، يعد اختيار Microsoft أفضل ، نظرًا لأن الاستهلاك يزيد بشكل كبير مع سرعة الساعة.

نظرًا لكونه تصميمًا فريدًا ، فإن تكوينه في وحدات الحوسبة لا يتوافق مع أي طراز في جهاز الكمبيوتر ، نظرًا لأنه يحتوي على 52 وحدة حسابية نشطة تعمل عند 1825 ميجاهرتز ، مما يمنحها حوالي 12 TFLOPS من الطاقة بشكل مستمر وبدون تقلبات. مثل PlayStation 5 ، فهو تصميم يعتمد على RDNA 2 ولكنه يحتوي على هذه البنية أكثر من منافسه المباشر ، الذي يحتوي فقط على RDNA 2 ، الوحدة المسؤولة عن حساب التقاطعات في Ray Tracing.

التكنولوجيا التي لم تدمجها AMD و Microsoft هي ذاكرة التخزين المؤقت اللانهاية، وهو أمر طبيعي بالنظر إلى الحجم الكبير لشركة نفط الجنوب. لا يمكننا أن ننسى أننا ننظر إلى أكبر SoC من AMD ضمن عقدة TSMC 7nm ، نظرًا لأن PlayStation 5 أصغر من Xbox Series X.

Render Backend + و VRS

وحدات هيكل الحماية من الانقلاب (ROPS) ، التي لها وظيفة كتابة المخزن المؤقت للصورة ، تسمى Render Backends. في RDNA 2 لأجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة Xbox ، حصلوا على + في نهاية الاسم نظرًا لحقيقة أنه تم تعديلهما مع الوحدة النقطية لأداء تظليل المعدل المتغير. والذي يتكون من تجميع خطوط Pixel Shader المتكررة في سطر واحد لحسابها كواحد بدلاً من تكرار حساباتها.

يتمثل الاختلاف بين PC RB + و Xbox Series X في أن وحدة التحكم عبارة عن وحدة مشذبة إلى حد ما ، لأنه في حين أن الكمبيوتر يمكنه كتابة ما يصل إلى 128 بكسل 32 بت لكل دورة ساعة ، 128 هيكلًا من هيكل الحماية من الانقلاب (ROPS) ، في إصدار وحدة التحكم ، يبقى الشيء في 64. وبخلاف ذلك ، فإن وظيفة تظليل المعدل المتغير سليمة وهي أحد العناصر التفاضلية التي ترفع بها Microsoft صندوقها عندما تتحدث عن وحدة التحكم الجديدة الخاصة بها.

ذاكرة الوصول العشوائي على Xbox Series X.

لطالما استخدمت وحدات تحكم Xbox نظام UMA ، لذلك لدينا كل الذاكرة في نفس البئر ، هذه المرة تتكون من 10 شرائح ذاكرة GDDR6 بسعات غير متماثلة ، على الرغم من أن ناقلها من 320 بت إلى 320 بت بسرعة 14 جيجابت في الثانية ، 560 جيجابايت / من عرض النطاق الترددي ، لا نجد تكوينًا بسعة 10 جيجابايت أو 20 جيجابايت ، وهو ما سيكون المعتاد إذا كنا نتحدث عن أجهزة الكمبيوتر ، ولكن 16 جيجابايت ، لأنه يجمع بين شرائح مختلفة 1 و 2 جيجابايت.

على الرغم من أننا خارج منطقة وحدة معالجة الرسومات ، يتعين علينا توضيح أنه في حالة معماريات RDNA 2 ، يتناسب عدد أقسام ذاكرة التخزين المؤقت L2 بشكل مباشر مع عدد قنوات GDDR6 في النظام. نظرًا لأن GDDR6 عبارة عن قناتين لكل شريحة ذاكرة ولدينا 2 شرائح ، فإننا نتحدث عن 10 قناة وأقسام ذاكرة التخزين المؤقت على وحدة معالجة الرسومات.

من أجل تجنب الخلاف أو التعارض في الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي بين وحدة المعالجة المركزية وعملائها ووحدة معالجة الرسومات وعملائها ، يتم تقسيم سعة 16 جيجا بايت إلى كتلتين مختلفتين ،

تنقسم الذاكرة التي تبلغ 16 جيجا بايت إلى كتلتين مختلفتين ، واحدة بحجم 6 جيجا بايت والأخرى بحجم 10 جيجا بايت ، ويتم الوصول إليها وفقًا للشروط التالية:

السبب وراء وصول وحدة المعالجة المركزية إلى 56 جيجابايت / ثانية فقط يتعلق بالطريقة التي يتم بها وصول الوحدة المسماة UMC إلى ذاكرة الوصول العشوائي داخل هندسة Zen ، فهي تفعل ذلك دائمًا بسرعة memclk * 32 بايت / دورة. نظرًا لأن memclk الخاص بـ GDDR6 هو 1/8 من Gbps ، فهذا يعني أنه يعمل بسرعة 1.75 جيجاهرتز ، مما يعطي عرض نطاق ترددي قدره 56 جيجابايت / ثانية عندما تستخدم وحدة المعالجة المركزية من خلال UMC هذه القناة.

المسرعات على Xbox Series X SoC

المسرع هو وحدة مصممة للقيام بعمل محدد وتحرير معالج أكثر تعقيدًا من هذه المهمة ، وهناك نوعان من المسرعات:

• الوظيفة الثابتة: هي تلك التي لا يمكن برمجتها ، فهي تؤدي دائمًا الوظيفة بنفس الطريقة. نظرًا لبساطتها ، فإنها تشغل أقل مساحة وتستهلك أقلها ، لكن افتقارها إلى التنوع يعني أن أداؤها ثابت.
• معالجات الأغراض المتخصصة: هذه وحدات معالجة مركزية صغيرة مصممة لتشغيل برنامج ميكرو ، وعادة ما تكون وحدات تحكم دقيقة داخل المعالج بذاكرة تعليمات خاصة بها ، وبالتالي مع تصميم شبيه بهارفارد ، قد يتمكن البعض من الوصول إلى الذاكرة.

في Xbox Series X ، لدينا سلسلة من المسرعات ، والتي يمكنها الوصول إلى أحد بئري ذاكرة RAM الموصوفين أعلاه أو كليهما في نفس الوقت.

تنظيم هذه الأجهزة هو نفسه نظام Xbox One ، ولكن أهمها هو المسؤول عن إدارة الوصول إلى SSD ، والذي يطلق عليه Microsoft بالعامية اسم Velocity Engine ، والذي ينفذ تقنية Microsoft DirectStorage.

SSD ومحرك السرعة

اتخذت Microsoft مسارًا مختلفًا لـ SSD ، فبدلاً من تصميم وحدتها الخاصة ، قررت تثبيت وحدة من النوع M.2 2230 ، والتي تستخدم ناقل PCI Express 2 ثنائي المسار للوصول. والذي يمنحك نطاقًا تردديًا يبلغ 4.0 جيجا بايت / ثانية ، ولكن باستخدام ضاغط البيانات وفك الضغط في SoC ، يمكنك الوصول إلى 2.4 جيجا بايت / ثانية من النطاق الترددي. الوحدة ، كما ترى في الصورة ، على عكس PlayStation 4.8 SSD ، ليست ملحومة في اللوحة الأم وعلى الرغم من كونها أبطأ ، إلا أنها تتمتع بسعة تخزين أكبر من خلال جلب 1 تيرابايت.

لتوسيع التخزين ، لم تختر Microsoft محركات الأقراص M.2 ولكن لبطاقات الذاكرة CFExpress المعدلة ، والتي تحتوي على قرص M.1 بسعة 2 تيرابايت. تستخدم هذه البطاقات مساري PCI Express الأخريين المعينين لمحرك أقراص الحالة الصلبة ، وبالتالي فإن إمكانات الوصول الخاصة بهم هي نفس الوحدة الرئيسية. النظير من ذلك؟ كوحدة واحدة ، ستتحكم Microsoft في السعر بقوة ، وبالنظر إلى أن التخزين ضروري ، نعتقد أن Microsoft يمكنها الاستفادة من وحدة التحكم الخاصة بها بهذا المعنى.

معمارية السرعة وردود فعل العينات

الوحدة المسؤولة عن إدارة الوصول إلى SSD هي محرك السرعة ، لأنه بدونها سيكون من الضروري استخدام العديد من نوى وحدة المعالجة المركزية لفك ضغط البيانات. إذا كانت وحدة المعالجة المركزية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك تختنق عن طريق فك الضغط بمعدل بضع مئات من الميجابايت ، تخيل مع معدلات العربات. هذا هو السبب في أن جميع وحدات تحكم الجيل الجديد لديها وحدات خاصة مخصصة لهذه المهمة داخل SoC الرئيسية لكل منها.

في حالة محرك Velocity ، فهو متوافق مع DirectStorage API ومصمم لتطبيق Sampler Feedback Streaming ، والذي يتكون من المطورين عند تحميل نسيج سيتم تحميل إصدارات منه وأي منها لن يتم تحميله. ، لتجنب تحميل البيانات الزائدة وغير الضرورية في ذاكرة الوصول العشوائي.