Se desvela la estructura dual de la GPU de Xbox One entre otros detalles

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Dos de los arquitectos de la Xbox One revelan más detalles de su SoC en una publicación de la famosa asociación tecnológica IEEE.

En una publicación realizada por John Sell y Patrick O’Connor, integrantes de Microsoft y dos de los arquitectos tras la Xbox One, en IEEE (Institute of Electrical and Electronis Engineers), la asociación tecnológica más famosa del mundo, se han revelado más detalles sobre el exótico SoC (System on o Chip) de la Xbox One.

Esquema 1

Uno de ellos es la estructura de la GPU que se encuentra dentro de la consola, la cual, al contrario que cualquier GPU conocida hasta el momento, está dividida en dos “contextos gráficos independientes” o hilos de procesamiento o doble pipeline:

El núcleo gráfico contiene dos graphics command y dos compute command processors. Cada command processor soporta 16 work streams. Los dos geometry primitive engines, doce compute units y cuatro render backend depth and color engines del núcleo gráfico soportan dos contextos gráficos independientes.

Esto no podrá usarse hasta el lanzamiento del DirectX 12, ya que la versión 11 no soporta instrucciones de trabajos en paralelo por hardware, cosa que ya dijo Brad Wardell, CEO de Stardock, en un artículo sobre DirectX 12 publicado en la web Neowin.net. Cabe destacar que Wardel ha revelado que Stardock tiene previsto el lanzamiento durante el 2015 de 4 a 6 nuevos juegos, 2 de los cuales serán AAA y entre ellos algunos usarán el DirectX 12.

El resultado es espectacular. No solo en teoría si no también en la práctica (como dato adicional: estoy envuelto en la demo Star Swarm la cual hace uso de una tecnología similar). Mientras que en cada generación las tarjetas gráficas se estrujan para ganar un aumento sustancial de rendimiento con respecto a anteriores generaciones, aquí, de repente con el mismo hardware se verá doblar el rendimiento.

Xbox One será la mayor beneficiaria; esto le dará básicamente a cada poseedor de una Xbox One una nueva GPU con el doble de rendimiento que la antigua.

Como podemos ver en el siguiente esquema cada contexto contiene 1 Graphics Command Processor, 1 Compute Command Processor, 1 Geometry Primitive Engine, 6 Compute Units y parece ser que 2 Render Backend, estos últimos al no estar separados no se sabe si están asignados 2 a cada contexto o si se asignan de forma dinámica.

Esquema 2

Actualmente no existe ninguna GPU en el mercado que incorpore dos contextos gráficos independientes, aunque se espera que las próximas APUs de AMD, llamadas Carrizo, y que tienen previsto su lanzamiento para 2015, también incorporen algo igual o similar, según AMD estas nuevas APU tendrán una alta compatibilidad con DirectX 12.

Merece recordar un rumor que apareció en Abril de 2012 en el medio VG247, en el cual se decía que la Xbox One, conocida como Xbox 720 en aquel momento, llevaría dos GPU pero de una forma no antes vista.

En una configuración típica de PC, los dos chips se turnan para dibujar las líneas del mismo objeto, pero en la nueva consola de Microsoft, las unidades gráficas trabajarán independientemente para dibujar objetos separados simultáneamente.

Esto coincide perfectamente con lo explicado en el documento publicado en IEEE.

Otras de las cosas que podemos ver en el documento es que el ancho de banda total sostenible en Xbox One es de 200 GB por segundo, debido a que la DDR3 y la ESRAM son utilizables al mismo tiempo.

El pico de ancho de banda de la DRAM es de 68 GB por segundo. El de la SRAM está entre 109 y 204 GB por segundo, dependiendo del la mezcla de transmisión (si se lee y se escribe al mismo tiempo o no). El pico total sostenible está sobre 200 GB por segundo.

Esquema 3

También se ha hablado de los Procesadores y Funciones independientes de la GPU, los cuales podemos verlos en color verde claro en el “esquema 3”, estos apoyan tanto a la CPU como a la GPU liberándolos de algunos trabajos y .

Los ocho procesadores y funciones independientes comparten el GPU MMU. Estos motores soportan aplicaciones y servicios de sistema. Aumentan el procesamiento de la GPU y la CPU y son más eficientes en relación energía/rendimiento en sus tareas.

El famoso procesador de audio de la Xbox One, el SHAPE, también ha tenido su lugar en el documento, y revelan que para igualar su capacidad de procesamiento se necesitarían dos núcleos de la CPU.

Esquema 4

El SoC contiene ocho procesadores de audio y hardware de soporte. Los procesadores soportan aplicaciones y servicios de sistema con múltiples colas de trabajo. Colectívamente se necesitarían dos núcleos de CPU para igualar su capacidad de procesamiento.

Los cuatro núcleos DSP están basados en el diseño de Tensilica, incorporando instrucciones estándar y especializadas. Dos incluyen un vector de precisión simple de coma flotante total de 15,4 mil millones de operaciones por segundo.

Como apunte final, y de cara al consumo, también detalla que tanto la frecuencia de la GPU (853 MHz) como la de los núcleos de la CPU (1750 MHz) es dinámica, adaptándose a la intensidad de trabajo para un ahorro de energía óptimo, así como que cada cluster de los dos que tiene la CPU puede trabajar a frecuencias distintas.

Los núcleos de la CPU pueden operar a 1750 MHz en modo de rendimiento máximo. Cada cluster puede operar a distintas frecuencias. El sistema selecciona la potencia de forma individual en núcleos y clusters para equipararse a los requerimientos de la carga de trabajo.

El núcleo gráfico opera a 853 MHz en modo de rendimiento máximo. El software de sistema elije bajas frecuencias y potencia del núcleo gráfico y los recursos de los compute unit para equiparar las tareas.

Esto ha sido una pequeña explicación de como es el SoC de la Xbox One, y deja bastante claro que es un sistema de lo más exótico, aunque lamentablemente hasta que el DirectX 12 llegue algunas de estas interesantes funciones no podrán ponerse en práctica.

Que habrá un aumento de rendimiento con la llegada del DirectX 12 es obvio y ahora sabemos algunas de las razones, ¿de cuanto?, Según Brad Wardell de Stardock será de doble, pero no se sabrá a ciencia cierta hasta que llegue. Lo que está claro es que la arquitectura de la Xbox One es mucho más compleja de lo que se piensa mucha gente, y cada vez hay más evidencias de ello.

¿Que os ha parecido lo aquí expuesto del SoC de la Xbox One?