همراه با Xbox One: بررسی معماری کنسول Xbox One

کنسول Xbox One

گالری | تصاویر کنسول Xbox One

مقدمه

چند وقت پیش طی مطلبی با عنوان «همراه با PS4: بررسی معماری سخت افزار کنسول PS4» به بررسی مشخصات سخت افزاری کنسول PS4 پرداختیم و در این بررسی میخواهیم به سخت افزار رازگونه Xbox One نگاهی بیندازیم تا ببینیم با چه چیزی روبه رو هستیم. همچنین در مطلبی جداگانه به نام «کالبدشکافی| کنسول بازی Xbox One» با اجزای داخلی کنسول مایکروسافت آشنا شدیم که برای مشاهده میتوانید روی لینک فوق کلیک کنید.

Xbox One آخرین و جدیدترین کنسول بازی مایکروسافت است که به جای Xbox 360 عرضه شده و حرف و حدیث های مختلفی درباره قدرت پردازشی این کنسول مطرح بوده است. اطلاعاتی ما آنها را پیش از این طی مقاله ای جدا به نام «بررسی فنی | افزایش قدرت CPU و بهبود حافظه در Xbox One» بررسی کردیم و در متن زیر هم به گوشه هایی از آن اشاره میکنیم. بهتر است ابتدا مشخصات کلی کنسول Xbox One را در جدول زیر ببینید تا در ادامه بحث را شروع کنیم.

مشخصات سخت افزار Xbox One

ناممشخصاتتوضیحات
پردازنده۱.۷۵ GHz AMD سفارشی
۸ هسته ای با ۲ ماژول ۴ هسته ای Jaguar
هسته گرافیکی۸۵۳ MHz
AMD Radeon
بر اساس معماری GCN
حافظه اصلی۸GB
با فناوری DDR3
۵GB قابل دسترس
فضای ذخیره سازی۵۰۰GBهارد داخلی
شبکه Wi-Fi IEEE 802.11n, Ethernet, 3 × USB 3.0, HDMI 1.4 in/out, S/PDIF out, IR-out, Kinect portاز تمام شبکه های فوق به خوبی پشتیبانی میشود
وضوح تصویر ۴K, 1080p, و ۷۲۰p۱۰۸۰P و ۴K تایید نشده
چیپ صوتی ۷.۱ surround soundفناوری جدید و اختصاصی برای پردازش صدا
نوع دیسک Blu-ray و DVD, CDپشتیبانی از بلوری های دولایه و بالاتر
شتاب دهنده سخت افزاریMove engines ، کدک های صوتی
Kinect و اکو سخت افزاری
پشتیبانی از سخت افزار های جانبی

یوسف مهدی معاون رئیس بخش بازاریابی و استراتژی های سرگرمی های تعاملی مایکروسافت قبل از عرضه Xbox One اعلام کرده بود که پردازنده های این کنسول در فرکانس ۱۶۰۰ گیگاهرتزی اجرا میشوند که این امر با اعتراض بازیسازان همراه شد و درنهایت با ۱۵۰ مگاهرتز افزایش کلاک پردازنده، سرعت کلاک پردازنده به رقم ۱.۷۵ گیگاهرتز رسید. یعنی ۹.۳۷۵ درصد افزایش سرعت در پردازنده (CPU)  هشت هسته ای کنسول مایکروسافت در ابتدای کار انجام شده است.

اما این تمام ماجرا نبود و پس از مدتی بازهم شاهد افزایش کلاک بودیم! اما این بار در تراشه گرافیکی کنسول Xbox One که البته قابل پیش بینی بود! پس از مدتی فرکانس کاری تراشه گرافیکی Xbox One با ۵۳ مگاهرتز افزایش از ۸۰۰ مگاهرتز به ۸۵۳ مگاهرتز رسید که عملاً شاهد  ۶.۶ درصد اورکلاک کارخانه ای در تراشه گرافیکی (GPU) کنسول Xbox One هستیم. این موارد همگی هزینه های سربار اضافی ای محسوب میشدند که مایکروسافت برای رقابت با سونی مجبور به پرداختنش شده بود.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]همراه با PS4: بررسی معماری سخت افزار کنسول PS4[/su_note]

افزایش سرعت پردازنده مرکزی (CPU) به طور معمول باعث از بین رفتن عملکرد کلی کنسول در دراز مدت خواهد شد و میتواند با افزایش توان مصرفی و حرارت ایجاد شده توسط کنسول مشکلات بالقوه زیادی را ایجاد کند. بر اساس بررسی هایی که سایت Anandtech انجام داده، CPU های جگوار مورد استفاده در کنسول های نسل بعدی ۲۵% افزایش سرعت CPU داشته اند که موجب افزایش ۶۶% مصرف برق میشود . این درحالی است که ۱.۶GHz سرعت کلاک کنسول PlayStation 4 به خوبی با معماری و میزان مصرف برق این کنسول هماهنگ است.

در حقیقت مایکروسافت برای دفع حرارت و گرمای زیاد تولید شده توسط کنسول نیاز به خنک کننده ای مخصوص با طراحی ویژه برای دفع حرارت کنسول خود داشت . این در حالی بود که کنسول PlayStation 4 با چنین مشکلاتی روبرو نبود. اولین اطلاعات سخت افزاری کنسول Xbox On در دانشگاه استنفورد آمریکا اعلام شد. جایی که John Sell و Patrick O’Connor طی صحبت های خود اعلام کردند کنسول Xbox One دارای ۵ بیلیون ترانزیستور ۳۶۵ میلیمتری است. برای مقایسه بد نیست بدانید AMD HD 7970 دارای ۴.۳ بیلیون ترانزیستور در مساحتی به ابعاد ۳۶۵ میلیمتر است.

اولین نگاه

با باز کردن قاب Xbox One پخش کننده Blu-ray/DVD کمپانی Philips & Lite-on در کنار هارد دیسک ۵۰۰ گیگابایتی و قابل ارتقا سامسونگ اولین چیزی است که نگاه ار به سمت خود جلب میکند. همینطور فن کولر و بخش هایی از لوله های ناقل حرارت (heat pipes) نیز به خوبی در کنار پخش کننده و هارد دیسک قابل مشاهده هستند.  در بالای سمت چپ کنسول (اولین تصویر بند انگشتی/برای مشاده تصویر در ابعاد بزرگ روی تصویر کلیک کنید) میتوانید بُرد WiFi را ببینید که به وسیله سیم باریک مشکی رنگی به سمت جلویی بُرد کنسول متصل شده است.

کنسول Xbox One

دومین نگاه | مادربرد کنسول Xbox One

با برداشتن هیت سینک و خارج کردن مادربرد، همانطور که انتظار میرفت تراشه گرافیکی و پردازنده مرکزی توسط چیپ های حافظه DRAM احاطه شدند. ۱۶ چیپ حافظه SK Hynix 4-Gb DDR3 SDRAM روی بُرد دیده میشود که در مجموع ۸ گیگابایت حافظه DDR3 کنسول Xbox One را تشکیل میدهند. چیپ پل جنوبی (Southbridge) یکی دیگر از مهمترین بخش های مادربرد است که برای بسیاری از ارتباط های جانبی کنسول مورد استفاده قرار میگرد و فضای زیادی از ویفر (Die) مادربرد را به خودش اختصاص داده است.

برای WiFi از دو جفت چیپ Avastar ساخت کمپانی Marvell استفاده شده که با شماره سریال ۸۸W8897M WLAN/BT/NFC و  ۸۸W8782U WLAN روی برد دستگاه نصب شده اند. با نگاه نزدیک تر به بُرد کنسول میتوانیم آنتن مخصوص MIMO کنسول Xbox One را ببینیم. البته اطلاعاتی در مورد بلوتوث و قابلیت NFC در این کنسول در دست نیست. منتهی وجود آنتن میتواند مهر تاییدی بر قابلیت MIMO کنسول Xbox One باشد.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]بررسی فنی | افزایش قدرت CPU و بهبود حافظه در Xbox One[/su_note]

سومین نگاه | پردازنده مرکزی کنسول Xbox One

با دقت به مادربرد کنسول میتوانیم DRAM های SK Hynix را با شماره سریال H5TQ4G63AFR DDR3 SDRAM مشاهده کنیم. چیپ های پردازنده مرکزی از همان بسته بندی اتلاف حرارتی موجود در پردازنده مرکزی PS4 استفاده میکنند و مساحتی معادل ۳۶۳ میلیمتر مربع دارند. این مقدار در PS4 معادل ۳۴۸ میلیمتر مربع است که فضای کمتری است. البته این تفاوت فضا را میتوان ناشی از ۴۷ مگابایت SRAM موجود در کنسول Xbox One دانست.

پهنای باند بین پردازنده مرکزی (CPU) و GDDR5 های کنسول PlayStation 4 رقم ۲۰ گیگابایت با دسترسی کامل به ۸ گیگابایت از حافظه های GDDR5 اعلام شده و پهنای باند کلی این کنسول را به ۱۷۶ گیگابایت بر ثانیه رسانده است. در مقابل Xbox One از ۳۲ مگابایت حافظه استاتیک ESRAM به عنوان شتاب دهنده سخت افزاری تراشه گرافیکی (GPU) استفاده میکند که در واقع مجموعه ای از ۴ ماژول ۸ مگابایتی است و هر کدام با یک باس ۲۵۶ بیتی به صورت موازی برای افزایش پهنای باند Xbox One استفاده میشوند.

افزایش فرکانسی که در بالا به آن اشاره کردیم در کنار Data Move Engines ها باعث میشود قدرت پردازنده مرکزی (CPU) کنسول Xbox One یک قدم جلوتر از  پردازنده PS4 باشد. ۳۲ مگابایت حافظه استاتیک ESRAM در واقع پاسخی است به ۸ گیگابایت حافظه GDDR5 کنسول PS4 که با توجه به DDR3 بودنش خیلی سریع پر میشوند. در واقع وجود  ۳۲ مگابایت حافظه استاتیک ESRAM در نتیجه کلاک پایین GPU و کاهش کلی قابلیت های Xbox One و گسترش فاصله بین اجزای گرافیکی Xbox One و PS4 است.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]کالبدشکافی| کنسول بازی Xbox One[/su_note]

قبلا تصور میشد به صورت نظری برای حفظ اوج توان عملیاتی Xbox One به پهنای باندی در حدود ۱۰۲ گیگابایت به صورت مفید نیاز است، اما پس از اینکه مایکروسافت متوجه شد سونی برای کنسول خودش پهنای باند بالایی در حد ۱۷۶ گیگابایت بر ثانیه فراهم کرده، در روش خود تجدید نظر کرد و اعلام شد که توسعه دهندگان بازی به صورت نظری میتوانند به پهنای باندی در حدود ۱۹۲ گیگابایت بر ثانیه دست پیدا کنند .

مایکروسافت میگوید ESRAM را برای پهنای باند بالا طراحی کرده و این حافظه برای تامین پهنای باند عناصر گرافیکی ای همچون Shadow Map ها و Light Map ها، عمق تصاویر و رندرینگ است و میتواند به توسعه دهندگان بازی کمک کند. مثلا بازی Killzone: Shadow Fall که اولین بازی نسل جدید و انحصاری PS4 است، برای رندر اهداف و موقعیت های موجود در بازی به ۸۰۰ مگابایت حافظه نیاز دارد، حالا فکر کنید که چه طور ممکن است توسعه دهندگان، بر روی Xbox One بازی های بسیار سنگین را تنها با ۳۲ مگابایت حافظه شبیه سازی کنند؟!

شبیه سازی توابع ای همچون توابع بازی Killzone: Shadow Fall بر روی Xbox One به بیش از ۳۲MB حافظه ناند نیاز دارد! در واقع مهمترین تفاوت بین دو کنسول Xbox One و Playstation 4 به معماری حافظه آنها بر میگردد. معماری «Liverpool» استفاده شده در کنسول PS4 توان خام محاسباتی معادل ۱۸۴۳.۲ گیگافلاپس دارد که با استفاده از یک رابط حافظه ۲۵۶ بیتی میتواند ۱۷۶ گیگابایت پهنای باند برای این کنسول فراهم کند. این در حالی است که تراشه «Durango» موجود در Xbox One در خوش بینانه ترین حالت فقط میتواند ۶۸.۳ گیگابایت بر ثانیه پهنای باند برای این کنسول به همراه داشته باشد که با ۱۹۲ گیگابایت روی کاغذ مایکروسافت تفاوت زیادی دارد.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]مقایسه مشخصات سخت افزاری PS4 و Xbox One[/su_note]

بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط دو سایت فناوری  Anandtech و Red Gaming Tech، پیچیدگی بیشتر معماری حافظه Xbox در حال حاضر میتواند مهمترین عامل تفکیک پذیری یا همان رزولوشن پایین عناوین Xbox One باشد و خوب همانطور که در جریان هستید، اولین بازی های ۱۰۸۰p این کنسول هم منتشر شده که اولین آنها بازی Mad Max ای است که طی مقاله «بررسی فنی بازی Mad Max» به برسری ابعاد فنی بازی پرداختیم که با توجه به اهیمت این موضوع میتوانید بهتر است بررسی بازی فوق را بخوانید.

مورد تفکیک پذیری پایین  Xbox One با توجه به بازی های مشترک ساخته شده روی هر دو کنسول گفته شده است. مثلا بازی Call of Duty Ghosts با تفکیک پذیری ۱۰۸۰p روی PS4 اجرا میشد، در حالی که روی Xbox One با تفکیک پذیری ۷۲۰P اجرا میشد. کنسول PS4 سونی از ۸ گیابایت حافظه یکپارچه و موازی بین CPU و GPU استفاده میکند که با هم در یک ویفر (Die) مورد استفاده قرار گرفته اند و از طریق یک رابط پر سرعت GDDR5 با یکدیگر ارتباط دارند.

کنسول Xbox One هم مثل PS4 از ۸ گیگابایت حافظه اشتراکی استفاده میکند که با رابط GDDR3 با CPU و GPU ارتباط دارد و علاوه بر این مورد از مصرف برق کمتریهم برخوردار است. ۳۲ مگ حافظه استاتیک در واقع برای جبران کمبود پهنای باند بین تراشه گرافیکی و پردازنده مرکزی است و این مقدار حافظه به صورت چند بلوک SRAM درون Die جاسازی شده است و میتواند در هر مسیر ۱۰۲ گیگابایت و مقدار پهنای باند کلی ای برابر با ۲۰۴ گیگابایت بر ثانیه را در اختیار Xbox One قرار دهد.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]بررسی Ashes of the Singularity و ماجرای DX12[/su_note]

در واقع اینطور بگوییم که اختلاف قدرت PS4 و Xbox One بر روی کاغذ به ۵۰ درصد میرسد. توان خام محاسباتی ۱.۸۴ گیگافلاپس در مقابل توان خام محساباتی ۱.۲۳ گیگافلاپسی کنسول Xbox One اختلافی معادل ۵۰ درصد است. البته قضاوت نهایی در باره تراشه کنسول های بازی و قدرت خام محاسباتی آنها نباید روی کاغذ بررسی شود، چون این تراشه ها کاملا سفارشی شده انند و هر کدام ویژگی های خاصی دارند که قدرت عجیبی به آنها میدهد.

در کنار برنامه نویسی برای CPU و GPU میتوان به پیچیدگی برنامه نویسی برای Xbox One اشاره کرد که به دلیل برخی موارد موجود در معماری این کنسول، کار را برای برنامه نویسان مشکل کرده است. با این از نظر «تئوری اوج کارایی/Theoretical Peak Performance» توان عملیاتی هر دو کنسول مشابه هم است. برای نمونه هم میتوان به موضوع «Asynchronous Compute» اشاره کرد که طی چند وقت اخیر به محل دعوا و درگیری انویدیا با دیگر رقیبانش بدل شده و مانیز طی مطلبی با عنوان «بررسی Ashes of the Singularity و ماجرای DX12» به بررسی آن پرداختیم.

تصاویر زیر شامل تراشه گرافیکی، پردازنده مرکزی و چیپ حافظه پر سرعت SRAM کنسول Xbox One است. برای مشاهده تصاویر با زوم بسیار بالا از ویفر (Die) کنسول PS4 هم میتوانید به مقاله «همراه با PS4: بررسی معماری سخت افزار کنسول PS4» رجوع کنید. در تصاویر زیر چیپ صوتی بسیار پیشرفته ISD9160 هم مشاهده میشود که توسط Nuvoton تولید شده که از آن برای دستورات صوتی پیشرفته در Xbox One استفاده میشود.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]تحلیل | دعوای انویدیا و AMD در Ashes of the Singularity با DX12[/su_note]

چهارمین نگاه | آنالیز GPU و CPU کنسول Xbox One

کنسول Xbox One از یک تراشه نیمه سفارشی ۲۸ نانومتری استفاده میکند که مبتنی بر APU های AMD ساخته شده است. سیلیکون به کار رفته در این کنسول تقریباً همان چیزی است که در PS4 مورد استفاده قرار گرفته است. در این مورد بهتر است مقاله «همراه با PS4: بررسی معماری سخت افزار کنسول PS4» را مطالعه کنید تا با مشخصات معماری تراشه گرافیکی و پردازنده PS4 آشنا شوید. عبارت نیمه سفارشی (semi-custom) در این SoC ها به معنای تغییرات گسترده برای متمایز شدن این تراشه ها از آنچه که روی PC میبینیم است.

در مقابل پردازنده مرکزی، ما دو واحد محاسباتی جگوار (Jaguar) داریم که هر کدام از آنها دارای ۴ پردازشگر مستقل و ۲ مگابایت حافظه کش L2 میباشند. ازترکیب این دو پردازنده Xbox One به ۸ هسته جگوار (Jaguar) میرسیم. دقیقاً مشابه همان چیزی که در SoC های PS4 دیدیم. جگوار (Jaguar) همان معماری استفاده شده در هسته های بابکت (Bobcat) است که AMD آنها را برای رقابت با اتم های (Atom) اینتل وارد بازار کرد. ولی مدل استفاده شده در کنسول های نسل هشمی با ۲۰ درصد IPC بیشتر از بابکت (Bobcat) های PC تولید شده اند. در واقعدر باره چیزی صحبت میکنیم که کمی سریعتر از Cortex A15 های ARM است.

احتمال منقرض شدن نسل پردازده های مبتنی بر Jaguar وجود دارد، اما به دلیل استفاده از آنها در کنسول های نسل هشتمی، احتمالاً پس از Silvermont های اینتل سقوط میکنند. پایه و اساس معماری جگوار (Jaguar) بر اساس معماری AMD Kabini و تراشه های گرافیک مجتمع یا (APU) های Temash است. در باره سرعت کلاک این پردازنده که حرفی برای گفتن نیست. این موارد را در بالا با هم مرور کردیم. فقط بگوییم که فرکانس کاری ۲ گیگاهرتز برای جگوار (Jaguar) کاملاً طبیعی و منطقی است. شایعاتی وجود دارد مبنی بر اینکه هسته های جگوار دو کنسول PS4 و Xbox One در حاضر با فرکانس ۱.۶ گیگاهرتز فعالیت میکنند. یعنی همان مقداری که در تفن های هوشمند وجود دارد!

[su_note note_color=”#f5f7f7″]بررسی سیستم نور پردازی پیشرفته Quantum Break در کنسول Xbox One[/su_note]

البته همانطور که گفتیم در اوایل  فرکانس کاری پردازنده حداقل برای Xbox One اینگونه بود که پس از اعتراض بازیسازان، همانطور که در ابتدای مقاله به آن اشاره کردیم درنهایت با ۱۵۰ مگاهرتز افزایش کلاک پردازنده، سرعت کلاک پردازنده به رقم ۱.۷۵ گیگاهرتز رسید. یعنی ۹.۳۷۵ درصد افزایش سرعت در پردازنده (CPU)  هشت هسته ای کنسول مایکروسافت در ابتدای کار انجام شده است.

دور شدن از PowerPC های ۶۴ بیتی X86 بدین معنا است که هیچ سازگاری بین بازی های Xbox One و Xbox 360 وجود ندارد و بازی های Xbox 360 روی کنسول جدید اجرا نمیشوند. مایکروسافت هم در این زمینه کار خاصی نکرده که البته به نظر میرسد به استراتژی های این شرکت برای فروش بیشتر Xbox One بر گردد. نکته جالب اینجاست که اولین Xbox با x86 سازگاری داشت و از نقطه نظرات سخت افزاری و ISA ها باید بگوییم Xbox One با پدربزرگش یا همان اولین کنسول Xbox تولید شده توسط مایکروسافت سازگاری دارد. جدول زیر شامل مشخصات دو کنسول مایکروسافت در کنار کنسول است.

مشخصات Microsoft Xbox One و Sony PlayStation 4

 Xbox 360Xbox OnePlayStation 4
هسته و Threads های پردازنده ۶/۳۸/۸۸/۸
فرکاس پردازنده ۳.۲GHz۱.۷۵۰GHz-est۱.۶GHz-est
CPU µArchIBM PowerPCAMD Jaguar AMD Jaguar
کش اشتراکی L2۱ مگابایت۲ تا ۲ مگابایت۲ تا ۲ مگابایت
هسته های GPU۷۶۸۱۱۵۲
توان عملیاتی سایه زنی
(Shader Throughput)
۰.۲۴ TFLOPS۱.۲۳ TFLOPS۱.۸۴ TFLOPS
حافظه داخلی
(Embedded Memory)
۱۰ مگابایت eDRAM۳۲ مگابایت eSRAM
پهنای باند حافظه داخلی
Embedded Memory Bandwidth)
۳۲ گیگابایت۱۰۲ گیگابایت
حافظه کنسول۵۱۲MB 1400MHz GDDR3۸GB 2133MHz DDR3۸GB 5500MHz GDDR5
گذرگاه حافظه
(Memory Bus)
۱۲۸ بیت۲۵۶ بیت۲۵۶ بیت
پهنای باند حافظه۲۲.۴ گیگابایت۶۸.۳ گیگابایت۱۷۶.۰ گیگابایت
لیتوگرافی ساخت۲۸ نانومتری۲۸ نانومتری

از نظر گرافیک نیز همانطور که درابتدا گفتیم هر دو کنسول سونی و مایکروسافت از تراشه های گرافیک مجتمع (APU) سفارشی شده مبتنی بر AMD GCN استفاده میکنند. اما نکات بحث برانگیزی وجود دارد که با هم مرور میکنیم. همانطور که در مقاله «همراه با PS4: بررسی معماری سخت افزار کنسول PS4» توضیح دادیم، سونی برای کنسول PS4 از ۱۸ واحد محاسبه «Compute Unit GCN» استفاده کرده که در مجموع ۱۱۵۲ پردازشگر/هسته/تراشه مجتمع (ALU) در اختیار کنسول گذاشته است. در مقابل مایکروسافت برای کنسول Xbox One از ۱۲ واحد محاسبه استفاده کرده که در ۷۶۸ پردازشگر/هسته/تراشه مجتمع (ALU) در اختیار کنسول گذاشته است.

با سرعت کلاک تراشه گرافیکی Xbox One کم است، اما مایکروسافت به تنهایی نمیتواند کلاک تراشه گرافیکی (gpu) را افزایش دهد و بر اساس اطلاعات موجود و چیزی که در ابتدای مقاله به آن اشاره کردیم، فرکانس کاری تراشه گرافیکی هر دو کنسول همان ۸۰۰ مگاهرتز میباشد. البته گفته میشود فرکانس کاری تراشه گرافیکی Xbox One با ۵۳ مگاهرتز افزایش از ۸۰۰ مگاهرتز به ۸۵۳ مگاهرتز رسید که عملاً شاهد  ۶.۶ درصد اورکلاک کارخانه ای در تراشه گرافیکی (GPU) کنسول Xbox One هستیم. این موضوع به صورت رسمی تایید نشده است، یا اینکه ما چنین چیزی را ندیدیم.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]جان کارمک | از دزدی تا رسیدن به صدر برترین بازیسازان دنیا[/su_note]

نتیجه این امر کاهش ۳۳ درصدی قدرت محاسباتی کنسول Xbox One است. این مقدار در PS4 معادل ۱.۸۴ ترافلاپس و در Xbox One معادل ۱.۲۳ ترافلاپس است. این مقدار یعنی روی کاغذ و در تئوری کنسول Xbox One در اوج توان سایه زنی (shader performance) بیش از ۵ برابر Xbox 360 قدرت دارد. البته به لطف اسکالر های (scalar GCN) موجود در معماری GCN میزان بهره وری بیش از مقدار فوق را شاهد خواهیم بود. برای درک بهتر از اسکالر های های معماری AMD GCN بهتر است مقاله «بررسی تخصصی معماری GCN کمپانی AMD» را مطالعه کنید.

لازم به ذکر خود مایکروسافت مدعی است قدرت پردازش گرافیکی کنسول Xbox One به نسبت Xbox 360 حدود ۸ برابر است و لازم به ذکر است که این کنسول از نظر قدرت پردازشی تراشه گرافیکی (GPU) از PlayStation 4 سونی ضعیف تر است و بر عکس در پردازنده به نسبت کنسول سونی از عملکرد بهتری برخوردار است. توجه داشته باشید که بر خلاف دوران Xbox 360 و PS3، کنسول سونی نیاز به چنین شفاف سازی هایی ندارد، چون عملاً از همان معماری Xbox One با منابع بیشتری استفاده میکند.

با زیر سیستم حافظه آشنا شوید (Memory Subsystem)

هر دو کنسول از ۸ گیگابایت حافظه استفاده میکنند که به صورت مشترک بین پردازنده و تراشه گرافیک مجتمع به اشتراک گذاشته شده است. خبر بد این که دو رویکرد کاملاً متفاوت به زیر سیستم های حافظه هر دو کنسول اعمال شده که موجب تفاوت های چشمگیری در خروجی نهایی شده است. SoC های PS4 سونی از گذرگاه ۲۵۶ بیتی برای حافظه های GDDR5 استفاده میکنند و با فرکانس ۵.۵ گیگاهرتزی اجرا شده که میتوانند در اوج حالت کاری خودشان ۱۷۶ گیگابایت پهنای باند را در اختیار این کنسول بگذارند. این یعنی همان مقدار پهنای باند استانداری که از یک کارت گرافیک ۳۰۰ دلاری انتظار داریم و برگ برنده بزرگ سونی در مقابل کنسول مایکروسافت نیز همین مورد است.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]Tessellation چیست؟! هر آنچه باید درباره Tessellation بدانید[/su_note]

در کنسول مایکروسافت، اندازه تراشه (Die size) با اندازه عرض گذرگاه حافظه (memory interface width) یکی است، به طوری که همان ۲۵۶ بیت باقی مانده و مایکروسافت هم تصمیم به استفاده از حافظه های DDR3 ای همچون Micron DDR3-2133 DRAM گرفته که دقیقاً ۱۶X16 بیت حافظه DDR3 است. این یعنی با ۶۸.۳ گیگابایت پهنای باند حافظه مواجه ایم که بسیار کم است! برای جبران این شکاف، مایکروسافت از حافظه های داخلی و پر سرعت SRAM استفاده کرده است.

این حافظه با eDRAM متفاوت است و از تاخیر کمتری استفاده میکند و نیازی به نوسازی مداوم (refreshing) ندارد. با استفاده از چینش ۶T-SRAM میتوان گفت ۳۲ مگابایت حافظه SRAM کنسول Xbox One از  ۱.۶ میلیون ترانزیستور استفاده میکنند. در واقع SoC های Xbox One از چینش ۶T-SRAM استفاده میکنند که حالت های مختلفی دارد. مثلاً چینش T-4 یا چهار ترانزیسوری از تاخیر کمتری به نسبت T-6 استفاده میکند و سرعت کمتری هم دارد. بنابراین شامل تعداد ترانزیتسورهای کمتری است. مثلا ۳۲ مگابایت SRAM با چینش T-4 حدود ۱ میلیارد ترانزیستور مصرف میکند.

همین مقدار در چینش T-6 به ۱.۵ میلیارد ترانزیستور میرسد. این یعنی چینش ۶-T به ازای هر بیت از سرعت، تاخیر کمتری به نسبت چینش T-4 دارد. البته دقیقاً مشخص نیست این حافظه یک کش است یا مدیر حافظه نرم افزاری و در واقع این ۳۲ مگابایت SRAM به عنوان  فریم بافر حافظه مورد استفاده قرار گرفته است. این یعنی مایکروسافت انتظارش داشته که توسعه دهندگان از این حافظه ها برای رها سازی درخواست گذرگاه حافظه سیستم استفاده کنند. 

[su_note note_color=”#f5f7f7″]بررسی فنی دو تکنیک پیشرفته DirectX 12 در کنفرانس انویدیا[/su_note]

اکثر بازیسازان کنسولی برای رفع محدودیت های پهنای باند حافظه، اغلب از حافظه های بزرگ و پر سرعت استفاده میکنند، بنابراین در اینجا تفاوتی بین حافظه ها وجود ندارد. البته این ۳۲ مگابایت SRAM به تنهایی صدایی ندارد، ولی اگر به صورت کش استفاده شود (به عنوان فریم بافر در حافظه) آن وقت میوشد به اندازه کافی به قدرتش امیدوار بود. احتمالاً سازندگان بازی به طور مستقیم با سخت افزار Xbox One در ارتباط اند که خبر خوبی است. پس با توجه به داده های منتشر شده باید بگوییم که ۵۰ گیگابایت پهنای باند در هر مسیر SoC حافظه داخلی SRAM وجود دارد که جماً ۱۰۲ گیگابایت پهنای باند اضافی برای Xbox One فراهم میکند.

SRAM جاسازی شده در Xbox One باید به طور قابل توجهی درخواست پهنای باند مصرفی تراشه گرافیکی (GPU) را کاهش دهد که در این صورت باید پهنای باندی بیش از رابط ۲۵۶ بیتی حافظه های DDR3-2133 به تراشه گرافیکی Xbox One برسد. بسته به اینکه eSRAM چه طور اداره شود، بسیار ممکن است مقدار پهنای باند موثر حافظه Xbox One قابل مقایسه با پهنای باند حافظه PlayStation 4 شود. اما اگر eSRAM به عنوان یک کش مدیریت نشود، همه چیز پیچیده میشود.

در مقابل به شرکت سونی میرسیم که برا کنسولش از زیر سیستم حافظه متفاوتی استفاده کرده است. آنها برای پهنای باند GPU از یک حافظه پر سرعت GDDR5 استفاده کرده اند که به خوبی قابل مدیریت و برنامه ریزی است. بزرگترین ایراد استفاده از حافظه GDDR5 این است که کار آمدی زیادی ندارند و علاوه بر آن شاهدیم که سونی برای PlayStation 4 ازحافظه های گران قیمتی استفاده کرده که تاثیراشان به اندازه قیمتشان نیست.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]نگاهی به آزمایشگاه سری مایکروسافت[/su_note]

رویکرد مایکروسافت برای انتخاب حافظه هزینه کمترو پیچیدگی بیشتری دارد. مایکروسافت به طور خاص به ۸ گیگ حافظه خودش «power friendly» میگوید که اشاره دارد به حافظه های DDR3-2133 کنسول خودش در مقابل GDDR5 های ۵.۵ گیگاهرتزی کنسول PS4.هزینه کمتر و شکاف بیشتر! شکافی که برای همیشه باقی خواهند ماند. با این حال نکته قابل ذکر این است که حافظه های ۲۱۳۳ مگاهرتزی DDR3 کنسول Xbox One ارزانترین های موجود در بازار نیستند. اما ۳۲ مگابایت SRAM بسیار پر هزینه است. اما استفاده از SRAM برای پردازنده هایی همچون جگوار های مورد استفاده در این کنسول ایده هوشمندانه ای است که مایکروسافت به خوبی از آن استفاده کرده است.

چیپ کنترلر Xbox One

کنترلر به طور معمول شامل چند تراشه است که در کنسول Xbox One از یک چیپ SCKL26Z128LL4 ساخت کمپانی الکترونیک فری اسکیل «Freescale»، یک میکروکنترلر ۳۲ بیتی با هسته +Kinetis ARM Cortex M0 به همراه ۱۲۸ کیلوبایت فلش جاسازی شده و چیپ X872519 WiFi تشکیل شده است. میکروکنترل ها آی سی های قابل برنامه ریزی هستند که عملکردشان از قبل تعیین شده است و از بخش های مختلفی شامل واحدهای پردازشی (CPU)، واحد محاسبات (ALU)، ورودی و خروجی (I/O)، حافظه اصلی میکرو (RAM)، حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره میشود (ROM) و برنامه ای برای کنترل دقیق واحد زمان تشکیل شده است.

[su_note note_color=”#f5f7f7″]بررسی فنی | ویژگی های جدید DirectX 12[/su_note]

در پایان هم بگوییم که به زودی مقاله تخصصی دیگری راجع به دوربین Kinect 2.0 منتشر میکنیم که در آن به طور مفصل به ویژگی های این دوربین پرداختیم.

خروج از نسخه موبایل