Microsoft объяснила, почему игры на Xbox Series X будут запускаться почти мгновенно

Одной из самых важных особенностей игровых консолей нового поколения (Xbox Series X и PlayStation 5) станет практически полное отсутствие загрузочных экранов. Игры на приставках смогут запускаться почти мгновенно. Для реализации этой возможности Sony и Microsoft использовали разные методы. Microsoft, например, создала целую систему Xbox Velocity Architecture, на которую возложена задача по выводу игрового быстродействия на новый уровень.

В своём официальном блоге Microsoft пишет, что если процессор на базе архитектуры AMD Zen 2 является сердцем приставки, то её душа — это Xbox Velocity Architecture. И состоит она из четырёх компонентов.

Первым из них является специальный высокоскоростной NVMe SSD-накопитель. Он обладает объёмом 1 Тбайт и обеспечивает 2,4 Гбайт/с чистой пропускной способности в операциях ввода-вывода. По словам компании, это в 40 раз выше, чем у приставки Xbox One. Microsoft отмечает, что от стандартных компьютерных SSD-накопителей её устройство выгодно отличает постоянная и стабильная производительность. Благодаря этому разработчикам будет удобнее оптимизировать свои игры для приставки. Такой же уровень производительности обеспечит дополнительный внешний накопитель Seagate Expandable Storage Card.

Ещё одной важной частью Xbox Velocity Architecture является метод аппаратного ускорения распаковки игр. Игровые данные и ресурсы сжимают, чтобы игры загружались на устройство быстрее и занимали меньше места. Поддержка аппаратного ускорения распаковки стандартных в индустрии LZ-файлов, а также нового проприетарного алгоритма BCPack позволит сэкономить массу места без вреда качеству и быстродействию. При степени сжатия 2:1 Xbox Series X обеспечивает производительность ввода-вывода на уровне 4.8 Гбайт/с, что примерно в 100 раз быстрее, чем на текущем поколении консоли. При использовании программных средств для такой производительности при распаковке потребовалось задействовать более четырёх ядер процессора на базе архитектуры Zen 2.

К сказанному стоит добавить и новый DirectStorage API. По словам Microsoft, базовые API для ввода-вывода стандартных файлов разработаны более 30 лет назад и с тех пор практически не менялись. Проанализировав шаблоны доступа игр к данным и новейшие достижения в области SSD, компания поняла, что пришло время для инноваций. Новый DirectStorage API предоставит разработчикам игр тонкий контроль над операциями ввода-вывода, что позволит минимизировать задержки при этих операциях и устранить долгие загрузки.

Microsoft также применила новую технологию Sampler Feedback Streaming (SFS). Компания в своём блоге объясняет, что игровые текстуры оптимизируются по методу MIP-текстурирования, когда во время рендеринга загружается одна из копий текстуры с необходимым уровнем разрешения, в зависимости от расстояния между объектом и игроком. При приближении к объекту разрешение текстуры должно возрастать, чтобы обеспечить чёткую детализацию и графику, которую ожидает пользователь. Однако крупные MIP-текстуры требуют значительно больше памяти, чем те, которые применяются для текстурирования отдалённых объектов сцены. Сейчас разработчикам приходится загружать весь MIP-уровень в память, даже в тех случаях, когда им нужна лишь небольшая часть всей текстуры.

С помощью специальных аппаратных средств компания смогла проанализировать использование текстур графическим процессором  Xbox One X и выяснить, что он зачастую обращается лишь к трети текстурных данных, загруженных в память. Одна сцена может включать тысячи различных текстур, из-за чего память и пропускная способность конвейера ввода-вывода могут использоваться неэффективно.

Получив эти сведения, Microsoft расширила возможности графического процессора Xbox Series X, что позволило ему загружать только часть MIP-уровня текстуры в память и только тогда, когда графическому процессору нужны эти данные. Это повысило эффективность конвейера ввода-вывода и снизило использование памяти в среднем в 2,5 раза. Другими словами, технология SFS приумножает доступную системную память и пропускную способность ввода-вывода, тем самым предоставляя разработчикам больше ресурсов для создания богатых и насыщенных игр.

Компания также добавила, что Xbox Velocity Architecture открыла дверь к технологии Quick Resume, которая позволяет почти мгновенно возобновлять ранее запущенные игры и быстро переключаться между ними.