Xbox Series Xの全貌。デジタルファウンドリーがマイクロソフト本社で詳細レポート。【前編】

デジタルファウンドリーのボスでテクノロジーエディターであるリチャード・リードベター氏による記事を大まかに要約し、分かりやすくまとめてみました。非常に重要なポイントが多々解説されているので、ご興味のある方は是非。

記事は、2020年3月16日時点のものです。

これです。何ヶ月にも渡る予告編、ブログ投稿、そして時折リークがあった後、ようやくXbox Series Xに関する確固たる事実を明らかにすることができました。

3月の第1週にマイクロソフトのレドモンドの本社を訪問しました。そしてXbox Series Xの構成部品を自分の手で組み上げました。 NVMe SSDの拡張ストレージカード、次世代コンソールでハードウェア動作のレイトレーシングを初めて体験しました。マイクロソフトの最も才能のある開発者の1人が、利用可能な最も技術的に印象的なゲームの1つをどのように強化しようとしているかを見せてもらい、私たちはいくつかの素晴らしい後方互換機能を試してみました。そしてXbox Series Xの完全な公式仕様を明らかにすることができます。

共有する資料は非常に多くありますが、今のところは、さらに多くのことが約束されている重要なポイント、そしてXbox Series Xを支える技術を詳しく見ていきます。

Xbox Series Xは実際にはXbox One Xの2倍以上強力

ハードウェア動作によるレイトレーシングの違いが、ゲームの観た目を変えます。メモリーと高速ストレージへの根本的なアプローチがどのように画期的なものになるか（驚くべきクイックレジューム機能を含みます）、 入力遅延と画面のティアリングに対するマイクロソフトの戦い、 そして古いゲームの自動HDR化を含む、いくつかの素晴らしい互換性機能！ それは全て、次世代のXboxが構築されている3つの主な信条、つまり電力、速度、互換性から始まります。

マイクロソフトには、これら3つの柱を中心に構築された共有する独自のメッセージがあることに疑いはありませんが、それらも私たちのストーリーの強固な基盤として機能します。

Xbox Series Xはどれほど強力なのか？

プロセッサーは、TSMCの7nmプロセスの拡張レンディションに基づいて製造されています。これは、新しいEUVベースの7nm +までは含まれていませんが、テクノロジーに対する多くの改善がロールアップされていることを理解しています。チップ自体は360mm2のシリコンスライス（予想よりも大幅に小さかった）であり、AMDのZen 2 CPUコアのカスタマイズされたバージョンと12.155テラフロップスのGPUを組み合わせています。

予想どおり、2つのクアッドコアユニットを介して8つのCPUコアと16のスレッドで動作します。1つのCPUコア（または2つのスレッド）は、基盤となるオペレーティングシステムとフロントエンドの「シェル」を実行するために予約されています。マイクロソフトは、Xbox One Xに比べてシングルコアと全体的なスループットの両方で4倍の改善を約束しており、CPU速度は本当に印象的で、ピーク周波数は3.8GHzです。これは、SMT（またはハイパースレッディング）が無効になっている場合です。

CPUクロックは完全な「ロック（固定）」を強調

開発者はより高いクロックで8つのコアを使用して実行するか、すべてのコアとスレッドをより低い3.6GHzの周波数を有効にするかを選択できます。これらの周波数は完全にロックされており、負荷または熱条件に応じて調整されません。マイクロソフトが訪問中に何度か強調した点です。

PCベースのテストでは、SMTを有効にすると、十分にスレッド化されたアプリケーションで最大30％（またはそれ以上）の追加パフォーマンスを実現できます。ただし、少なくともローンチタイトルについては、開発者がSMTを無効にしてより高い3.8GHzモードを選択することを期待しています。

「ゲーム開発者の観点から見ると、現在のゲームは多くの場合7コアと7ワーカースレッドに設定されたディストリビューションで実行されているため、実際には多くの8コアを使用することを期待しています」とマイクロソフトのテクニカルフェローおよび、XboxシステムアーキテクトのAndrew Goossenは説明します。

「つまり、14のハードウェアスレッドに移行するためには、ワークロードをさらに効率的に分割する必要があります。実際、開発者の大多数はSMTを無効にしてクロックを上げたままにしています。」

CPUコアのカスタマイズは、具体的にセキュリティ、電力、パフォーマンスのためで、SoC（System on Chip以下チップ）全体に76MBのSRAMがあるため、デスクトップZen 2チップの巨大なL3キャッシュがいくらか削減されていると想定するのは妥当です。

そして、Xbox Series Xプロセッサーは、同じチップで4つのXbox One Sゲームを同時に実行することができ、6倍の速度を持つ新しい内部ビデオエンコーダーを備えています。

GPUクロックも1825MHz「ロック」を強調

少なくとも今までは、GPUに焦点が当てられていました。マイクロソフトは、52の計算ユニット（52CU）に割り当てられた3328シェーダーを介して、12テラフロップスのパフォーマンスを発揮します。

クロックはロックされた1825MHzです。繰り返しになりますが、マイクロソフトは、全ての環境のマシンで1825MHzの周波数が一定であることを強調しています。 Xbox Series XにはソニーのPS5のようなブーストクロック（可変クロック）はありません。

開発目標はどんな時でも、最悪なケース時でも12テラフロップスを出す事。

XboxシステムアーキテクトAndrew Goossen

「12 TFLOPは当初からの目標でした。4K 60fpsと120fpsの目標をサポートするために、Xbox One Xよりもパフォーマンスを2倍にする必要がありました。そして、その倍増したパワーを全てのゲームに均一に適用することを望んでいました。これを達成するために、アーキテクチャの改善により通常の実効パフォーマンスが2倍（12テラフロップス）になることを認識し、アーキテクチャの改善が検討される前にパフォーマンスの2倍の目標を設定しました。そして電力消費の大胆な目標を定義し、システム全体のアーキテクチャを定義しました。

「しかし、設計の初期段階では、最も低いケースでアーキテクチャの改善による上昇を正確に予測することは困難です。私たちの目標は「平均2倍向上」ではなく、「全てのケースで2倍向上」なのです。そのために、全てのゲームで最も低い状況下でもベースラインの2倍向上は、絶対的な2倍のパフォーマンス目標を設定することでした。そのため、アーキテクチャの改善と新機能により、効果的なパフォーマンスUPをさらに高めることに集中しました。」

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非常に詳細に渡るレポートなので、前編、後編に分けて書きたいと思います。

この記事で非常に重要なポイントがありました。それは、Xbox Series XのCPUもGPUもPS5のような可変クロック（ブーストクロック）ではなく、熱や電力に左右されない完全にロック（固定）されたクロックだという事です。システムアーキテクトのアンドリュー・グーセン氏がインタビューで「平均12テラフロップスではなく、どんな最悪な状況下でも12テラフロップスを達成する事が目標だった」との言葉は正直、驚きました。そこまで拘って12テラフロップスのパワーを安定して発揮させることにこだわって開発していたのかとw 改めて開発チームの士気、パワーに対するこだわりの強さは凄いなと実感しました。

マイクロソフト開発チームが何度も強調したことからも、これは重要なポイントなんだなと思います。

つまり、ソニーのPS5のGPUクロック2230MHzという高いクロックは、ブーストMAX時のもので、負荷や熱、電力などに影響され、常時この周波数で動いているわけではないという事です。つまり、ソニーは瞬間的な最大値ブースト時のクロックを可変として10.28テラフロップスと公表した訳です。

この事が、ソニーのPS5の10.28テラフロップスという主張が、ちょっと違うのではないかと海外のテックメディアやエディターから指摘される理由なので、なるほどと思える訳です。

私が先日書いた記事で紹介したテック系メディアで有名なバージのシニアエディターであるトム氏が、

「PS5のGPUクロックは可変のブースト最大時2.23GHzで10.28テラフロップスは、完全ロック（固定）のXbox Series Xの12テラフロップスと比べるのは違うのではないか。PS5の実際のパワー領域は9テラフロップスくらいに見える」

と、指摘したのを紹介しましたが、トム氏が指摘した背景もこの事からだったのです。1桁の「9テラフロップス」と2桁の「10テラフロップス」では明らかに印象が違うと思いますので、そういう事なのかな。。と感じた次第です。

とりあえず、海外メディアも皆言っている事ですが、ソニーはPS5についてもっと詳細を公開すべきだと思いますね。。　　🔚