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Scorpio Engine, il cuore pulsante di Xbox One X a nudo

Microsoft ha parlato alla conferenza Hot Chips dello Scorpio Engine, il SoC che rappresenta il cuore della console Xbox One X.

Aperte le prenotazioni di Xbox One X (in previsione del debutto del 7 novembre), Microsoft ha preso parte alla conferenza Hot Chips per parlare del cuore della console, il SoC, meglio noto come Scorpio Engine. Sappiamo già molto su questo chip, tra cui il numero di core, le frequenze e il bandwidth di CPU, GPU e memoria: la conferenza ci permette di ricapitolare quanto sappiamo sul sistema, aggiungendo qualche nuova informazione.

scorpio engine

Come molti di voi sanno, la console è stata annunciata all'E3 2016 con il nome in codice Project Scorpio. Secondo Microsoft il sistema offre una potenza di 6 teraflops e permetterà di giocare nativamente in 4K. All'inizio di aprile Microsoft ha svelato le specifiche hardware di base, annunciando che la console avrebbe mosso i poligoni a schermo grazie a un SoC creato da AMD al cui interno trovano posto 8 core x86 e una GPU con 40 Compute Unit, il tutto accoppiato a 12 GB di memoria GDDR5 per un bandwidth di 326 GB/s.

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Microsoft in quell'occasione annunciò anche la presenza di un lettore Blu-Ray 4K UHD e un hard disk da 2,5 pollici con capacità di 1 TB. Ci sono anche 8 GB di memoria flash, probabilmente necessari al sistema operativo.

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Più recentemente, all'E3 2017, abbiamo appreso che la console si sarebbe chiamata Xbox One X e che avrebbe avuto un bus di memoria a 384 bit, superiore ai 256 bit delle versioni precedenti. Microsoft comunicò inoltre che la nuova console non avrebbe incluso 32 MB di eSRAM come i modelli attualmente mercato.

Scorpio: più di un nome in codice

scorpio engine 01
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Lo Scorpio Engine è un SoC sviluppato da AMD con un die da 359 mm2 al cui interno trovano spazio 7 miliardi di transistor prodotti da TSMC con processo produttivo a 16 nanometri FinFET+. Le Compute Unit della GPU – la sezione gialla del layout – occupano l'area maggiore del die. La GPU include quattro shader array, ognuno con 11 Compute Unit. Microsoft ha affermato che una Compute Unit per shader array è inattiva per compensare problemi di resa che potrebbero verificarsi in fase di produzione.

layout scorpio engine
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Il lato destro del die vede due cluster da quattro core a 2,3 GHz, che vanno a formare la parte CPU – nel diagramma in verde scuro. Una coppia di controller cache affianca ogni cluster. Dodici controller di memoria GDDR5 sono allineati sui bordi superiore, inferiore e destro del SoC. Xbox One X, come detto, ha 12 GB di memoria GDDR5 a 6,8 GHz. I kit di sviluppo, invece, offrono 2 GB per canale per una memoria di sistema totale pari a 24 GB.

cpu specs scorpio xbox one x
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Microsoft ha affermato che il bandwidth di memoria teorico di picco della console è 326 GB/s, circa 5 volte in più di quello di Xbox One e Xbox One S. L'azienda ha affermato che in fase di test è riuscita a usare 285 GB/s dei 326 GB/s disponibili, ma la maggior parte dei giochi non richiederà così tanto bandwidth. Ed è proprio il bandwidth di memoria molto alto ad averle permesso di fare a meno della eSRAM dei vecchi modelli.

Come scritto sopra, Microsoft parla di una potenza di 6 TFlops con calcoli FP32. Durante la conferenza Hot Chips l'azienda ha affermato che è riuscita a ricavare una potenza "un pelo in più di 6 TFlops". D'altronde ognuna delle 40 Compute Unit può svolgere 128 operazioni in virgola mobile al secondo. Moltiplicando il dato per la frequenza di 1172 MHz si ottengono 6.000.640 Flops.

gpu specs scorpio xbox one x
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Gran parte dell'impegno in sede di progettazione è andato verso l'ottimizzazione delle prestazioni della GPU. Lo Scorpio Engine ha un firmware e hardware speciale per offrire supporto DX12 e massimizzare le prestazioni nei giochi che sfruttano l'ultima libreria Microsoft. Le ottimizzazioni prestazionali di Xbox One X si estendono anche alla CPU.

Gli 8 core della CPU sono di derivazione Jaguar, nota architettura di AMD già presente nella Xbox One S. Le ottimizzazioni hanno permesso di aumentare le prestazioni del 31%. Con il termine "ottimizzazioni" s'intende un lavoro che si è concentrato sul miglioramento della latenza della memoria dei controller – fino al 20%. L'azienda ha triplicato i canali di memoria e aumentato il numero di banchi di memoria di un multiplo di sei. Inoltre ha anche ampliato e riarrangiato la cache TLB e introdotto un riprogettato e più grande Page Descriptor Cache che migliora le prestazioni fino al 4,3% occupandosi di gestire operazioni "nesting page translations".

Un southbridge a singolo chip scandisce la frequenza di riferimento di tutti i componenti nel sistema. Lo Scorpio Engine interagisce direttamente con la memoria, le uscite video, il controller di rete Ethernet e il southbridge. Quest'ultimo comunica con gli altri componenti come il controller USB 3.0, le porte a infrarossi, gli adattatori Wi-Fi per rete e controller, il lettore Blu-Ray, l'hard disk e la memoria flash.

Oltre al supporto al gaming 4K, la console offre una decodifica video migliorata. Xbox One X supporta 4K 60Hz HEVC (H.265), VP9 e AVC (H.264). Inoltre garantisce riproduzione HDR a 10 bit HEVC e VP9. Xbox One X garantisce inoltre la codifica video 4K 60Hz HEVC per cattura DVR e streaming di giochi.

av specs scorpio xbox one x
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Xbox One X offre supporto per un'uscita video 4K a 64 bit tramite protocollo DP 1.2a / HDMI 2.0b. La porta HDMI supporta inoltre HDCP 2.2 e due flussi MST, cosa che apre le porte al supporto di un ulteriore schermo – caratteristica necessaria se Microsoft desidera abbracciare la realtà virtuale in futuro. All'interno ci sono anche otto processori audio personalizzati che supportano audio surround spaziale, anch'esso utile per la VR. Microsoft ha fatto sapere che un aggiornamento firmware porterà l'audio spaziale anche su Xbox One S.


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