[XSX하드] XSX 시스템 아키텍쳐 PPT 대량번역본(29페이지 분량)

[블레이더영혼]

[오역 및 의역이 있을 수 있습니다. 스압 주의하세요!]

2020년 8월 18일(미국 시각 8월 17일), 핫 칩스 컨퍼런스에서 공식적으로 발표된 XBOX Series X(XSX)의 시스템 아키텍쳐 프레젠테이션 PPT 자료를 대량번역하여 올립니다.

8월 18일 오후 1시부터 번역하다가 잠시 쉬고 나서 다시 재번역해서 하다 보니 나름 처음보는 용어도 많았고, 파파고 및 구글 번역기를 통해서 이중 번역으로 최대한 고치고 하느라 해서 나름 고생했으며, 댓글로 제보해주시면 부분적으로 수정하도록 하겠습니다.

[저도 이 자료를 번역하면서 '아~ 완벽히 이해했어!(이해 못했음)'의 짤의 주인공이 될 거라 각오하고 번역한 것인 만큼 참고용으로 봐주시면 감사하겠습니다^^;;]

01 : 엑스박스 시리즈 X(XSX) 시스템 아키텍처 프레젠테이션

Jeff Andrews & Mark Grossman(제프 앤드류 & 마크 그로스맨)

Microsoft AZURE 실리콘 아키텍쳐 팀

02 : 차세대 콘솔 APU(SOC) H/W의 혁신

- 3.8Ghz AMD Zen 2 아키텍쳐 기반 라이젠 3세대 서버 클래스 CPU 코어

- Sampler Feedback Streaming(SFS, 샘플러 피드백 스트리밍)

- DirectX Ray-Tracing(다이렉트X 레이 트레이싱)

- Variable Rate Shading(VRS, 가변 레이트 쉐이딩)

- Machine Learning Acceleration(머신 러닝 가속 기능)

- DirectX 3D(D3D) Mesh Shading(다이렉트X 3D 메쉬 쉐이딩)

- GDDR 14Gbps, 320-BIT 메모리 버스 => Bandwidth(대역폭) 560GB/s

- XBOX Velocity Architecture(엑스박스 벨로시티 아키텍쳐)

☞ MSP Crypto/Decompression @ NVMe SSD BandWidth

- OPUS Audio Decode(OPUS 오디오 디코드)

- High Quality Sample Rate Converter(고품질 샘플 레이트 컨버터)

- Project Acoustics Acceleration(프로젝트 어쿠스틱스 가속 기능, 오디오 레이 트레이싱)

☞ Convolution / FFT FP Audio Engine

- 8K Capable(8K 해상도 호환), HDMI 2.1 & DSC(HDMI 2.1 기반 Display Stream Compression(디스플레이 무손실 압축 전송 기술), 10Gbps FRL, ALLM(Automatic Low Latency Mode, 자동 저속 지연 모드)

- Variable Refresh Rate(VRR, 가변 화면 주사율), 120Hz Support

- Linear Light Display Processing

- HSP/Pluton ROT, SHACK

03 : XSX SOC 스펙 : 다이 레이아웃

- 공정 : TSMC 7nm 인핸스드 공종 제조

- 다이 크기 : 360.4 mm2

- 탑재 트랜지스터 : 15,300,000,000개(153억개)

- 패키지 : 52.5mm & 52.5mm 크기 기반 2963개 볼 BGA(Ball Grid Array, 볼 그리드 어레이)

- 회로 선폭 : 0.80mm Min Pitch

- 제조사 : AMD(라이젠 CPU, 라데온 GPU 제조사)

04. XSX SOC 스펙 : 블록 다이어그램 

① CPU : 8 Core & 16 Thread(옥타 코어 & 헥사데카 스레드) ZEN 2 아키텍처 기반 라이젠 3세대 커스텀 CPU 코어

☞ 작동 속도 : AMD SMT(멀티 스레딩 모드 활성화) ☞ 비활성화 모드(3.8Ghz) & 활성화 모드(3.6Ghz)

- CPU 코어 캐쉬

☞ 코어 당 L1[32KB(Instruction, 명령어 & 데이터) = 토탈 : 64KB], L2(512KB), 4 코어 CCX 기반 L3 공유 캐시 4MB

- CPU 클러스터 : 4C & 8T(쿼드 코어 & 옥타 스레드), L3 4MB 공유 캐시 → L2 + L3 Cache LLC(Last Level Cache, 최종 레벨 캐쉬) 유효 캐시 메모리 용량 12MB

☞ 2x SMID FP 파이프라인 / 코어 : 2 MUL & 2 ADD AVX 256 Per Clock →  32x SPFP Ops/CLK

- XBOX SPLEAP : HW To Prevent Escalation Of Privilege Attacks(하드웨어 권한 상승 공격 방지 기법)

② GPU : 1.825Ghz, 52 CU[컴퓨팅 유닛, 64개 단위 1CU 구성 공식 ☞ 64 * 52 : 3328 스트리밍 프로세서(SP)]

③ RAM

- 메모리 종류 : GDDR6

- 메모리 용량 : 16G

- 메모리 분배 : 16G → 10G(High Memory Interleave, 높은 메모리 동시 접근방식) / 6G(Low Memory Interleave, 낮은 메모리 동시 접근 방식)

- 메모리 데이터 전송폭 : 20채널 * 16G GDDR6 14Gbps → 560GB/s

- 메모리 뱅크 : 총 320비트 메모리 뱅크

- 메모리 보안 : Full BandWidth Cryptography(전체 대역폭 암호화), Integrity Check Regions(무결성 검사 영역)

06. XSX SOC 스펙 : 멀티미디어, IO, 스토리지, ETC

① GPU 비디오 인코딩 / 디코딩

- 구형 480p / 1080p 인코더 + 4K & 8K AVC & HEVC / VP9 HDR 디코딩

- AVC & HEVC HDR 인코딩

② GPU 디스플레이 프로세서

- 전체적 퀄리티 HDR(High Dynamic Rage) & WCG(Wid Color Gamut), 리니어 라이트 HDR 디스플레이 프로세싱과 3D 룩업테이블 실행

- HDMI 2.1[ALLM(Automatic Low Latency Mode, 자동 저속 지연 모드), Variable Refresh Rate(VRR, 가변 화면 주사율), 10Gbps FRL 기능 및 Display Stream Compression(디스플레이 무손실 압축 전송 기술) 등 탑재]

- HDMI 2.1[10Gbps FRL 기능 및 Display Stream Compression(디스플레이 무손실 압축 전송 기술) 등 탑재 및 활성화 HDR 444 YUV & RGB 8K UHD & 60FPS]

③ SERDES I/O 통신

- PCI-E 4.0 기반 8x5

- HDMI 2.1 Gbps FRL

④ 시스템 스토리지

- 내장 커스텀 NVMe SSD(1TB), PCI-E 4.0 x2

- 외장 삽입형 스토리지(시게이트 XSX 전용 확장 카드) → 2nd NVMe SSD, PCI-E 4.0 x2

- 4K UHD Blu-Ray ODD

- 사우스브릿지(PCH, FCH) : PCI-E, USB 3.0, SATA 시스템 컨트롤러, SPI, I2C 기타 등등

- 네트워크 : 1Gbps 유선 이더넷, 무선 Wi-Fi, MS 와이어리스 프로토콜 컨트롤러 Wi-Fi

07. 무어의 법칙 가격 상승 문제 이슈 - H/W 전용 엔진 추가

- 무어의 법칙 곡선 그래프는 효과적인 논리적 밀도 확장에 적합하지만 비용이 상승되는 문제가 존재함.

☞ 참고 자료 : 오른쪽 아래 다이어그램 참조(세부내용 : 2019 HC31, TSMC Keynote 세션 2.7 페이지 4(https://www.hotchips.org/hc31)

- 기존 XBOX ONE(S 기종 및 X 기종)의 16nm Finfet SoC 제조공정보다 XBOX Series X의 7nm TSMC 인핸스드 제조공정을 채택했을 때는 엄청난 노드를 절약할 수 있는 효과를 가져온다고 함.

- 더 높은 웨이퍼 가격 및 낮은 수율은 웨이퍼 단가가 더 높아지기 때문임.

☞ 개선된 H/W, 새로운 H/W 가속기 추가 및 전원 공급으로 SoC 다이 제조공정 비용을 절약하기 위한 것이라고 함. 

08. XSX SOC 스펙 : MS에서 디자인하여 탑재한 새로운 H/W 엔진 가속기능

- 오디오 : XOX의 CPU보다 8배 뛰어난 H/W기반 SPFP 연산

☞ CFPU2 : 2x 4-Way FP SIMD DSPs, 4x FP 엔진

[프로그래밍 가능, 고성능 합성연산 대역폭 처리량, FFT(Fast Fourier Transform, 고속 퓨리에 알고리즘 변환기술), Reverberation(음향 반사 기능), 주파수 영역 오디오]

☞ MOVAD : OPUS 실시간 디코더, 샘플링 속도 변환기

① 300배의 H/W 기반 OPUS 실시간 디코딩 채널

② 100db SNR SRC/피칭의 H/W기반 OPUS 실시간 성능 디코딩

☞ LOGAN : 4x DSP 코어, SRC, 오디오 FX, XMA 디코딩

- 300배의 H/W 기반 실시간 채널 디코딩

- 보안 및 압축해제

☞ HSP/플루톤 : 루트 신뢰성, 암호화, emCPUS, SHACK

※ SHACK : Secure HArdware Crypto Keys(H/W 기반 보안 암호화 키)

☞ MSP : NVMe SSD 대역폭에서 'Crypto/Hash/Decomp'의 2개 이상 Zen 2 CPU 코어 워크로드 절감

① H/W 기반 4대의 고성능 대역폭 암호화 엔진 → 총 대역폭 : 5GB/s, 추가 해쉬 엔진 : 5GB/s

② 2대 범용 + 텍스처 압축 해제 엔진 가속 → 총 : 6GB/s 대역폭

09. 엑스박스 벨로시티 아키텍쳐 도입 동기

- 적은 DRAM 비용 절감

① 전년 동기 대비 증감율 -30%

② 최근에 지난 8.5년 만에 전년 동기 대비 증감율 -5%

- 플래시 메모리 비용 절감 효과

☞ 지난 8.5년 동안 전년 동기 대비 증감율이 ~23%

- DRAM, 플래시 메모리의 $/GB 비율

☞ 현재는 1GB 당 33달러의 가격비율을 보이고 있음.

〓> DRAM의 게임 아트 컨텐츠 S/W 캐시를 위한 백업 저장소로 사용되는 고성능 대역폭 NVMe SSD

☞ HDD 용량 및 면적 밀도 대비 대용량 게임 로드 시간의 선형 비트 전송률 스케일링 이슈되는 문제를 해결함

☞ XBOX 게이밍사업부서는 2007년부터 DRAM 공간을 절약하기 위한 고성능 대역폭 플래시 메모리의 전환을 계획함.

10. 엑스박스 벨로시티 아키텍쳐 / 샘플러 피드백 시스템 - 쉐이더 피드백 스트리밍

- 쉐이더 피드백 스트리밍(SFS)

① GPU SFS은 H/W 기반으로 활성 텍스처 부분을 기록함

② 게임은 Fetch / Free 등 우선 순위로 로딩함.

③ 다이렉트 스토리지는 SSD, MSP의 Cryptography/Decompression을 관리함

- DRAM 혜택 : 게임 아트 용량 대비 평균 2.5배 공간 확보

- MSP 지원 NVMe SSD 스토리지 공간 절감방법

① 무손실 MS XVA ~ BCN 텍스처에서 2:1 비율로 압축함(MS의 XVA 압축해제는 더 높은 RDO + 손실 비율을 지원함)

② OPUS 오디오 압축

③ 감압 / Zlib 일반 감압 

11. GPU

※ "우리는 기술이 길을 방해가 되는 지점에 도달해 있습니다." - 엑스박스 게임 스튜디오 총괄 스튜디오 헤드 매튜 부티 수석 부사장

★ GPU의 설계 목표 : 증가된 현실감, 화면 해상도 및 프레임 속도 충족

- BANK를 깨버리는 실리콘 W/O에 새로운 알고리즘을 구현

- 분리된 GPU 코어보다 효율적인 개선 

12. GPU 다이어그램

- 28개 중 26개 듀얼 CU이 탑재(2CU 비활성화)

- 통합 지오메트릭 엔진

- 메쉬 쉐이딩 지오메트릭 엔진

- 분산된 Primitives & Rasterization

- 스크린 기울기 색상 / 깊이 단위

- 멀티 코어 커맨드 프로세서

13. 듀얼 컴퓨팅 유닛

- 4개 SIMD 프로세서 + 4 Scalar ALU 유닛

- 듀얼 CU당 데이터 공유 기능 포함하여 128개 유닛 처리, SIMD당 32 스칼라 FP32 FMAD 처리

- CU당 7개 명령 및 실행

- 2개의 벡터 ALU, 1개의 벡터 데이터, 2개의 스칼라, 2개의 컨트롤

- 클럭 단위로 4개의 텍스처 또는 레이-옵스 작업 처리

- 클럭 단위 총합 : FP 32비트(256), FP 16비트(512) 

14 ~ 16. GPU의 진화

- XBOX ONE : 2013년 출시, Full-HD(1080p) 해상도 디스플레이

(1.3 테라플롭스, DDR3 대역폭(68.3 GB/s) + ESRAM 대역폭(204GB/s), 1.6 Gtris/Sec, 13 Gpix/Sec)

(DX 11.1 API 플랫폼, 메가 텍스처, 하위 호환, 스칼라 쉐이더 유닛)

- XBOX ONE X : 2017년 출시, 4K UHD(2160p) 해상도 디스플레이

(6 테라플롭, GDDR6 대역폭(325GB/s), 4.4 Gtris/Sec, 35Gpix/Sec)

- XBOX Series X : 2020 홀리데이 출시 예정, 4K UHD & 120Hz, 8K UHD 해상도 디스플레이 호환

(12 테라플롭, GDDR6 대역폭(560GB/s), 7.3 Gtris/Sec, 116 Gpix/Sec)

★ 어떻게 10배 더 많은 픽셀와 4배에서 6배 성능 차이가 있는 GPU로 1x 전력을 소비하는 비결이 무엇일까요?

답 : 특허받은 혁신기술

17. 가변 레이트 쉐이딩

- 미세하게 제어된 밀도 바이어스를 통한 음영 파편화

① 8x8 타일당 X축, Y축 비율

② 낮은 비율 : 색상 별로 1x2, 2x1 또는 2x2 픽셀

③ 미세 비율 : 1xAA에서 최대 8xAA

- 드로우 버텍스, 원시 화면, 스크린 타일 및 AA Level의 조합에 따라서 수정

- 전체 가장자리 세부 정보. 일시적 안티 앨리어싱 기법과 호환되는 구멍 없음, 뒤틀림 또는 체커보드 아티팩트 없음

- 10% ~ 30%의 작업 성능 향상을 위한 소규모 영역 비용 

18. 샘플러 피드백 스트리밍(엑스박스 벨로시티 아키텍쳐 GPU 지원)

- 이전 스타일 PRT : 소프트 페이지 장애를 통한 가상화된 텍스처

- 쉐이더 계발의 부담

- 드라이버 메모리 관리자를 통한 직렬화

- 신규 H/W : 2개의 새로운 MIP 맵핑 구조

LOD 타일 레지던트 맵 : 샘플러 명령어는 클램프 된 LOD를 가져옵니다.

LOD 타일 리퀘스트 맵 : 필요한 최소 누적된 LOD를 가져옵니다.

- 단순화된 쉐이더 모델 

19 ~ 23. 샘플러 피드백 스트리밍(구축)

19. ① 전체 텍스처 할당, 작은 LOD(예 : 2 및 UP), 마크 표시

20 ~ 21. ② 렌더 프레임

20. A) 샘플(레지던시 맵, 레지던트 텍스처)

21. B) 요청된 LOD 레코드

22. 앱이 LOD를 검사 및 기록하고, 사용하지 않는 타일 제거 및, 요청된 타일을 로드함.

23. 레지던트 맵 업데이트 

24. H/W 커스텀 지정 상주 지도 필터링

- 텍스처 타일당 하나의 맵 "텍셀"만 전환 기능으로 허용

- 평활화(스무싱)(으)로 전환하여 아티팩트를 최소화

- 전통적 이선형, 오답형 답변을 생성함.

- 신규 필터 : 커서-LOD 영역에서 항상 전환

→ 샘플러 피드백 스트리밍

매우 작은 영역 비용, 최대 60%의 I/O 및 메모리 절약 

25. 다이렉트X 레이 트레이싱 가속 기능 ①

완전한 대체되지 않는 기존 렌더링으로의 경제적인 업그레이드 

26. 다이렉트X 레이 트레이싱 가속 기능 ②

- 커스텀 지정 레이-박스와 레이-트라이앵글 유닛

- 380G/Sec 레이-박스 피크, 95G/Sec 레이-트라이앵글 피크

- 네트워크 성능(?)은 대역폭, 1개의 레이당 방문한 노드 수 / Tris에 따라 다름.

- 쉐이더는 BVH Traversal, Material Shading 등을 위해 병렬로 실행가능함.

- 3배 ~ 10배 가속에 드는 경미한 비용 발생함. 

27. 기타 기술

- 게임용 머신러닝 추론 가속화(캐릭터 동작, 해상도 스케일링)

- 매우 작은 초소형 면적 비용으로 3배 ~ 10 성능 향상 

→ ① 05번의 RAM의 종류에서 GDDR5로 표기되어 있어서 GDDR6로 바로 수정하여 잡습니다.

→ ② 06번의 제목이 첨부되지 않아서 추가정정하였습니다.

출처 : https://www.tomshardware.com/news/microsoft-xbox-series-x-architecture-deep-dive

[보노보노넌날보니]

[블레이더영혼]

저도 이 짤에 해당되긴 합니다ㅠㅠ(부정하는게 아니라 인정하는 겁니다)

[페피니에르]

수고하셨습니다

[i넘버원]

정말 수고하셨습니다 ㅜㅜ
복 받으실 거예요

[루리웹-9032961218]

스팩만 봐도 절대 가격이 싸진 않을 거 같은데.... 결국 엑액 처럼 될 확률이 높을듯.....
S와도 성능 차이가 심해 개발자는 양쪽 다 맞추느라 죽어라 고생할게 보임...
게임의 품질도 양쪽 다 잡으려다 어느 한쪽에 맞춰 최적화 품질을 내기 어려워 애매하게 나올 가능성도 커보임...

[아리아리]

개발자 걱정은 그만 하셔도 될 듯 하네요
안드로이드 겜 만드는 분들은 신의 영역에서 작업하시나 봐요 ㅋㅋㅋ

[NEo]

고생하셨어요

[루리웹-9032961218]

스펙은 확실히 좋긴 한데...
발매일이 얼마 않남았는데 여지것 실기로 돌아가는 게임이 전무하고...
유일하게 돌린 게임이 인피니티인데.. 수준이 아주 형편없다는 것...
그래서 스펙만 보고 꿈 꾸기엔 기기에 신뢰가 않간다는 것...
정말 저 스펙인지는 실기 게임이 나온 뒤 DF에서 제대로 검증해야 진짜 믿을 수 있을 듯...
인피니티만 보고 저 스펙 이라는 것은 말도 않됨...그 그래픽은 저 성능에 반에 반이나 될까?

[dream5]

저 스펙이 뻥이면 고소당해요

[벤클리프]

기어즈5는 비슷한 사양의 pc로 시연한거라고 밝혀졌어요. 공식적으로 엑시엑이라고 보여준건 하나도 없습니다.

[감자소프트]

추천

[나쁜말금지]

알겠으니까 299에 내. 2대 사줄게.

[귀차니즘...]

소니 망할듯

[너티독짱]

ms가 망할듯 ㅋㅋ

[블루메탈]

양심 ㅇㄷ...

[오페라 소프트웨어]

소니는 플스 아니라도 이미 망함

[귀차니즘...]

이런 너티독도 위험해요 ㅋㅋㅋ

[루리웹-1172479215]

소니는 보험회사임.

[꿈의월드시리즈1등]

70만원넘으니 못살겁니다 ㅋ

[루리웹-8636581346]

알겠으니까 독점이 뭐냐고

[아리아리]

게임패스가 독점이네요 ㅋㅋㅋ

[카우보이바보]

메모리 종류에 gddr6을 5로 표기하셨어요

[sodncjhsjdkci]

머리가 좋고 운동능력이 좋으면 뭐하나 돌리는게 유튜브 재생이고
집에서 배나 벅벅 긁고있으면 아무소용이 없지

[<소중한 사람>]

NVME SSD가 PCIe 4.0 2레인을 쓰는 군요. PS5는 4레인을 쓸것 같네요. 이전에 공개된 전송속도를 보면 말이죠.

[루리웹-1172479215]

이걸 비추주는 팬보이들은 뭐지...

[양치후귤먹기]

ps5랑 ssd 에서 척수반사로 비추 눌러버린듯 합니다.

[오져따리오져따]

가격 한마디가 더 와닿을텐데...

[냥이버스]

이게 그 말로만 듣던 엑스클라우드 머신의 사양이군요.

[마범7™]

정성글 ㅊㅊ 꾹

[양치후귤먹기]

오디오에 저 정도 자원이 들어가는 줄은 몰랐네요

[그러지마]

소비자에겐 기술적인것보다 재밋는 타이틀이 더 구매력을 자극할텐데..

[베지공]

몇몇 댓글들 보면 엑박에는 게임 없는 줄 알겠습니다.

[ㅁㄱㄹ™]

당연히 단순히 게임이 있다 없다를 따지면 당연히 있지요... 하지만 어그로들이 꼬이는 이유도 당연히 있죠

[메리수]

성능에서는 못비비는거 아니까, 그사람들이 밀고가는게 엑박은 게임없다죠. 한 달만에 퍼스트가 3~4개가 나오는데.

[폐인킬러]

그럼 또 이렇게 말이 바뀌조. 엑박은 '할만한' 게임없다. 로.

[벤클리프]

근데 왜 메모리를 저런식으로 구성했지?
OS가 무거워서 그런가?

[WCOS]

가격.

전세대 소니의 한방처럼 GDDR6도 가격이 떨어질 기미가 보이면 16GB 전부 560GB/sec 채웠을텐데 GDDR6는 그럴 기미가 없어서

[기어즈오브워3]

무슨소린지 모르겠지만 자신감하나는 넘치는것같네. 당당히 공개.

[메리수]

마소는 진짜 숨김없이 드러내네요

[블레이더영혼]

→ ① 05번의 RAM의 종류에서 GDDR5로 표기되어 있어서 GDDR6로 바로 수정하여 잡습니다.
→ ② 06번의 제목이 첨부되지 않아서 추가정정하였습니다.

[첨첨]

이 스펙이면 엔비디아 그래픽카드로는 어느 기종 급인가요?

[루리웹-2691921515]

하 빨리 나와주세용 ㅎㅎ