Xbox Series X: tutte le caratteristiche hardware in una panoramica 47

Facciamo una panoramica aggiornata su tutte le caratteristiche hardware di Xbox Series X annunciate nelle ore scorse

SPECIALE di Giorgio Melani   —   17/03/2020

Indice

Completamente a sorpresa, Microsoft ha deciso di svelare tutte le caratteristiche tecniche di Xbox Series X nella giornata di oggi, di fatto completando il quadro delle specifiche di sistema che aveva già iniziato a presentare in maniera un po' frammentaria in precedenza. Ci aspettavamo qualcosa di nuovo su questo fronte anche vista l'imminenza dell'evento Microsoft Game Stack Live per il 17 e 18 marzo, ma considerando che mancano ancora otto mesi al periodo di uscita previsto e che la concorrenza non ha ancora mostrato praticamente nulla, le dichiarazioni di Microsoft e le analisi contemporanee di Digital Foundry e altre rubriche tecniche emerse oggi sono state delle vere e proprie sorprese.

A proposito di data di uscita, questa non è ancora fissata in maniera ufficiale ma è stato ribadito con una certa fermezza il periodo già annunciato in precedenza: Xbox Series X è prevista arrivare per il periodo delle "Holiday 2020", dunque verso l'autunno e prima di Natale, molto probabilmente intendendo con questa definizione novembre 2020. Per il momento, dunque, non sembra trasparire la possibilità di un posticipo a causa del coronavirus come è emerso in quest'ultimo periodo in base ad alcune previsioni da parte di analisti di mercato.

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Nessuna informazione ancora sul prezzo, ma considerando il livello dei componenti hardware previsti all'interno della nuova console possiamo aspettarcelo alto per Xbox Series X, forse destinato ad essere sopra i 500 euro o comunque intorno a questa cifra, anche se aspettiamo informazioni ufficiali. Ancora non ci sono conferme sulla possibile esistenza di un modello più economico e con specifiche più basse di cui si parla ormai da molto tempo nelle voci di corridoio, ma anche per questo c'è probabilmente tempo.

L'Xbox più potente di sempre

Per avere un'idea più chiara delle tecnologie utilizzate, vi rimandiamo anche al glossario ufficiale Microsoft per comprendere meglio la next-gen. Passiamo dunque alle certezze per quanto riguarda Xbox Series X, che riguardano le sue componenti interni e disegnano chiaramente una visione precisa per questa nuova console Microsoft: una macchina tutta improntata sulla potenza, proseguendo nella filosofia impostata con Xbox One X ma effettuando in questo caso un salto generazionale davvero notevole. La rivelazione forse maggiore è stata quella dell'adozione dell'architettura RDNA 2.0 annunciata il mese scorso, con la conferma ufficiale della potenza della GPU pari a 12 TFLOPS. Le informazioni aggiunte oggi riguardano la velocità di clock della CPU e la frequenza delle CU della scheda grafica che completano il quadro della console. Xbox Series X si basa su un System on Chip comprensivo di CPU AMD Zen 2, 8-core a 3,8GHz (o 3,6GHz con simultaneous multithreading) e GPU di classe AMD RDNA 2 con 52 CU a 1,825GHz (con 3328 shader), il tutto montato su un die size da 360.45mm quadrati, con processo produttivo da 7nm. Altra notizia che giunge nuova, ma è più una conferma di quanto emerso in precedenza, è la RAM da 16GB GDDR6.

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Dunque, quanto è potente Xbox Series X? Sulla carta si parla del doppio di Xbox One X, almeno per quanto riguarda la potenza bruta in TeraFLOPS della scheda grafica, ma in verità è difficile fare il confronto, perché la next gen Microsoft è basata su un'architettura diversa e la struttura RDNA 2 è in grado di fornire maggiori risultati per TeraFLOPS rispetto a quanto visto in precedenza, così come la CPU risulta praticamente di una generazione completamente diversa rispetto ai core Jaguar delle console attuali. Il salto generazionale, insomma, si vedrà su diversi aspetti e può portare a un incremento esponenziale delle performance per Xbox Series X. Di fatto, con 12 TeraFLOPS la GPU della console è più potente di una Nvidia GeForce RTX 2080 Super e si posiziona di poco al di sotto di una Nvidia GeForce RTX 2080 Ti, attualmente la scheda grafica più potente disponibile in ambito gaming sul mercato.

Da notare, peraltro, che l'attivazione della modalità SMT (simultaneous multithreading) dovrebbe garantire un incremento di circa il 30% di performance addizionale sulla CPU, ma questo è utilizzabile solo dalle applicazioni che sono sviluppate per sfruttare questa modalità. Probabilmente la maggior parte dei giochi di lancio e dei primi titoli disponibili non sfrutterà la modalità in questione, che potrebbe dunque diventare un elemento chiave nella differenza prestazionale sui giochi del periodo successivo.

Specifiche tecniche Xbox Series X

  • CPU - 8x Cores @ 3.8 GHz (3.66 GHz con SMT) Custom Zen 2 CPU
  • GPU - 12 TFLOPS, 52 CUs @ 1.825 GHz Custom RDNA 2 GPU
  • Die Size - 360.45 mm2
  • Processo produttivo - 7nm Enhanced
  • Memoria RAM - 16 GB GDDR6 w/ 320mb bus
  • Memory Bandwidth - 10GB @ 560 GB/s, 6GB @ 336 GB/s
  • Archiviazione interna - 1 TB Custom NVME SSD
  • I/O Throughput - 2.4 GB/s (Raw), 4.8 GB/s (compresso, con custom hardware decompression block)
  • Espansione di memoria - 1 TB Expansion Card
  • Archivio esterno - Supporto per HDD esterno USB 3.2
  • Lettore ottico - 4K UHD Blu-Ray Drive
  • Performance - 4K @ 60 FPS, fino a 120 FPS

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Grafica e performance

La struttura hardware di Xbox Series X è stata progettata per raggiungere le performance di 4K a 60 frame al secondo o i 120 frame al secondo e i calcoli effettuati sulle caratteristiche di CPU e GPU sono bilanciati con questi target in mente. Difficile quantificare l'incremento in termini di qualità grafica e performance rispetto agli hardware attuali, proprio a causa del profondo cambiamento portato dal passaggio alla nuova architettura di CPU e GPU, nonché alle novità in termini di API per lo sfruttamento dell'hardware da parte degli sviluppatori. In un paio di settimane, The Coalition ha portato Gears 5 a funzionare su Xbox Series X con una versione ottimizzata in pochissimo tempo ma già in grado di andare a 4K e 100 frame al secondo con effetti impostati a Ultra rispetto alla versione PC. Il gioco mostra inoltre migliori texture e nebbia volumetrica, una maggiore quantità di particelle su schermo e 60 frame al secondo nelle scene d'intermezzo.

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Si tratta solo di un esempio, messo insieme in pochi giorni ma già abbastanza indicativo della differenza di performance, considerando che i 120 fps sono decisamente vicini. Peraltro, Gears 5 sarà giocabile su Xbox Series X attraverso il sistema Smart Delivery, che consente agli utenti di ottenere la versione apposita se si possiede il gioco in qualsiasi altra forma (o se si è abbonati a Xbox Game Pass, ovviamente).

Grandi passi in avanti sono inoltre attesi sul fronte delle operazioni in machine learning, un ambito su cui Microsoft ha lavorato molto in collaborazione con AMD per sfruttare al meglio le caratteristiche della nuova GPU. Come derivazione diretta dall'ambito DirectX, che potrebbe tornare particolarmente utile nell'ecosistema allargato al PC, i giochi in grado di sfruttare il sistema DirectML possono portare a grandi incrementi di prestazioni. Nel campo delle operazioni in machine learning ci si trova davanti a operazioni anche diverse da quella classiche in virgola mobile a 32-bit, portando le prestazioni a 24 TFLOPS per operazioni a 16-bit e oltre 97 TOPS (trilioni di operazioni al secondo) su base 4-bit integer. Si tratta di elementi che ancora devono essere ben sfruttati ma possono portare a miglioramenti nei comportamenti degli NPC, incrementi nell'intelligenza artificiale, animazioni migliori e altro, tutti raggiungibili attraverso operazioni di machine learning che non gravano sulla CPU.

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In termini di ottimizzazione delle performance e miglioramento dei risultati, vanno annoverati anche i sistemi GPU Work Creation, che facilita lo spostamento di operazioni direttamente sulla scheda grafica, il Mesh Shading in grado di migliorare la visualizzazione di oggetti complessi presenti in gran numero sullo schermo e il già noto Variable Rate Shading (VRS), in grado di concentrare il lavoro degli shader su alcuni elementi più visibili, ottimizzando il flusso di lavoro della GPU e allenando dunque il carico sul sistema riducendo l'attenzione su elementi che non risultano visibili.

Ray tracing

La GPU di Xbox Series X, in quanto AMD RDNA 2, supporta l'Hardware Accelerated DirectX Raytracing (DXR) Tier 1.1 come standard, operando in maniera simile ai Tensor Core di Nvidia. Il fatto di sfruttare hardware dedicato per i calcoli richiesti dal ray tracing porta un notevole risparmio delle capacità della GPU, considerando che, attraverso shader, il calcolo di 380 miliardi di intersezioni al secondo (tale è il volume di operazioni che simulano il comportamento della luce che attraversa lo spazio in 3D nel ray tracing di questo livello) avrebbe richiesto 13 TFLOPS da solo. Con l'uso dell'accelerazione hardware, invece, il carico di lavoro si basa sull'hardware dedicato a questo lascia liberi i 12 TFLOPS della GPU di operare su altri aspetti. Andrew Goossen, system achitect di Microsoft per Xbox Series X, sostiene che praticamente è come avere a disposizione 25 TFLOPS di potenza in totale, considerando quella richiesta per l'applicazione del ray tracing, ma ovviamente si tratta di calcoli alquanto teorici.

Xbox Series X 3


Il ray tracing, già disponibile sulle schede grafiche per PC di nuova generazione, rappresenta un passo evolutivo importante per le console next gen, in quanto consente una riproduzione molto più realistica e affascinante della luce. In sostanza, consente di riprodurre in maniera fedele al contesto il modo in cui la luce si propaga a partire dalle fonti presenti in una determinata scena, come questa si irradia, rimbalza sulle pareti a seconda dei materiali, passa attraverso certi tipi di materiali e corpi e crea ombre in maniera dinamica. Tutto questo viene calcolato in tempo reale attraverso le strutture BVH anche su Xbox Series X e il DirectX Raytracing è integrato al livello di API per lo sviluppo dei titoli di nuova generazione, pertanto dovrebbe rappresentare una caratteristica sempre più affermata nel prossimo futuro, in grado di modificare sensibilmente l'aspetto dei giochi.

SSD e velocità di gestione dei dati

Xbox Series X è sviluppata in base a una struttura chiamata da Microsoft "Xbox Velocity Architecture". Si tratta di un'architettura costituita da quattro elementi principali: l'NVMe SSD customizzato di Xbox, un sistema di decompressione hardware dei dati, nuove API DirectStorage e un sistema chiamato Sampler Feedback Streaming (SFS). Tutto questo determina una stretta correlazione tra hardware e software in grado di migliorare la capacità di streaming degli assets di gioco e il caricamento dei dati, eliminando i tempi di caricamento e avendo riflessi immediati anche nel gameplay, ad esempio consentendo spostamento molto più veloci su mappe anche molto ampie, eliminando tempi morti e dinamizzando tutta l'azione.

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L'SSD NVMe da 1TB di Seagate utilizzato da Xbox Series X è qualcosa di diverso da quanto visto finora e appositamente sviluppato: una sorta di piccola memory card di metallo in grado di fornire una velocità di trasferimento di 2.4GB al secondo, assorbendo 3.8 watt di potenza e garantendo una dissipazione costante del calore per non perdere performance, supportato da funzionalità apposite dell'API che consentiranno agli sviluppatori uno sfruttamento inedito dell'hard drive. C'è da pensare che le espansioni di memoria, che possono essere acquistate a parte ma devono essere della stessa tipologia, possano costare delle cifre notevoli, ma è il prezzo da pagare per una tale tecnologia.

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L'Xbox Velocity Architecture si basa sul principio di uno sfruttamento dinamico dell'SSD che va oltre la semplice archiviazione, diventando una sorta di "memoria virtuale", velocemente accessibile in ogni momento dal sistema come supporto aggiuntivo alle operazioni. In questo modo, 100GB di asset possono essere accessibili direttamente e gestite dagli sviluppatori in maniera fluida. La decompressione dati via hardware serve per evitare colli di bottiglia nel processo di estrapolazione dei dati, mentre il Sampler Feedback Streaming dovrebbe consentire agli sviluppatori di controllare in maniera più efficiente il flusso di dati, ottimizzando il caricamento dei dati delle texture per evitare un sovraccarico che può portare allo stallo della GPU, considerando che solo alcuni dati vengono solitamente utilizzati per la visualizzazione nei giochi.

La velocità di accesso ai dati e questa gestione libera dell'archivio è anche alla base della funzionalità Quick Resume estesa di Xbox Series X, che consente di sospendere partite su molteplici giochi, mantenerle in memoria e poi riavviarle dallo stesso punto in cui si sono interrotte, moltiplicando dunque la funzionalità standard già vista in Xbox One per vari titoli contemporaneamente.

Dissipazione del calore ed efficienza

La strana forma di Xbox Series X rientra in verità in uno studio particolarmente approfondito sull'efficienza dell'hardware, strutturato in maniera tale da garantire una giusta dissipazione del calore e un'organizzazione estrema dello spazio a disposizione all'interno dello chassis. Il SoC da 360mm quadrati è in verità molto più piccolo di quanto si potesse pensare in precedenza, valutando anche la potenza espressa da CPU e GPU e i 15,3 miliardi di transistor al suo interno, per una densità doppia rispetto a quanto visto su Xbox One X.

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Il sistema chiamato Parallel Cooling Architecture è un altro nome particolarmente altisonante e cool che corrisponde al sistema di raffreddamento utilizzato da Xbox Series X. Sotto diversi aspetti ricorda quello del Mac Pro cilindrico, basato su un flusso d'aria costante dal basso verso l'alto, che sfoga dalla griglia superiore il calore prodotto all'interno della console attraverso una potente ventola di grosse dimensioni. La cosa particolarmente positiva è che pare - anche in base alle testimonianze di chi ha avuto modo di provare Xbox Series X per numerose ore consecutive - che il sistema sia assolutamente silenzioso, ma questo è un aspetto su cui Microsoft ha effettivamente lavorato molto anche a partire dalla prima Xbox One fino a Xbox One X.

In termini di efficienza ed organizzazione spaziale dell'hardware, bisogna considerare anche la particolare disposizione asimmetrica della memoria RAM secondo un'interfaccia a 320-bit, in grado di distribuire la memoria tra GPU, CPU e sistema in maniera organica. Si tratta di un sistema unificato che divide i 16GB di RAM assicurandone 13,5 alla gestione dei giochi: 10GB fisici sono definiti di "optimal memory" a 560GB al secondo per la GPU, 3,5GB di "standard memory" a 336GB al secondo, che possono essere utilizzati da CPU e GPU, con 2,5GB alla medesima velocità dedicati al sistema operativo e all'interfaccia.

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Controller e gestione degli input

Il nuovo controller di Xbox Series X si presenta come un'evoluzione diretta di quello per Xbox One ma all'insegna della continuità, sia per quanto riguarda l'aspetto che la compatibilità, visto che anche i vecchi controller funzionano sulla console next gen. L'aspetto si differenzia in termini di ergonomia, tra forma e materiali utilizzati, ma i cambiamenti maggiori sembrano essere stati applicati al sistema di trasmissione dei dati, con miglioramenti sensibili nell'utilizzo della periferica. Tra le differenze più visibili c'è la forma dei dorsali e dei grilletti, il nuovo grip con texture ruvida, la croce direzionale migliorata a il nuovo tasto Share centrale che consente di registrare e condividere screenshot e video, ma la maggior parte del lavoro sembra nascondersi nella gestione dell'input.

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Il nuovo sistema è tutto improntato sulla velocità e la riduzione massima dell'input lag, ovvero del ritardo con cui il comando impartito si rifletto su quanto accade sullo schermo. In precedenza, i controller campionavano gli input e li trasmettevano ogni 8 millisecondi a prescindere dalla velocità dell'azione nel gioco, cosa che poteva presentare un effetto di ritardo, aggravato dall'eventuale input lag della TV. Con Xbox Series X è stata ampliata la banda dati del protocollo di trasmissione da controller a console e soprattutto ora l'input arriva, attraverso il sistema chiamato Dynamic Latency Input, direttamente al gioco esattamente nel momento in cui viene effettuato, attraverso una trasmissione più diretta e continua dei dati.

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Sempre all'insegna della velocità, Xbox Series X prevede inoltre varie soluzioni per la trasmissione più veloce dei dati da console a TV, anche se per vedere in azione queste evoluzioni è necessario avere un display con supporto HDMI 2.1. Attraverso questo, la trasmissione dei frame è stata ridotta da 16,6ms a 8,3ms senza sacrificare le performance, con il supporto inoltre del Variable Refresh Rate (VRR) a migliorare la stabilità e fluidità generale. Per quanto riguarda i TV compatibili, Xbox Series X prevede inoltre l'adozione dell'Automatic Low Latency Mode (ALLM) che introduce i settari migliori possibili per i videogiochi in maniera automatica. Da notare, peraltro, che all'interno della confezione della console è presente cavo HDMI ad alta velocità e compatibile con il protocollo 2.1 per poter sfruttare tutte queste soluzioni.

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Retrocompatibilità migliorata

La retrocompatibilità è stata già annunciata come una delle caratteristiche fondanti di Xbox Series X, che sarà in grado di far funzionare giochi appartenenti al catalogo di tutte le Xbox precedenti. Mentre i giochi più vecchi, quelli per Xbox 360 e la prima Xbox, funzioneranno all'interno di un ambiente emulato, con i miglioramenti del caso che abbiamo visto già su Xbox One, grazie al metodo di virtualizzazione della GPU originale all'interno del nuovo ambito hardware, i titoli per Xbox One saranno invece gestiti direttamente dall'hardware di Xbox Series X, consentendo dunque miglioramenti sostanziali e più allargati a una quantità di titoli maggiore.

Il sistema di Native Resolution, ad esempio, è una tecnica che consente di incrementare la risoluzione dei giochi Xbox One, portandola fino a 4K anche se originariamente non previsto, effettuando non solo un upscale ma un incremento della risoluzione. In maniera simile, la conversione automatica in HDR di giochi che non prevedono nativamente l'utilizzo di tale gamma consente di modificare in maniera sostanziale l'aspetto di molti titoli per Xbox One. In pratica, Xbox Series X effettua una tecnica di ricostruzione dell'HDR automatica sui giochi, senza richiedere agli sviluppatori di attivare alcuna funzionalità e oltretutto senza gravare sulle risorse di CPU e GPU, a quanto pare. L'incremento di risoluzione dovrebbe applicarsi a giochi su cui viene fatto un lavoro aggiuntivo di adattamento ma la conversione in HDR sembra dunque completamente automatica. È chiaro come questi sistemi consentano una retrocompatibilità effettivamente migliorativa dei giochi appartenenti alle console precedenti.