Xbox Scarlett : CPU et mémoire vive, quels choix pour Microsoft ? (Partie 4/4)

Depuis quelques semaines, nous vous avons proposé différents articles techniques sur ce que l’on pourrait attendre de cette nouvelle génération. GPU, Teraflops, rétrocompatibilité ou encore RayTracing n’ont plus de secrets pour vous. Ou presque :

Partie 1 :Xbox Scarlett gpu part 1Partie 2 :Xbox Scarlett gpu part 2Partie 3 :Xbox Scarlett Ray Tracing

Comme promis, nous allons à présent nous pencher sur deux autres éléments importants de la future Xbox Scarlett Anaconda : son CPU et sa mémoire vive.

NB : Gardez en tête que ce ne sont toujours pas des informations officielles. L’erreur reste possible. Le conditionnel reste donc une nécessesité.

 


LE CPU


 

Si vous ne le saviez pas, le CPU a toujours été le parent pauvre de nos consoles de 8ème génération. Sur une Xbox One et une PS4 nous retrouvons un CPU Jaguar. Dès 2013, ce modèle de CPU était déjà considéré comme plutôt faiblard et dépassé, malgré les 4 cœurs de plus dont-il bénéficiait à la demande de Microsoft et Sony.

Un CPU comme celui-ci a été et est toujours un véritable facteur limitant tant pour le framerate que pour le streaming de données, essentiels dans des jeux à mondes ouverts par exemple. Nous évoquions déjà cette problématique dans un de nos articles sur la conception de la Xbox One X.

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Cette dernière a permis de solutionner partiellement les « boulets incapacitants » que trimballe le CPU Jaguar. Mais pour autant, cela n’a pas toujours suffit :

Par exemple, certains des jeux récents comme Anthem ont un framerate locké à 30 Fps par son développeur Bioware. La raison ? Ce fameux CPU qui n’encaisse pas assez pour assumer correctement du 60 Fps constant avec de hautes résolutions comme la 4K.

La démo d’Anthem sur PS4 Pro était assez parlante, il était possible, en allant dans ses paramètres, de bloquer la sortie vidéo de la console dans une résolution Full HD (1080p), le tout sans super sampling. Ainsi, nous constations que le framerate passait de 30 à 50 images par secondes assez facilement.

Le GPU cristallise souvent toute l’attention, les critiques ou les louanges, mais le CPU a un rôle à jouer plus important qu’on ne le pense. Sur cette génération, grâce d’une part à un travail remarquable de customisation du CPU Jaguar sur One X par Microsoft, et d’autre part grâce au travail des developpeurs de The Coalition, il va être possible de voir un Gears 5 en 4K/60fps dans n’importe quel mode de jeu à la fin de l’année !

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Mais il s’agit d’un jeu maison, exclusif, développé par une équipe d’experts techniques qui peut prendre le temps afin d’atteindre ce genre de performance. Un jeu multiplateforme aura toujours plus de mal à faire de même, car il est nécessaire de développer pour plusieurs plateformes à la fois.

 

En somme, le CPU Jaguar (qui était l’équivalent d’un processeur Pentium, en-dessous d’un Core i3 de 2013) ne sera plus qu’un mauvais souvenir sur la prochaine génération.

Comme la PS5, les futures Xbox jouiront de l’arrivée de la toute nouvelle génération de CPU d’AMD, les désormais très connus et réputés CPU Ryzen ! Libérés, délivrés, les 60 FPS ne se cacheront plus jamais ! (désolé pour la musique qui vous restera en tête pour la suite de la lecture :D)

 

Le choix du CPU

 

A l’heure où nous écrivons ces lignes, il y a 3 types de processeurs qui composent la famille Ryzen. Tous basés sur 3 finesses de gravure différentes et correspondant à 2 architectures de cœurs.

Pour être tout à fait concret, il faut distinguer nos 2 architectures de cœurs  :

 

  • Cœurs Zen en 14nm. [connu sur PC en tant que Ryzen série 1000]
  • Cœurs Zen+ en 12nm (amélioration légère des Zen en 14nm) [connu sur PC en tant que Ryzen série 2000]

  • Cœurs Zen 2 en 7nm (amélioration notoire de l’architecture Zen/Zen+) [dénomination commerciale sur PC : Ryzen 3000, sortie cet été]

 

Aujourd’hui, on sait que les deux futurs bébés de la team Xbox auront des composant gravés en 7nm. Nous pouvons tabler avec certitude sur la présence d’un CPU Ryzen à base de cœurs Zen 2. Celui-là même qu’on retrouvera sur PS5 donc.

Autre élément que nous pouvons vous certifier : la présence de 8 cœurs minimum au sein de ce CPU.

Ces 8 cœurs présenteront un avantage supplémentaire pour Microsoft : la rétrocompatibilité sera plus simple car ils feront échos aux  8 cœurs Jaguar déjà présents dans la Xbox One.

Rajoutons à cela qu’à fréquence égale (1.75Ghz sur une Xbox One de 2013), chaque cœurs Zen 2 déploient au moins 3 fois plus de performance qu’un cœur Jaguar. Et ce n’est pas fini : on bénéficiera aussi de l’hyperthreading !

 

D’accord, mais qu’est-ce ça veut dire ?

 

Sur nos Xbox One et PS4 actuelles, nous disposons de CPU avec 8 cœurs/8 threads. Bien. Concernant les prochaines Xbox, nous passerons à 2 instructions par cycle pour chaque cœur, un peu à l’image de la Xbox 360 à l’époque (3 coeurs/6 threads).

Concrètement, si la future Xbox bénéficie bien de 8 cœurs physiques, l’hyperthreading pourra en simuler 8 autres logiciellement (on parle alors de cœurs logiques). Résultat des comptes, nous parlerons de 8 cœurs et 16 threads au total. Très sympa tout ça !

Enfin, pour couronner le tout sur cet amont conséquent de puissance supplémentaire, le CPU Ryzen, qui sera un des chefs d’orchestre de nos consoles next-gen, tournera à une vitesse d’horloge bien supérieure, allant de 2,7 Ghz jusqu’à 3.2 Ghz (au lieu de 1,75 Ghz sur One et 2,3 Ghz sur One X) en fonction des scénarios !

Nous pouvons comprendre que le facteur de puissance va bien au-delà d’un simple x3, mais qu’on sera plutôt de l’ordre d’un x8 sans aucun doute, voir encore un peu plus…

Petite précision !


 

Vous vous souvenez de ce gros leak dont nous vous avions fait part dans l’article du RayTracing ? Il évoquait également la manière dont seraient utilisés les 8 cœurs Zen 2 de la Xbox avec variation de la fréquence.

Pour faire simple, si un développeur de jeu souhaite utiliser 8 cœurs/16 threads, ils tourneront alors à 2,7 Ghz. En revanche, si le développeur veut un maximum de fréquence d’horloge pour satisfaire les besoins de son jeu, alors il pourra tabler sur l’utilisation de 4 cœurs/8 threads à 3,2 Ghz (des étapes intermédiaires sont décrites, à voir dans l’image ci-dessous).

En conclusion, selon ce leak, la Xbox pourra s’adapter aux désirs du developpeur en adaptant sa puissance.

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En quelques points, le CPU des prochaines Xbox, c’est :

  • Au minimum 3 fois plus de performance à fréquence égale par cœur,
  • Une augmentation de fréquence de 1.75 – 2,3 Ghz à 2,7 – 3.2 Ghz,
  • 8 coeurs/16 Threads au lieu de 8/8 ;

 

Une telle amélioration d’architecture réalisée par AMD aboutit à une conclusion simple :

Il n’est nul besoin, pour Microsoft, de customiser lourdement le CPU. Il est tellement bon qu’il peut quasiment être pris en l’état. Et ainsi, un gain de temps et d’investissement pour se concentrer sur le travail de customisation du GPU !

 

 


La mémoire vive 


 

Passons à la « mémoire à accès non séquentiel » (Random Acess Memory en anglais). Nom compliqué, mais tout le monde sait qu’il s’agit là d’une donnée essentielle quand on parle de PC ou de consoles. Elle détermine la richesse des textures, leur complexité ou encore leur résolution…

Dans les prochaines lignes nous vous parlerons de bus mémoire et de bande passante. Définissons rapidement ce que représentent ces deux notions :

  • Le bus mémoire : un « bus informatique » relie les composants internes principaux d’un ordinateur ou d’une console, comme le processeur sur la carte mère. Dans le cas d’un « bus mémoire » il s’agit de relier la RAM à la carte mère afin d’y faire transiter des données. Si vous nous permettez l’analogie, cela équivaudrait aux veines du corps humain, permettant l’acheminement du sang afin que tous les organes fonctionnent correctement.
  • La bande passante (et son taux de transfert) : désigne une quantité de données, ici exprimées en octets par seconde. Dans notre analogie, ce taux indiquerait la quantité de sang qui arriverait à circuler dans nos veines. C’est très utile quand on commence à évoquer les textures 4K native, le Ray Tracing, qui sont très demandeurs en bande passante… En somme, plus la BP est haute, mieux c’est !
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Voici le SoC de votre Xbox One X. Les petits filaments (vert et bleu sur l’image) qui mènent au SoC, représentent les données empruntant le bus mémoire qui relie « la ram » au SoC (composé du CPU, GPU…)

La quantité de RAM est assez difficile à prévoir avec certitude. Car cet élément peut changer du jour au lendemain lorsqu’un constructeur prépare sa console. Par exemple, Sony est passé de 4 à 8 Go de RAM sur sa PS4 au tout dernier moment (printemps 2013), juste avant le début de la production.

Pour rappel, le choix qu’avait fait Microsoft pour sa Xbox One de 2013 n’était pas le plus pertinent du monde quand on souhaite avoir des performances au top niveau. Avec ses 8Go de DDR3 un peu lente (dont 5 réservés aux jeux), la Xbox One a passablement souffert de la comparaison avec la PS4 sur les jeux multiplateformes pour atteindre le sacro-saint 1080p.

Face à elle, la PS4 et ses 8Go de GDDR5. Bien plus performant, ce type de mémoire vive a permis à la console de Sony de bénéficier de jeux souvent mieux définis en terme de résolution.

An 2017. Après 4 ans de comparatifs douloureux et de moqueries pour sa console, Microsoft sort les crocs et nous dévoile sa Xbox One X, boostées dans tout les sens. Et rien n’est fait dans la demi-mesure, vous commencez à le savoir si vous nous lisez régulièrement. Y compris en ce qui concerne la mémoire vive !

Cette One sur-vitaminée a complètement corrigé le tir avec :

  • 12 Giga de GDDR5 (dont 9 réservés aux jeux)
  • Un bus mémoire qui passe de 256 à 384 bits !

 

Ces deux éléments favorisent largement les résolutions 4K natives des jeux sur Xbox One X. Pourtant des titres comme Anthem ou Kingdom Hearts III n’atteignent pas la fameuse résolution phare vantée par Microsoft, mais ils restent des cas plutôt isolés.

« Pourquoi la PS4 Pro n’y arrive pas alors ? Elle est pourtant plus puissante que la PS4 ! »

Oui, elle est plus puissante que sa grande sœur de 2013. Mais la PS4 Pro n’a pas été aussi travaillée que la Xbox One X. Pour schématiser, Sony s’est contenter d’une architecture en papillon : c’est-à-dire en doublant simplement la puissance de calcul. Tout en gardant toujours ses 8Go de RAM. Même plus rapide en fréquence, ils sont restés insuffisants pour espérer atteindre de pareille résolution. Le bus mémoire étant encore en 256 bits sur cette dernière.

 

  Quel type de mémoire pour la Xbox Anaconda ?

 

Nous vous l’expliquions dans un article précédent, AMD a clairement fait comprendre qu’une des nouveautés de ses futurs GPU Navi sur PC sera l’utilisation de la nouvelle norme de RAM GDDR, la GDDR6 (« Nexgen memory » sur l’image ci-dessous).

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Oui oui… AMD a toujours eu beaucoup de mal à respecter ses prévisions de lancement. Navi était initialement prévu dès 2018, il sortira finalement pour le 07 juillet 2019 !

 

Ça tombe bien, les rumeurs concernant cette Xbox tablent sur 16 à 28 Go de RAM GDDR6 ! Reste à déterminer la quantité exacte, ce qui n’est pas toujours évident… mais nous avons notre petite idée 😉

 

GDDR6 : Quels avantages ?

 

En passant d’une RAM GDDR5 (comme sur la Xbox One X) à de la GDDR6, nous profiterons de performances dignes de la philosophie Xbox. La GDDR6 demande moins de ressources électriques : ce qui signifie qu’à consommation égale on peut augmenter la vitesse de transfert de données de cette mémoire !

Et c’est précisément là que « la magie » va s’opérer.

Sur Xbox One X aujourd’hui, nous avons 12 puces mémoires d’1 giga chacune.

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12 puces mémoire qui encerclent le SoC de la Xbox One X.

Sur Xbox Anaconda, le nombre de puce ne changera probablement pas ! Nous pensons qu’elles seront toujours au nombre de 12, mais cette fois-ci, ces puces passeront sans doute à 2 Go chacune.

Petit schéma pour mieux visualiser :

schéma 1.jpg

Voici le circuit imprimé de votre Xbox One X. 

On y retrouve au centre le SoC (aussi appélé Scorpio Engine, c’est plus sexy). Autour de lui 12 puces de mémoire à 1 Go chacune.

En bleu, notre fameux bus mémoire. Chaque puce est interfacée en 32 bits.

Au total, qu’il s’agisse de puces mémoires de 1 Go ou de 2 Go, le bus mémoire restera à 384 bits (32×12) du fait de l’utilisation de ces 12 puces mémoires.

 

Conclusion l’interface bus mémoire resterait identique, soit 384 bits avec 24 Go de RAM minimum. Ok.

Mais que se passerait-il si Microsoft décidait de mettre un total de 16 Go de RAM ? C’est toujours plus que les 12 Go de la Xbox One X, le bus mémoire sera donc identique ! Et bien… non, pas du tout en réalité.

Si Microsoft décidait d’y mettre 16Go (ce qui semble être d’un point de vue coût de production, une solution) on tomberait alors à une interface bus mémoire de 256bits [32×8] (dans le cas d’une disposition similaire des éléments de la carte mère à la Xbox One).

Petit schéma pour mieux visualiser : le retour. 

schéma 2

Voici ce à quoi pourrait ressembler une Xbox Anaconda à 16 Go =D

On retrouve nos puces mémoire autour du SoC. Chaque puce fait 2 Go. Pour atteindre les 16 Go voulus, il ne faut plus 12 puces mais seulement 8 !

Nous perdons donc 4 puces mémoires et avec elles, leurs 32 bits de largeur de bus. Soit un bus mémoire total de 256 bits. Le même que la Xbox One et la PS4 de 2013 (ou même de la PS4 Pro) !

Sans être dans leur tête, on imagine mal les ingénieurs de Microsoft accepter une telle baisse du bus mémoire pour 2020. 

 

Alors soyons clair, d’autres solutions existent pour monter notre bus mémoire, même avec 16 Go de RAM.

Il faudrait par exemple introduire 16 puces de 1 Go chacune. Dans un cas comme celui-là, notre bus mémoire atteindrait les 512 bits (soit 32×16) ! Intéressant, mais cette solution risque de poser un certain nombre de problèmes en terme de place, de chauffe et d’économie d’échelle lors de la production (notamment avec la Xbox Lockart dans l’équation). Peu probable selon nous donc.

Pourquoi ne pas proposer des puces à 2 Go et d’autres à 1 Go pour garder un total de 12 puces et ainsi sauvegarder notre bus de 384 bits, tout en ayant 16 ou 20 Go de RAM  ? 

Microsoft pourrait faire une petite économie pour le lancement de sa console, mais d’ici quelques mois le prix de la GDDR6 devrait diminuer sensiblement. Prendre le risque de ne pas avoir un maximum de RAM (notamment pour bien gérer le gourmand Ray Tracing) est un pari peut-être trop risqué vis-à-vis d’une possible « économie d’échelle » temporaire faite de bout de chandelle…

De plus, en terme de conception de la console jusqu’à sa production en usine, ce scénario obligerait Microsoft à commander des puces de 1 et 2 Go, compliquant ainsi inutilement la tâche d’assemblage d’un nombre déjà non négligeables de composants sur la carte mère de la future Xbox. Autant ne commander que des puces de 2 Giga !

Concluons alors sur un scénario à 24 Go de RAM GDDR6, répartis sur 12 puces de 2Go chacune. Les jours qui viennent nous indiqueront, on l’espère, si notre raisonnement se tient (ou pas !)

 

Quelle bande passante (bandwitch) ?

 

Avant de rentrer dans le vif du sujet, sachez que la bande passante n’est pas déterminée par la quantité de RAM : 16, 24 ou 48 Go de RAM n’influent donc pas sur la bande passante.

Cette règle étant posée, interessons nous aux éléments (non-exhaustifs) qui permettent de déterminer notre fameuse bande passante :

  • Il nous faut la largeur du bus : soit notre très probable 384 bits.
  • Il nous faut la fréquence de la RAM (en Mégahertz)

Sur ce dernier point, nous ne connaissons pas encore la fréquence que choisira Microsoft pour cette GDDR6, mais si l’on regarde ce qui se fait actuellement chez Nvidia et son usage de cette mémoire pour sa gamme de GPU RTX série 20 (Geforce RTX 2080 par exemple), il est fort probable que l’on se retrouve avec une fréquence aux alentours de 3500Mhz.

NB : Cette fréquence concerne notre RAM GDDR6, à ne pas confondre donc avec la fréquence du CPU, ou même du GPU, évoquée dans cet article !

NB 2 : De manière tout à fait personnelle, nous avons tablé sur une bande passante doublée par rapport à la Xbox One X.

Avec ces quelques éléments, on peut déjà commencer à esquisser une bande passante précise.

Le calcul semble un peu barbare, et il n’est pas foncièrement intéréssant d’en détailler toutes les étapes, mais il ressemble à ceci :

  • 384 bits / 8 = 48
  • 48 x 3500 Mhz = 168 000
  • 168 000 x 4 = 672 000
  • 672 000 / 1000 = 672 Gb/s

Il est donc probable que Microsoft flirte avec une bande passante allant de 640 à 700 Gb/s en fourchette large. Tout dépendra de la largeur du bus et de la fréquence choisie au final. Notre projection à 3500 Mhz est aussi tout à fait ancrée dans la réalité, puisque Nvidia propose la même fréquence (RTX 2060 à 2080), avec un bus mémoire identique (384 bits) pour sa dernière Titan X.

Une bande passante à 672 Gb/s ? Qu’est-ce que cela représente vis-à vis des consoles qu’on connait aujourd’hui ? 

Petit tableau pour vous faire un ordre d’idée :

Consoles + RAM  Bus mémoire Bande Passante
Xbox 360 (2005)

avec 512mo GDDR3 à 700 Mhz

128 bits 22,4 Gb/s (+ 10 Mo d’eDram à 32 Gb/s)
PS3 (2006)

avec 256mo GDDR3 à 700 Mhz + 256mo XDR (équivalent SDDR2)

128 bits 22,4 Gb/s + XDR à 25,6 Gb/s
Xbox One (2013)

avec 8Go DDR3 à 1066 Mhz

256 bits 68,3 Gb/s (+ 32mo d’esram à 218 Gb/s)
PS4 (2013)

avec 8Go GDDR5 à 1375 Mhz

256 bits 176 Gb/s
PS4 Pro (2016)

avec 8Go GDDR5 à 1700 Mhz

256 bits 217,6 Gb/s
Xbox One X (2017)

avec 12Go GDDR5 à 1700 Mhz

384 bits 326 Gb/s

 

A quoi peut bien servir une telle quantité de RAM et une telle bande passante ?

Il s’agit de s’assurer de textures 4K natives en permanence, de modélisations plus abouties encore, ou même…. le flux que le raytracing va exiger. Cette nouvelle technologie de rendu ultra réaliste de lumière (et de son 3D aussi) va consommer une quantité non négligeable de bande passante supplémentaire. Passer de 326 Gb/s à 672 Gb/s ne sera sans doute pas un luxe !

 

Article écrit avec amour par Twins & Darkfoxx.

Merci de nous avoir lu et soutenu pendant plusieurs semaines à travers nos différents articles. Nous avons essayé de nous projeter de la manière la plus raisonnée possible dans la tête des concepteurs de la Xbox Anaconda (et Xbox Lockhart). 

Nous n’excluons pas des erreurs dans nos analyses et prédictions, et nous serons là pour vous faire de nouveau ce genre d’article quand l’officialisation des specs arrivera ! 

Rendez-vous le dimanche 9 juin à 22h pour la suite de l’aventure Scarlett !

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