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.

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Le Project Scorpio devient la Xbox One X!

C’est fait ! Après avoir introduit cette nouvelle console il y a un an (lors de l’E3 2016), après avoir dévoilé ses caractéristiques internes il y a quelques semaines, Microsoft achève son plan de communication concernant la désormais connue Xbox One X.

 

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« La console la plus puissante jamais créée » sortira le 7 novembre en France pour 499€ (1To).

 

Les équipes Xbox n’ont cessé de le rappeler : les jeux seront capables de s’afficher avec une résolution 4K et le fameux 60fps. Sans concession. Au-delà du discours marketing, c’est une vrai prouesse pour le prix demandé, prix qui malgré tout va probablement représenter un frein.

Si vous avez suivi nos différents articles sur les entrailles de l’ex-Project Scorpio (ici si vous souhaitez en savoir plus), vous vous êtes probablement rendu compte de cette prouesse technique ? Les ingénieurs ont tellement bien travaillé qu’il ont créé la Xbox la plus petite depuis les débuts de la marque au X il y a 17 ans.

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En terme de connectiques, nous retrouvons l’exact identique de la Xbox One S. Et oui, malgré cette taille contenue le transfo d’alimentation est interne.

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Plus qu’à attendre le 7 novembre 2017 pour lâcher la bête !

Project Scorpio : Gestion de l’énergie & refroidissement (3/3)

Nous vous proposons la troisième et dernière partie traitant des entrailles de la futur Xbox basée, sur les récents articles de DigitalFoundry. Avec les précédentes parties vous avez déjà pu constater le travail d’optimisation des ingénieurs de Microsoft, ou chaque élément n’est pas laissé au hasard.

Et aujourd’hui ne fera pas exception, bien au contraire. C’est précisément en parlant de la gestion de la consommation électrique et du système de refroidissement qu’on se rend définitivement compte de l’aspect Premium du produit tant vanté par Microsoft.


Gestion de l’énergie


Nous allons donc nous pencher sur l’alimentation électrique, devenu un véritable déclencheur d’achat ou non pour certains… Cependant contrairement aux autres sujets traités cette semaine, il n’y aura pas de constat sur un éventuel « problème de départ ». La Xbox One n’ayant jamais souffert de soucis de ce genre.

On retrouve différents niveaux d’alimentation énergétique sur la Scorpio et plus précisément, pour le SoC Scorpio Engine :

– 8 niveaux d’alimentation pour le CPU
– 5 niveaux d’alimentation pour le GPU
– 3 niveaux d’alimentation pour la mémoire

L’objectif pour Microsoft est de minimiser au maximum les besoins en alimentation électrique de la console selon l’activité du joueur. La console adapte, bien évidemment, sa consommation énergétique selon que vous lancez un jeu gourmand en ressource ou que vous lisez un blu-ray.

Cela limite aussi de facto la production de chaleur et donc les émissions de bruits avec la ventilation.

Parmi les nombreux objectifs de Microsoft pour la Scorpio, on retrouve la volonté d’un design compact, tout en garantissant une efficience générale quant à la consommation électrique du système.

Les 5 régulateurs de voltages à gauche du SoC.

Pour remplir ces objectifs, les ingénieurs de Microsoft ont réglé au millimètre près le moindre volt de chacune des puces présentes sur la carte-mère, afin que celles-ci puissent faire le travail demandé, sans surconsommation.

De manière très concrète, les équipes Xbox ont usé d’une technique jamais déployée sur console auparavant appelée « la méthode Hovis » (nommée ainsi en l’honneur d’un ingénieur de Microsoft qui a mis au point ce procédé)

Cette technique n’est pas foncièrement inédite, néanmoins, elle le devient par la méthode minutieuse apportée au calcul des ressources énergétiques de chaque composant.

Ainsi, tout est optimisé pour délivrer l’énergie strictement nécessaire. Aucune perte, aucune source de chaleur en trop.
Pour la petite histoire, les équipes de Microsoft ont mis quelques années pour mettre au point cette gestion de l’énergie particulière, et semblent plutôt fières du résultat.
Tout ce travail sur l’énergie peut sembler superflue, en réalité cela permet à la Scorpio d’atteindre une alimentation maximale de 245 watts. A titre de comparaison, nous avons :

– La Xbox One : 220w (Kinect inclus)
– La Xbox One S : 120w
– La PS4 : 165w
– La PS4 PRO : 310w

Le système de refroidissement


La puissance développée par la Scorpio nécessite une maitrise des émissions de chaleurs, afin de maintenir le système opérationnel à 100%. Sans quoi, un scénario catastrophe similaire à celui du RROD (surchauffe de la carte mère) de la Xbox 360 pourrait refaire surface.

Fort heureusement, cette expérience a servi de leçon pour Microsoft et nous a bien démontré qu’avec la Xbox One il n’était plus question de prendre un risque sur ce sujet précis.

Parlons maintenant de la Xbox Scorpio, qui, vous le verrez ne fait pas exception. Au contraire, les ingénieurs de Microsoft se sont littéralement lâchés sur les moyens mis en place pour assurer une dissipation de chaleur à toute épreuve.

Plusieurs données à prendre en compte :

– Le SoC de la Scorpio consomme plus d’énergie que n’importe quel autres systèmes mis en place sur les précédentes Xbox.

– Cette consommation énergétique du SoC induit un fort dégagement de chaleur et ce malgré le travail innovant qui a été fait sur la consommation électrique.

– Le passage de la mémoire de 8Go DDR3 aux 12Go GDDR5 représente aussi une consommation électrique en hausse et donc de la chaleur.

Tous ces facteurs combinés, ont poussé les ingénieurs à mettre au point une technique de refroidissement infaillible et totalement inédite sur console de salon.

La solution sur Scorpio a été d’y installer une chambre à vapeur. Ce système se retrouve généralement sur des PC avec des cartes graphiques très haut de gamme tel que la Nvidia GTX 1080 Ti par exemple.

Comment fonctionne une chambre à vapeur ?

Installée entre deux couches de cuivre hermétique, la dissipation de chaleur se fait grâce à de l’eau déminéralisée sous vide, permettant ainsi un niveau d’ébullition bas afin de transformer le liquide en vapeur rapidement. On retrouve un système dans le même esprit sur la Surface Pro 4.

La fine couche verte en dessous du radiateur représente l’intérieur de la chambre à vapeur.

Cette chambre à vapeur recouvre une grande partie du côté droit de la carte mère, ce qui inclut l’intégralité des 12 slots de mémoire GDDR5, le SoC Scorpio Engine et les 5 régulateurs de voltage.

Le ventilateur présent sur Xbox One a fait ses preuves. Néanmoins, il ne peut plus réussir sa mission efficacement avec autant de puissance sur Scorpio. C’est là où la chambre à vapeur entre en jeu épaulée par un autre type de ventilateur…

Une fois allumé, ce ventilateur puisera l’air froid du dessus (contrairement à la Xbox One qui expulse l’air chaud par le haut).
L’air chaud lui, sera expulsé à l’arrière de la console.

En pratique, là où il n’était pas conseillé d’obstruer la grille de ventilation sur le dessus de votre Xbox One pour éviter la surchauffe, ce problème ne se rencontrera pas sur Scorpio (même s’il n’est évidemment pas conseillé de boucher l’aspiration d’air)

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L’air froid passe au dessus pour ressortir à l’arrière.
L’algorithme du système de refroidissement

Microsoft à mis en place un algorithme à l’intérieur du système afin de déterminer le plus finement possible les ressources nécessaires afin de garder la console à température optimale.

Le Soc Scorpio Engine, intègre ainsi 32 indicateurs de chauffe qui permettent au ventilateur d’ajuster son niveau d’action de manière efficiente, évitant ainsi tout bruit inutile.

Les autres moyens de dissipation thermique

– En plus des classiques tubulures en cuivre présentes dans le radiateur pour conduire la chaleur, un autre tube cuivré a également été ajouté entre le transfo interne et le radiateur, du même schéma que sur Xbox One S, afin que la console n’ait pas à souffrir de cette intégration.

Châssis troué : sous ce nom un peu louche, se trouve une technique particulière qui consiste à percer de « minuscules trous » tout le long à l’arrière du châssis. Cela permet à la console de respirer naturellement. Grâce à cela, les ingénieurs de Microsoft ont réussi a compacter tout les éléments de la console sans créer de surchauffe.

Tout se travail d’optimisation électrique et de refroidissement que nous avons vu aujourd’hui ensemble, se traduit par un fait : malgré la puissance de la console, Microsoft a réussi à limiter l’alimentation interne à 245 watts maximum. Ce qui relève d’un certains exploit d’ingénierie.

Nous arrivons au terme de notre aventure hardware. Place maintenant à l’officialisation de tout ce qui nous est inconnu à l’heure où j’écris ces lignes : le nom, le prix, le design et les jeux…
Au nom de toute l’équipe MW je vous souhaite un joyeux E3 2017.

Vous pouvez retrouver notre article sur le CPU et le disque dur interne en cliquant ici : CPU et HDD ou sur GPU et la mémoire système.

Rédaction : Twins
Traduction & vulgarisation : Darkfoxx
Correction : Darkfoxx

[Maj] Project Scorpio : le GPU et la mémoire système 2/3

Nous vous proposons une petite série de 3 articles à paraître tout le long de cette semaine, résumant les derniers points abordés par DigitalFoundry sur les entrailles du Projet Scorpio.

 

Au sommaire aujourd’hui, le GPU et la mémoire système.

Nous parlerons aussi cette semaine :

– du système de refroidissement
– et de la consommation électrique

Vous pouvez retrouver notre article sur le CPU et le disque dur interne en cliquant ici : CPU et HDD


LE GPU

Le petit souci de départ :

Le GPU de la Xbox One n’a pas vraiment souffert de grosses lacunes comme d’autres éléments de la console de 2013, il serait injuste de parler de véritable «problème de départ».
Si bien que mise à part une puissance légèrement en retrait face à la console de Sony, il s’agissait bien d’un bon GPU, plutôt équilibré et homogène…

De génération identique à celui de la PS4 (Radeon HD 7870 vs Radeon HD 7790), ses deux seuls défauts furent d’embarquer moins d’unités de calcul (18 contre 12) ainsi qu’une petite faiblesse sur les ROPs (les unités de rendus d’image qui gère l’anti-aliasing ou autre effet de transparence…) au nombre de 16 sur Xbox One contre 32 sur PS4.

La solution sur Scorpio a été de passer à une nouvelle génération de GPU, une base de Polaris 20 / RX 580 (évidemment il s’agit d’une version légèrement améliorée, notamment en terme de fréquence d’horloge, du Polaris 10 / RX 480 qu’on retrouve sur PS4 Pro) qui est customisée par Microsoft.

4 axes principaux à retenir :


Radeon RX 480/RX 580 customisé : Microsoft a modifié la quantité d’unités de calcul (passant de 36 sur cette Polaris 10/Polaris 20 à 44 pour le DevKit et 40 actifs sur la version commerciale).


La fréquence des unités de calcul (CU) : du jamais vu sur console de salon, la fréquence atteint les 1172Mhz (a titre de comparaison la fréquence est à 914Mhz pour la Xbox One S et 911Mhz pour la PS4pro). Cet élément participe grandement à l’atteinte des 6 teraflops promis par Microsoft en juin 2016.


Direct X12 : l’implémentation de commandes d’exécutions de l’API de Microsoft. Totalement inédit, cette intégration permettra des gains de performances graphiques significatifs contrairement à un GPU sans cette implémentation.


L’intégration d’une fonctionnalité de la prochaine gamme de GPU VEGA : appelé le DCC (Delta Color Compression) il permet une réduction importante de la bande passante (essentielle pour l’usage de la 4K native)


LA MEMOIRE SYSTEME

Le (gros) problème de départ :

Initialement sur votre Xbox One actuelle vous profitez de 8Go de RAM DDR3. Cela présente un avantage quant à la gestion de la partie multitâche (grâce à une latence plutôt faible), néanmoins ce choix se transforme en goulot d’étranglement pour la partie purement graphique avec un taux de transfert de seulement 68.3Go/s.

Pour pallier (un tant soit peu) à ce taux de transfert « léger », Microsoft à réutilisé une technique qui a vu le jour sur Xbox 360 (avec 10 Mo de eDRAM) nommée vulgairement ESRAM.

Avec cet ajout de 32mo d’ESRAM (en plus des 8Go de RAM DDR3) les ingénieurs de Redmond ont « solutionné » ce soucis en atteignant les 208Go/s.

Problème réglé ? Pas vraiment.

Il s’avère qu’on est de nouveau face à ce fameux goulot d’étranglement qui a souvent empêché la Xbox One de bénéficier facilement et fréquemment de jeux en 1080p. Il ne faut pas se méprendre, ce n’est pas le GPU qui est fautif mais bien les 32 « petits » Mo d’ESRAM. (Idéalement il aurait fallu 64mo et non pas 32 pour solutionner ce soucis).

Mais soyons honnête, ces 32mo d’ESRAM furent inédit. En effet, on n’avait jamais vu autant de mémoire cache disponible pour le SoC (CPU + GPU) que ce soit sur console ou sur PC. A l’époque doubler ces 32mo aurait représenté un défi impossible pour Microsoft. Ces derniers prenant déjà énormément de place sur le SoC, il aurait été impensable de doubler l’espace nécessaire à cette mémoire. Sans parler du coût qui aurait été étourdissant pour un produit grand public.

Nb : Sur 8Go de RAM DDR3, 5 sont réservés aux jeux. 3 à la gestion de l’OS sur Xbox One.

La solution sur Scorpio a été d’écarter l’ESRAM physique et d’articuler la réponse au problème de départ autour de 3 axes essentiels :

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12Go de RAM en GDDR5 : dont 4Go au service de l’OS ainsi que 8Go dédiés aux jeux. Ce qui est indispensable pour l’atteinte de l’objectif de la 4K native.
Up ! Microsoft, par le tweet de Mike Ybarra vient d’annoncer une optimisation de la gestion mémoire de la Xbox Scorpio, et peut nous affirmer maintenant que cette dernière dispose désormais jusqu’à 9Go de GDDR5 pour les jeux.
Une bien grande nouvelle, très positive pour enfoncer le clou de la 4K !


Bus mémoire de 384 bits : Auparavant de 256 bits (comme sur Xbox One ou encore PS4 Pro), cette rehausse permet un échange de données massif entre le GPU et la mémoire vive, inédit sur console. Là aussi, il s’agit d’un « détail » im-pé-ratif quant à la gestion de la 4K native. Ces 384 bits représentent d’ailleurs la clé de voûte de la bande passante…


La bande passante de 326Go/s : Ce score impressionnant est le résultat de nombreux tests internes de Microsoft. Ces derniers consistaient à déterminer précisément la bande passante idéale pour l’affichage de la 4K native. Il s’avère qu’à partir de 300Go/s le défi était relevé. Les ingénieurs de Microsoft se sont donc payé le luxe d’aller encore un peu plus loin.


Ainsi, cela explique les choix qui ont été faits au sujet de la mémoire système. Pour être tout à fait complet, et revenir sur l’ESRAM, sachez qu’elle n’a pas tout à fait disparu comme j’ai pu l’écrire un peu plus haut. Cependant, elle n’est plus physique mais logicielle (grâce au Giga supplémentaire de RAM pour l’OS ce qui permet son émulation). Cela permet d’assurer une rétrocompatibilité totale (autre promesse de départ du projet Scorpio).


On se retrouve vendredi pour l’ultime partie sur les entrailles du Project Scorpio avant le grand déballage dimanche 11 juin 2017 à 23h.
Rédaction : Twins 
Traduction & vulgarisation : Darkfoxx
Correction : Darkfoxx