次世代Xbox主机的灵魂，官方详解Xbox高速架构

Xbox Series X 的一些硬件情况早已公布。虽然有着超强性能的 SoC 这枚心脏，但官方钦定的次世代 Xbox 主机灵魂——“Xbox 高速架构”（Xbox Velocity Architecture，简称XVA）一直有点犹抱琵琶半遮面的感觉。今日 Xbox 项目主管杰森·罗纳德（Jason Ronald）发表长文正式揭开其神秘面纱。

现代游戏需要海量数据来创造出具有真实感的游戏世界供玩家探索。为了让处理器发挥出最大性能，通常所有的数据都会预先从硬盘载入到内存当中。愈发广阔、生动的开放世界就愈发需要更多的数据，比如环境网格数据、高多边形的角色模型、高分辨率材质、动画数据、音频和视频资源文件等等。

尽管现代游戏所使用的游戏引擎和中间件能让游戏数据从本地硬盘载入到内存，关卡设计师仍然经常被迫设计一些狭窄的通道、过道或电梯之类的场景来配合性能受限的传统硬盘和 I/O 流水线。这些小场景就是用来在后台不断载入新素材并让玩家保持沉浸感的方法。微软在与开发者讨论次世代作品和现今作品遇到的阻碍后，Xbox 高速架构应运而生。

Xbox 高速架构由四部分组成：定制 NVMe SSD、硬件加速解压模块、直通存储 API 层、取样反馈流（Sampler Feedback Streaming，简称SFS）。在这种架构下，开发者能够迅速直接地底层访问 SSD 上超过 100GB 的游戏文件。

可在不同游戏的过程当中来回切换的技术“快速恢复”（Quick Resume）也是基于 Xbox 高速架构的技术创新。

定制 NVMe SSD

定制 NVMe SSD 是该架构的基石，容量 1TB，原生 I/O 速度为 2.4GB/s，是 Xbox One 的 40 倍不止。传统的 PC 平台 SSD 通常会因为过热导致性能下降。这枚定制的 SSD 专为稳定性能设计，能够一直保持其最高速度，而不是峰值性能。开发者能够从头到尾获得可靠的 I/O 性能表现，从而摆脱本世代的壁垒。今后将单独售卖的存储扩展卡也有着相同的稳定性能表现，无需担心会有差异。

值得一提的是，内置的 SSD 看起来是可拆卸的，外观与 Surface Pro X 等设备所使用的 SSD 类似。

硬件加速解压模块

游戏文件通常是经过压缩后提供给玩家下载，缩短下载时间以及减小硬盘占用。这样在调用时自然就需要一定的性能做解压操作。硬件加速解压模块就专门为此而设计，节省了大约 4 颗 Zen2 CPU 核心的性能。该模块支持业界标准 LZ 解压，以及一个全新的、专为材质数据设计的 BCPack 算法。两种方法可并行使用来使得效益最大化。假设压缩比为 2:1 的话，Xbox Series X 就能为游戏提供 4.8GB/s 的 I/O 速率，接近本世代主机的百倍速度。

直通存储API

电脑系统标准文件 I/O 的 API 已经沿用了超过 30 年之久，即便存储技术已经发生了天翻地覆的改变，但在这一层仍未有着多少变化。通过对游戏数据获取方式以及 SSD 技术的分析，微软意识到他们需要对底层 API 进行大幅度的翻新，由此诞生了直通存储 API。它能把更多控制权交给开发者来使用，比如用于建立多条 I/O 队列、优先权控制和最小化 I/O 延迟等等。直通存储 API 封装在 DirectX 标准当中。

取样反馈流

基于以上三个技术，取样反馈流这项技术才得以诞生。游戏材质通常会随着与玩家角色距离远近来动态改变其细节和分辨率。然而存储各种级别的材质数据需要消耗大量的内存空间，即便是远处低质量的物体同样要把高质量的数据载入到内存当中。

Xbox 团队很早就注意到了这个问题，在本世代的 Xbox One X 的 GPU 中内置了一枚特殊硬件用于分析材质内存使用率。最后团队发现 GPU 经常获取的数据只占内存已载入数据的三分之一。一个场景经常包含了数千种不同材质，这种效率低下的运用方式直接导致了内存使用率的低下，以及大量 I/O 资源的占用。

取样反馈流就是让 GPU 按需载入所需材质，直到请求新数据时，再将游戏数据载入至内存当中，由此带来了接近 2.5 倍的 I/O 和内存使用效率的提升。取样反馈流显著释放出了更多内存和 I/O 资源供开发者使用。

《战争机器》开发商 The Coalition 曾盛赞取样反馈流将改变游戏规则。

微软和索尼都不约而同地在次世代主机的 I/O 系统上投入了大量资源去研发和改进现有体系，说明这确实是很多开发者翘首以盼的事情。对于广大玩家而言，我们只需等待开发者如何在新的平台新的技术下发挥出他们的奇思妙想就可以了。