Xbox One 系統處理晶片概要整合豐富影音專屬處理功能

JOHN喵很大 · 發表於 2013-8-28 09:51:44

微軟 8 月 26 日在美國史丹佛大學舉辦的半導體晶片年度會議「Hot Chips 25」中，公布了新主機「Xbox One」的系統處理晶片概要。

　　Xbox One 採用由 AMD 提供的系統整合晶片（SoC），內含 8 核心 x86-64 處理器與 DX11.1+ 繪圖核心，內嵌 32MB eSRAM 高速記憶體與 8GB DDR3 主記憶體。南橋晶片負責系統軟體用快閃記憶體、硬碟機、BD 光碟機、HDMI 影音輸入、Wi-Fi 無線網路與 Kinect 感測器的連接。

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2013-8-28 09:41 上傳

Xbox One 系統架構圖

Xbox One 處理晶片尺寸 363mm2，採台積電 28nm 高效能行動製程（HPM）生產，電晶體數 50 億個，內建 47MB 記憶體（※），節能設計最高可將電力消耗壓低至全速運作時的 2.5%。

※ 除了 32MB eSRAM 與 4MB L2 快取之外，其餘 11MB 記憶體分配未明

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Xbox One 系統處理晶片

Xbox One 處理晶片採用基於 AMD APU 架構加以大幅訂製化的設計。主記憶體部分採用 4 個 64bit 通道共 256bit 的匯流排連接 8GB DDR3 2133 記憶體，提供 68GBps 的頻寬。另外還內嵌 32MB eSRAM 高速記憶體，分為 4 組 8MB 區塊，各以 256bit 匯流排連接，提供最小 109GBps、最大 204GBps 的頻寬。GPU 可透過專屬記憶體控制器全速存取主記憶體與內嵌記憶體。不過如果要維持 CPU 快取一致性的話，則必須透過 CPU 記憶體控制器存取，頻寬限制在 30GBps。

　　除了 CPU 與 GPU 之外，Xbox One 處理晶片還整合 15 個特殊用途輔助處理器來分散 CPU 與 GPU 的處理負擔，其中包括音效處理器、影音輸入處理器、影音輸出縮放混合處理器、影音編碼 / 解碼處理器、LZ77 非失真壓縮處理器、MJPEG 解碼處理器...等。所有處理器都能透過主從輸出入記憶體管理單元（Host-guest IO MMU）來共享記憶體且維持分頁表（Page Table）的同步。

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Xbox One 系統處理器架構

Xbox One 系統處理器的 CPU 採用 8 個 AMD 節能 CPU 核心「Jaguar」。每個核心俱備 32KB L1 指令快取與 32KB L1 資料快取。每 4 個核心組成 1 個模組，每個模組共享 2MB L2 快取。

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Xbox One 系統處理器的中央處理器（CPU）部分

Xbox One 系統處理器的 GPU 核心支援 DirectX 11.1+，配備訂製的繪圖與通用運算指令處理器各 2 組（共 4 組），以強化運算單元的利用效率。具備 768 個串流處理器，在 853MHz 的運作頻率下可提供 1.31TFLOPS 的浮點數運算效能、41Gtps 的材質貼圖處理效能與 13.6Gpps 的像素填充率，反推可知該 GPU 具備 48 組材質貼圖單元（TMU）與 16 組光柵操作管線（ROP）。

※ 1.31TFLOPS = 每秒 1 兆 3100 億次浮點數運算

※ 41Gtps = 每秒 410 億個紋素（Texel）

※ 13.6Gpps = 每秒 136 億個像素（Pixel）

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