¿Por qué Xbox Series X supera a PS5? Estos son todos sus secretos

¿Por qué Xbox Series X supera a PS5? Estos son todos sus secretos

Josep Roca

La Xbox Series X es la consola inicial de la octava generación de consolas de videojuegos, la cual fue lanzada a finales de Noviembre de 2020 y trae consigo un espectacular hardware que la convierten en la consola más potente hasta su fecha de lanzamiento. En este artículo os explicamos sus secretos en cuanto a su hardware y el motivo por el cual el diseño de la consola de Microsoft es el mejor en cuanto a hardware.

Microsoft entro en el mercado de las consolas entre 2001 y 2002 con la primera Xbox, una consola que estaba muy por encima de sus competidoras en el apartado técnico y que heredaba hardware de PC. Casi veinte años más tarde, todas las consolas de sobremesa del mercado siguen la misma filosofía que la Xbox original, pero teniendo cada una su propia personalidad en cuanto al diseño.

El SoC de la Xbox Series X

Xbox Series X SoC

El SoC de la Xbox 360 es un chip creado a medida por AMD para Microsoft, el cual ha sido creado a medida y por tanto es exclusivo de la consola de Microsoft. Se trata de un procesador monolítico de 360 mm2 de tamaño, el cual incluye los siguientes componentes en su interior:

  • CPU basada en la arquitectura AMD Zen 2.
  • GPU a medida basada en la arquitectura RDNA 2 de AMD
  • Aceleradores especializados en ciertas tareas concretas del hardware

Vamos a ir desgranando punto por punto las diferentes partes del SoC de la Xbox Series X en todo este artículo. ya que es la unidad principal que engloba todo el hardware excepto la memoria RAM del sistema y el almacenamiento SSD del mismo.

La CPU de Xbox Series X

Zen 2 Renoir Xbox

La CPU de la Xbox Series X es exactamente la misma CPU que AMD integro en los SoC que lanzaron para portátiles y PCs en el 2020 bajo la marca comercial Ryzen 4000 y cuyo nombre en clave es Renoir. Siendo estos versiones «recortadas» de los núcleos Ryzen 3000 para escritorio. El motivo por el cual lo ponemos entre comillas es porque excepto la cache L3 que ha sido recortada por motivos de espacio, el resto del chip y su funcionalidad se mantiene igual, sin cambios.

Al contrario que su homologa en PlayStation 5, de igual arquitectura, puede funcionar de dos modos distintos:

  • En el primer modo, funciona con el SMT activo y por tanto puede ejecutar 2 hilos de ejecución por núcleo. En dicho modo funciona a 3.6 GHz, por lo que es 0.1 GHz más rápida que su homóloga en PlayStation 5.
  • En el segundo modo, el SMT queda inactivo, pero a cambio cada núcleo funciona a 3.8 GHz. Este modo esta pensado especialmente para los juegos de Xbox One (X) que se ejecutaban en 8 núcleos AMD Jaguar sin soporte multhilo.

El hecho de utilizar la arquitectura Zen 2 supone un salto importante, la nueva CPU no solo duplica en velocidad de reloj a los modelos estándar de Xbox One, sino que además llega a tener más del doble de potencia por ciclo de reloj, suponiendo uno de los saltos más grandes entre generaciones de consolas.

La GPU de Xbox Series X

Gears 5 Xbox Series X

Arquitectura baseAMD RDNA 2 custom
Velocidad de reloj base1825 MHz
Velocidad de reloj BoostNo tiene
Compute Units52
ALUs FP32 por CU64
Potencia en FP3212 TFLOPS
Potencia en FP1624 TFLOPS
Potencia en Int 832 TOPS
Unidades de Texturas208
Tasa de texturizado379.6 GTéxeles/s
ROPS64
Tasa de Relleno116.8 GPíxeles/s
Cache L25 MB
Mesh/Primitive ShadersSi
Variable Rate ShadingSi
Ray TracingSi
Sampler Feedback StreamingSi
Infinity CacheNo

Pese a que comparten la misma arquitectura de base, Microsoft ha tomado un camino completamente distinto al de SONY a la hora de diseñar su consola y escoger la GPU. Mientras que en PlayStation 5 se ha escogido un diseño con menor cantidad de Compute Units en la GPU compensados por una mayor velocidad de reloj, en el caso de Microsoft se ha escogido una menor velocidad de reloj pero una mayor cantidad de Compute Units. Desde nuestro conocimiento la elección de Microsoft es mejor, dado que el consumo aumenta exponencialmente con la velocidad de reloj.

Al ser un diseño único, su configuración en Compute Units no corresponde a ningún modelo en PC, ya que dispone de 52 Compute Units activas funcionando a 1825 MHz, lo que le da unos 12 TFLOPS de potencia de manera continua y sin fluctuaciones. Al igual que PlayStation 5 es un diseño basado en RDNA 2 pero tiene más de dicha arquitectura que su rival directa, la cual solo dispone de RDNA 2 la unidad encargada del cálculo de intersecciones en el Ray Tracing.

La tecnología que AMD y Microsoft no han integrado es la Infinity Cache, lo cual es normal dado ya el gran tamaño del SoC. No podemos olvidar que estamos ante el SoC de mayor tamaño de AMD bajo el nodo de 7 nm de TSMC, ya que el de PlayStation 5 es más pequeño que el de Xbox Series X.

Render Backend + y VRS

RDNA 2 RB+

Las unidades ROPS, las cuales tienen la función de escribir el búfer de imagen reciben el nombre de Render Backends. En RDNA 2 para PC y Xbox se han ganado un + al final del nombre por el hecho que junto a la unidad de rasterizado han sido modificados para realizar el Variable Rate Shading. El cual consiste en agrupar las líneas del Pixel Shader repetidas en una sola para calcularlas como una sola en vez de repetir su cálculo.

La diferencia entre el RB+ de PC y el de Xbox Series X es que el de la consola es una unidad algo recortada, ya que mientras que la de PC puede escribir hasta 128 pixeles de 32 bits por ciclo de reloj, 128 ROPS, en la versión de consola la cosa se queda en 64. Por lo demás la funcionalidad del Variable Rate Shading esta intacta y es una de los elementos diferenciales con los que Microsoft saca pecho cuando habla de su nueva consola.

RAM en la Xbox Series X

GDDR6 Xbox Series X

Las consolas Xbox siempre han utilizado un sistema UMA, por lo que tenemos toda la memoria en un mismo pozo, esta vez compuesto por 10 chips de memoria GDDR6 de capacidades asimétrica, ya que aunque su bus de 320 bits a 320 bits a 14 Gbps, 560 GB/s de ancho de banda no nos encontramos con una configuración de 10 GB o de 20 GB, lo cual sería lo habitual si hablásemos de hardware de PC, sino 16 GB, ya que combina diferentes chips de 1 y 2 GB.

Aunque nos encontramos fuera del área de la GPU, tenemos que aclarar que en el caso de las arquitecturas RDNA 2 la cantidad de particiones de la cache L2 es directamente proporcional a la cantidad de canales de la GDDR6 en el sistema. Dado que la GDDR6 es de 2 canales por chip de memoria y tenemos 10 chips entonces hablamos de 20 canales y particiones de cache en la GPU.

Con tal de evitar contenciones, o conflictos en el acceso a la RAM entre la CPU y sus clientes y la GPU y sus clientes, la capacidad de 16 GB es dividida en dos bloques distintos,

Los 16 GB de memoria se dividen en dos bloques distintos, uno de 6 GB y el otro de 10 GB, a los que se accede con las siguientes condiciones las siguientes condiciones:

 Canal 1Canal 2Total
Área 1: 10 GBCanal 1GPU a 280 GB/sCanal 2GPU a 280 GB/sTotal560 GB/s
Área 2: 6 GBCanal 1CPU a 56 GB/sCanal 2GPU a 280 GB/sTotal336 GB/s

El motivo por el cual la CPU accede a solo 56 GB/s tiene que ver con la forma en la que dentro de las arquitecturas Zen la unidad llamada UMC accede a la memoria RAM, siempre lo hace a la velocidad del memclk * 32 bytes/ciclo. Dado que el memclk de la GDDR6 es 1/8 de los Gbps, esto significa que funciona a 1.75 GHz, lo que da un ancho de banda de 56 GB/s cuando la CPU a través del UMC hace uso de dicho canal.

Aceleradores en el SoC de Xbox Series X

Xbox Aceleradores

Un acelerador es una unidad pensada para hacer un trabajo concreto y liberar a un procesador más complejo de dicha tarea, hay dos clases de aceleradores:

  • Función fija: son aquellos que no son programables, realizan la función siempre de la misma manera. Debido a su simpleza son los que menos espacio ocupan y menos consumen, pero su falta de versatilidad supone que su rendimiento es estático.
  • Procesadores de propósito especializados: Se trata de pequeñas CPU pensadas para ejecutar un microprograma, suelen ser microcontroladores dentro del procesador con su propia memoria de instrucciones y por tanto con diseño tipo Harvard, algunos pueden tener acceso a la memoria.

En Xbox Series X tenemos una serie de aceleradores, los cuales pueden tener acceso a uno de los dos pozos de memoria RAM antes descritos o a ambos al mismo tiempo.

AceleradorEspacio de memoria
AceleradorDMA#0Espacio de memoriaAmbos
AceleradorDMA#1 +LZ EncodeEspacio de memoriaAmbos
AceleradorDMA#2 ´LZ DecodeEspacio de memoriaAmbos
AceleradorDMA#3Espacio de memoriaAmbox
AceleradorDSPs de AudioEspacio de memoriaCPU
AceleradorVNCEspacio de memoriaGPU
AceleradorControlador de pantallaEspacio de memoriaGPU
AceleradorPluto (Seguridad)Espacio de memoriaCPU
AceleradorCódec SSDEspacio de memoriaAmbos

La organización de estos es la misma que la de de Xbox One, pero el más importante de ellos es el encargado de gestionar el acceso al SSD, llamado coloquialmente por Microsoft como Velocity Engine, el cual implementa la tecnología DirectStorage de Microsoft.

SSD y Velocity Engine

SSD Interno Xbox Series X

Microsoft ha tomado otro camino distinto para el SSD, en vez de diseñar su propia unidad ha decidido instalar una unidad del tipo M.2 2230, la cual utiliza un bus de 2 líneas PCI Express 4.0 para acceder. Lo que le da un ancho de banda de 2.4 GB/s, pero utilizando el compresor y descompresor de datos en el SoC puede alcanzar los 4.8 GB/s de ancho de banda. La unidad como se puede ver en la fotografía al contrario que el SSD de PlayStation 5 no esta soldado a la placa base y pese a ser más lenta tiene una mayor capacidad de almacenamiento al traer 1 TB.

Almacenamiento Seagate para Xbox Series X

Para ampliar el almacenamiento, Microsoft no ha optado por unidades M.2 sino por tarjetas de memoria CFExpress modificadas, las cuales traen en su interior un disco M.2 de 1 TB de capacidad. Estas tarjetas utilizan las otras dos líneas PCI Express asignadas al SSD y por tanto sus capacidades de acceso son iguales a las de la unidad principal. ¿La contrapartida de ello? Al ser una unidad única Microsoft va a controlar el precio muy fuertemente y dado que es necesario el almacenamiento creemos que Microsoft podría capitalizar su consola en ese sentido.

Velocity Architecture y Sampler Feedback

Xbox Velocity

La unidad encargada de gestionar el acceso al SSD es el Velocity Engine, ya que sin él sería necesario utilizar varios núcleos de la CPU para descomprimir los datos. Si en vuestro PC la CPU se ahoga por descomprimir a una tasa de unos cuantos cientos de megas, imaginaos con tasas de gigas. Es por ello que todas las consolas de nueva generación tienen unidades especiales dedicados a dicha tarea dentro del SoC principal de cada una de ellas.

En el caso del Velocity Engine, este es compatible con la API DirectStorage y esta pensado para aplicar el Sampler Feedback Streaming, el cual consiste en que los desarrolladores a la hora de cargar una textura que versiones de la misma se van a cargar y cuales no, para evitar así la carga en la RAM de datos superfluos y por tanto innecesarios.