Xbox Series X erklärt: Was ist die Velocity Architecture?

Es gibt mal wieder einen Begriff rund um die Xbox Series X, welcher für etwas Verwirrung sorgt. Dieses Mal geht es um die Velocity Architecture der Xbox Series X, die viele Fragen aufwirft, welche ich versuche in diesem Beitrag etwas näher zu erläutern. Denn hinter diesem Marketing-Begriff stecken einige nützliche Eigenschaften der neuen Konsole, welche die Art wie wir Spielen teils drastisch verändern werden.

Xbox Series X Velocity Architecture

Im Endeffekt beschreibt der Begriff eine Eigenschaft der Xbox Series X, die von vier verschiedenen Techniken, welche Microsoft explizit für die neue Konsole entwickelt hat, um vor allem eins zu erreichen: Geschwindigkeit. Und das in jedem Bereich. Keine oder weniger Ladezeiten, ist das Hauptversprechen der Xbox Velocity Architektur, was sich übrigens auch einfach mit Architektur für Geschwindigkeit übersetzen ließe. Das Beste an diesem Beitrag? Ich habe direkt vier weitere Marketing-Begriffe, die ich erklären kann, die alle zusammen dann den Hauptbegriff erklären. Spaß!

Maßgeschneiderte NVMe-SSD

Den Teil kann ich recht schnell abhaken, da ich zur SSD der Xbox Series X bereits einen eigenen Beitrag geschrieben habe. Für die Interessierten, NVMe ist eine Abkürzung für NVM Express. Super! Dann wäre das ja geklärt. Sucht man etwas weiter findet man, dass der NVM-Teil »nonvolatile memory« bedeutet, also nichtflüchtiger Massenspeicher. Bringt uns nicht weiter, also lassen wir das. Aber es sollte mal erwähnt werden.

Auf jeden Fall bedeutet das, der Speicher der Xbox Series X ist schnell. Sehr schnell sogar. In Zahlen: 40 Mal schneller als der Speicher der Xbox One X und kann somit 2,4 GB pro Sekunde bewegen, das ist etwas mehr als eine DVD alle zwei Sekunden. Und im Gegensatz zu herkömmlichen SSDs hat man darauf geachtet, dass diese Leistung konsistent bleibt, denn diese Speicher haben eine extreme Abwärme. Wird eine NVMe zu heiß, dann drosselt sie runter und wird langsamer. Das passiert bei der Lösung von Microsoft nicht. Außerdem ist der proprietäre Erweiterungs-Slot auf der Rückseite der Xbox Series X so gebaut, dass man eine externe NVMe verbinden kann, welche exakt dieselbe Leistung bietet. Vorbei sind die Zeiten von externen Speichern, durch welchen die Spiele langsamer werden – oder eben schneller. Nunja.

Hardware-beschleunigte Dekompression

Hier haben wir mal keine Buzzwords, sondern tatsächlich eine Beschreibung was hier passiert. Komprimierte Daten werden mit Hilfe der Hardware dekomprimiert. Soweit ist das vermutlich klar. Aber jetzt stellt sich die Frage, wer macht es sonst, wenn es nicht die Hardware macht? Einfach gesagt andere Hardware. Für alles, was keine eigene Hardware macht, arbeitet der Prozessor, aka die CPU eines Computers. Das nimmt anderen Prozessen natürlich Leistung weg und das ist bei einer Spielekonsole recht unpraktisch, wenn Spiele möglichst viel der Leistung nutzen können sollen. Microsoft beschreibt es so, dass vier Prozessorkerne der Series X mit dem beschäftigt wären, was ihr eigener »LZ-Dekompressor« nun macht. Bei „nur“ acht Kernen wäre das mal eben 50% der gesamten Konsolen-Leistung.

Dafür hat man eben einen eigenen Prozessor entwickelt, der nur das eine kann: Dekomprimieren. Ein Ansatz der den meisten wohl in Fällen einer Grafikkarte oder eines Grafikchips bekannt ist. Die CPU kann in der Theorie alles, was eine Grafikkarte kann, nur ist sie unfassbar langsam darin. Das gleiche ist nun auch bei dem LZ-Dekompressor der Fall, der einfach das macht, was sonst die CPU macht, nur ist er darauf spezialisiert was er machen soll und ist folglich schneller und effizienter. Das kennt man auch von Apples iPhone, welches so viele kleine spezielle Prozessoren für verschiedene Bereiche hat, dass der Akku ohne diese keine Stunde halten würde.

Microsoft selbst sagt, man schafft hier eine Kompression mit einem Verhältnis von 2:1. Ein Spiel welches 100 GB Speicherplatz benötigt, hat also mal eben 50 GB auf der SSD und wird während des Spiels „entpackt“. Das führt dazu, dass aus den 2,4 GB pro Sekunde mal eben 4,8 GB pro Sekunde werden und somit haben wir in Kombination mit der schnellen SSD in einer Sekunde eine gesamte DVD verarbeiten können und dann noch etwas Zeit übrig haben.

Neue DirectStorage API

Der Teil ist nun etwas schwammiger, da Microsoft selbst nur erklärt, dass Entwickler nun neue Schnittstellen haben, um Dinge zu priorisieren. Im Endeffekt ermöglicht die neue DirectStorage API deutlich feineren, schnelleren und genaueren Zugriff auf die SSD und somit nochmal deutlich mehr Optimierung für Ladezeiten und Co, was halt heißt dass aus den 4,8 GB pro Sekunde nochmal mehr rausgeholt werden kann, weil keine unnötigen Daten angefragt werden müssen.

Was das alles genau bedeutet, wird man in den kommenden Monaten sehen, wenn Entwickler mehr Informationen bereitstellen, wie ihnen das bei der Arbeit hilft. Ich selbst kann als Entwickler auf jeden Fall sagen: Eine neue API mit mehr und besseren Möglichkeiten führt im Endeffekt immer zu einer deutlich effizienteren Software.

Sampler Feedback Streaming (SFS)

Und da kommen wir schon zum abstraktesten Teil der Namen. Da die Vorgehensweise allerdings auch maximal abstrakt für alle ist, die sich noch nie mit Spieleentwicklung beschäftigt haben, passt das ganz gut. Ich versuche das mal so einfach wie möglich zu erklären.

Zu allererst möchte ich anmerke, wie begeistert ich bin, wie Microsoft hierauf gekommen ist. Man hat in die Xbox One X einen Chip implementiert, welcher permanent analysiert wie Spiele geladen werden. Dabei festgestellt, dass beim Laden der Texturen unfassbar ineffizient vorgegangen wird und daraufhin den Grafikprozessor der Xbox Series X so angepasst, dass dieser denselben Fehler nicht mehr macht. Lässt sich übrigens in den Bereich der Telemetrie-Daten einordnen, die beim Release von Windows 10 so ein großes Thema waren. (und nach wie vor nichts Negatives sind, wie man an diesem Beispiel sieht)

Also was ist los? Vereinfacht gesagt, gibt es verschiedene Stufen von Texturen (die Mipmaps genannt werden, aber den Begriff lasse ich im weiteren Text aufgrund der Komplexität raus). Für Elemente die weiter weg sind, lösen diese Texturen sehr niedrig auf, für die Elemente die weiter vorne sind, lösen sie hoch auf. Ist allgemein als »LoD« bekannt, was die Abkürzung für »Level of Detail« ist (zu Deutsch: Detailgrad). Dazwischen gibt es noch einige Stufen mehr, je nachdem wie viele die Entwickler bereitstellen wollten. Microsoft hat nun festgestellt, dass weniger als ein Drittel der im geladenen Texturen im Schnitt verwendet werden.

Das ist natürlich unheimlich verschwenderisch wenn man bedenkt, dass pro Szene im Spiel mehrere Tausend Texturen geladen werden. Bei der Xbox Series X kommt dafür nun das Sampler Feedback Streaming zum Einsatz, welches nur die Teile in den Speicher lädt, welche wirklich gerade benötigt werden und somit sehr viel Raum schafft, um andere Daten zu laden. Inwieweit das komplett automatisch passiert oder die Entwickler hier was zu beisteuern müssen, wird leider nicht erwähnt.

Was allerdings erwähnt wird ist eine weitere Zahl, die auf die restlichen oben drauf kommt. Denn die Nutzung der SSD ist für diesen Bereich nun spontan 2,5 mal effizienter als vorher. Aka schneller. Und wenn wir jetzt mal alle Zahlen zusammen nehmen, haben wir eine Grundgeschwindigkeit von 2,4 GB pro Sekunde. Das wird die Möglichkeit der Komprimierung im Format 2:1 auf 4,8 GB angehoben. Und dann kommt noch eine bessere Effizienz dazu, wodurch wir diese nochmal erhöhen können und somit auf 12 GB pro Sekunde kommen.

Das ist natürlich das absolute Optimum und wird in der Form nur von sehr ambitionierten Entwicklern erreicht werden, aber hier liegt sehr sehr viel Potential, um mit fortschreitendem Alter der Konsolen wieder deutlich beeindruckendere Spiele zu zeigen. Die 2,5 fache Effizienz kommt übrigens auch dem Arbeitsspeicher zugute, in dem nun eben weniger Daten liegen, die für andere Elemente verwendet werden können.

Neue Möglichkeiten durch intelligentes Design

Nachdem man in der aktuellen Konsolengeneration auf Seiten von Sony und Microsoft nicht viel mehr gemacht hat, als einen leicht optimierten PC auf den Markt zu schmeißen, haben sich beide Firmen in der kommenden Generation richtig ins Zeug gelegt. Die Hardwarespezifikationen sind das eine, die Optimierung das Andere. Das sieht man immer ganz gut an Vergleichen zwischen Android und iOS. Mit deutlich weniger Leistung (in Zahlen) kann iOS um ein Vielfaches besser performen, als Android-Geräte aus demselben Preissegment mit deutlich höheren Zahlen.

Daher ist auch dieser Konsolenkrieg, der gerade wieder ausbricht, etwas sehr unsinnig. Sony hat die schnellere SSD in reinen Spezifikationen, dafür ist die Xbox Series X in allen anderen Bereichen teils deutlich darüber. Alles führt aber nicht an den Optimierungen vorbei. Spezielle Prozessoren, Schnittstellen und einfache Software-Optimierungen können das ganze Bild schnell drehen. So kann man derzeit eigentlich nicht sagen, wer die schnellere Konsole hat. Man kann nur davon ausgehen, dass es in der Theorie Microsoft sein müsste. Aber wir werden sehen.

Solche Späße wie Quick Resume der Xbox Series X sind übrigens auch auf die Velocity Architecture zurückzuführen. Um mal ein praxisnahes Beispiel zu nennen, warum das fantastisch ist. Meine Frau und ich spielen beide an der Xbox One. Wenn einer von uns beiden nun aufhören muss und nicht speichern kann, dann gibt es derzeit nur eine Sache die wir tun können: Sagen, dass die andere Person nichts weiteres auf der Xbox One starten darf. Das fällt durch Quick Resume weg, weil bis zu 6 Xbox Series X Spiele zwischengespeichert werden können.

100 GB Low Level Access

Eine Sache möchte ich noch erwähnen, die mir gerade in den Sinn kam, als ich die 6 Spiele für Quick Resume erwähnt habe. Microsoft erwähnt immer wieder 100 GB, welche für den Low Level Access, also dem sehr hardwarenahen und somit schnellen Zugriff, zur Verfügung stehen. Daher kommen aller Voraussicht nach auch die 6 Spiele, die man zwischenspeichern kann. Die Xbox Series X hat 16 GB Arbeitsspeicher und 6×16 ist 96 GB. Womit noch 4 GB übrig bleiben und zumindest noch das ein oder andere kleine Spiel der letzten oder vorletzten Generation zusätzlich Platz hätten.

Was mich bei diesen 100 GB interessiert ist hier, ob es sich hier um eine zusätzliche Speichereinheit handelt oder ob 100 GB von der 1 TB SSD abgezwackt werden. Das wäre gerade daher interessant, weil Sony seine PS5 mit 825 GB bewirft. Wenn man bedenkt, dass 1TB umgerechnet nur  931,32 GB sind, würden 100 GB weniger diese 825 GB von Sony schon verdammt nahe kommen. Es ist also gut möglich, dass Sony hier einen ähnlichen Ansatz geht. Das werden wir vermutlich aber erst nach Release der Xbox Series X erfahren.

Und jetzt schließen wir den Beitrag noch kurz mit einem Video aus dem Beitrag von Microsoft ab, aus welchem ich einige der neuen Informationen her habe.

4 Kommentare

  1. Der Beitrag ist ja wieder mal großartig geschrieben. 👍
    Allerdings qualmt mir jetzt der Kopf, von den ganzen technischen Daten. Aber im Endeffekt habe ich alles sehr gut verstanden, da du das super erklärt hast.

    Das beste Beispiel mit Android und iOS. iOS ist sofort beim Start da, Android braucht dann immer noch ein bisschen. Genau das gleiche mit dem Aufbau der Seiten. iOS ist auf dem Punkt da, Android, braucht wieder. Daher würde ich, wenn ich mich für ein System entscheiden müsste, immer wieder iOS nehmen. Es läuft flüssig und blitzschnell. Habe so viel Freude damit, ob iPhone oder iPad.

    Über die Leistung vom PC will ich erst gar nicht sprechen. Es gibt zwar schon gut aufgerüstete Gaming-PCs, aber um solche Technologie dort einzubauen, wie Microsoft jetzt mit der neuen Generation der Xbox vorhat, wird noch viel Wasser dem Bach entlangfließen. Außerdem bin ich ein Konsolen-Kind. Da kann sonst was im PC für Technologie stecken, ich spiele lieber an der Konsole. 😁

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    • Am PC wird man mittelfristig immer mehr Leistung haben. Allerdings zahlt man dann eben auch alleine für die Grafikkarte so viel, wie für eine komplette Konsole. Es hat durchaus Vorteile am PC zu spielen, aber ich bin einfach raus aus der Phase, in der ich diese Vorteile benötige. Besonders da ich im Wohnzimmer am Fernseher zocken möchte und nicht am Schreibtisch. Es gibt natürlich diverse Lösungen, das mit einem PC zu ermöglichen, aber ich möchte weder viel Zeit in ein solches Setup investieren, noch einen PC im Wohnzimmer stehen haben. Besonders da ich den ganzen Tag am Rechner arbeite, da möchte ich etwas Distanz zwischen Arbeit und Hobby haben ^^

      Aber die Grafikleistung der kommenden Konsolen dürfte etwas geringer sein, als aktuelle Top-Grafikkarten. Dafür punkten die Konsolen im restlichen Teil der Hardware für eine Weile. Und dazu kommen eben die Optimierungen von Microsoft und Sony und natürlich auch die Möglichkeit für die Spiele-Entwickler genau auf diese Hardware zu optimieren.

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  2. Ich bin spät dran, aber immerhin. Danke schön für das verständliche Erklären der ganzen Fachbegriffe. Da kann einem als Laie schon mal der Kopf schwirren, wenn man nicht viel damit zu tun hat. Du hast’s verständlich aufgedröselt.
    Allerdings musste ich beim Satz mit iOS und Android aus demselben Preissegment schmunzeln. Aber stimmt, es gibt mittlerweile auch hochpreisige Androidgeräte. Ich verstehe, was du meinst, habe aber persönlich den Eindruck, dass die, ich nenn es jetzt mal Smoothness, auf iOS mitunter auch geschickt durch weiche Übergangseffekte erreicht wird. Das erste, was ich auf einem neuen Android Gerät (in meinem Fall in einem um Welten niedrigeren Preissegment) immer gleich deaktiviere. Ich mag kein Blingbling, wenn ich drücke, will ich jetzt eine Aktion. Aber das ist ein anderes Thema.
    Um auf die Konsolen zurück zu kommen: Ich liebe Konsolen und finde es toll, was hier auf die Beine gestellt wurde, von Sony, wie von Microsoft. Wo letztes Mal ein paar Dinge, in der vermeindlich letzten Runde der Konsolen, nur halbherzig gelöst wurden, scheint man sich dieses Mal richtig ins Zeug gelegt zu haben und wir dürfen uns auf zwei tolle Geräte freuen.
    Ein Dorn im Auge ist mir als permanenter Einzelspieler (oder mal lokal mit den Kids) weiterhin die Online Entwicklung (und die damit verbundene Überfrachtung des Dashboards). Der Vorteil der Konsolen autark zu laufen, ist aufgrund der Datengrößen lange vorbei und die Grenzen zwischen Konsole und PC verschwimmen immer mehr. Ich hoffe inständig, dass Microsoft nicht den Weg einschlägt, die Series X Nutzer mit lieblosen Portierungen abzuspeisen, um ihrem PlayAnywhere und dem systemübergreifenden GamePass gerecht zu werden. Sie haben ein tolles, neues System in der Hand und ich wünsche mir einfach auch konsolenexklusive Spiele, die den schwarzen Turm im Wohnzimmer rechtfertigen. Abseits von den üblichen Verdächtigen wie „bequeme Couch“ oder „großer Bildschirm“. Von der Seite betrachtet sehe ich Sony weiterhin als Gewinner, auch wenn mir das Microsoftpendant technisch und optisch auf jeden Fall mehr zusagt. Die PS5 ist einfach unglaublich hässlich und zu groß, dass ich sie im Wohnzimmer irgendwo in TV-Nähe verstecken könnte. Aber das ist meine persönliche Meinung.

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    • Ich denke mittlerweile kann man Sony und Microsoft in ihrer Strategie nur noch schwer vergleichen. Auch Nintendo ist in einem eigenen Bereich unterwegs.

      Nintendo: Hochwertige Spiele für die ganze Familie (Zumindest die Exklusivtitel von Nintendo sind dann doch eher auf die ganze Familie zugeschnitten, ob Single- oder Multiplayer)
      Sony: Fantastische Welten in Singleplayer-Spielen mit meist kurzer Spieldauer, dafür aber einer heftigen Story. Leider mittlerweile auch sehr brutal.
      Microsoft: Multiplayer-Spiele mit Ausrichtung auf Langzeitspaß oder eigentliche Singleplayer-Spiele mit der Möglichkeit sie zusammen zu spielen. Gerade letzteres sagt mir meist zu.

      Wenn man alles davon mag, kommt man um alle drei Konsolen kaum herum. Außer man hat einen PC, der allerdings dann auch eher so teuer ist, wie alle drei Konsolen zusammen. Dann kommt man ohne Xbox aus. Was eben auch eine der Stärken (aber zeitgleich auch Schwächen) der Xbox ist. Man kann spielen wo man will (Zu einem gewissen Grad). Das heißt eben auch, dass nicht so extrem optimiert werden kann, wie bei Sony und Nintendo. In meinen Augen der Hauptgrund für die enorme Leistung der Series X. Das muss man kompensieren.

      Aus klassischer Gamer-Sicht fände ich Sonys Ansatz vermutlich auch besser. Ich mag diese cineastischen linearen Storys allerdings nicht so gerne, daher holen mich die meisten der Exklusivtitel nicht unbedingt ab.

      Und ja. Das Design der PS5… Uff. Ich komm einfach nicht drüber hinweg 😅

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