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Microsoft ha sempre tenuto aggiornati gli utenti su quelle che saranno state le caratteristiche tecniche della nuova console di punta della casa: Project Scorpio, ma è giunto il momento di fare il punto della situazione. Non a caso il direttore di Digital Foundry, Richard Leadbetter, è stato invitato dalla casa californiana per un’anteprima sulle potenzialità dell’hardware di Project Scorpio, che d’ora in poi abbrevierò spesso in solo Scorpio, attraverso l’uso di un modello di prova ancora non definitivo.

Introduzione

La console è stata annunciata all’E3 del 2016 in contrapposizione alle varie voci di corridoio che vedevano in produzione ormai da tempo di una Playstation 4 Neo, poi ribattezzata Pro, che avrebbe rappresentato un leggero passo in avanti in termini tecnici rispetto alle attuali PS4 e Xbox One senza tuttavia aprire il via alla nona generazione di console.

Le parole d’ordine di questa nuova macchina erano state fin da subito 4K e maggiore potenza hardware, premesse che con i vari annunci sulle caratteristiche tecniche, divulgate abbastanza regolarmente da Microsoft, ha dimostrato di poter mantenere.

Dopo il mezzo passo falso compiuto con Xbox One e le recenti discutibili strategie di mercato sulla distribuzione di tutti i videogiochi anche su Windows 10, Project Scorpio sembra decisamente il passo avanti che in molti si aspettavano, arrivando forse ad eguagliare in fatto di qualità la Xbox 360 all’epoca della sua uscita. Infatti se la Xbox 360 poteva essere considerata un’ottima console quando arrivò sugli scaffali di tutto il mondo, lo stesso non si poteva certo dire delle console di ottava generazione che venivano lanciate già obsolete in campo hardware sul mercato video ludico.

Informazioni generali

Il direttore di Digital Foundry ha potuto incontrare direttamente le persone che sono attualmente al lavoro su Project Scorpio, oltre al P3 Phil Spencer, avendo accesso quasi senza limiti nonostante lo sviluppo sia ormai in uno stadio molto avanzato. Come era già prevedibile, anche secondo Richard Leadbetter, la nuova console si porrà come un prodotto di qualità superiore riservato a quei pochi videogiocatori che vorranno avere un’esperienza migliore rispetto alla media. Essa non sostituirà l’attuale Xbox One, ma gli si affiancherà come ammiraglia, similmente a quanto accade nel mondo delle automobili.

Alla maggior parte delle domande del direttore di Digital Foundry i dipendenti della Microsoft hanno risposto con un “non posso parlarne” o con un “non lo so”, dal momento che su alcuni temi caldi vige ancora un certo livello di riservatezza prima del lancio sul mercato. Indicativamente comunque, in base a quanto visto durante la visita, molti interrogativi come: “Quanto costerà?”, “Quanto sarà grande?”, “Che forma avrà?”, “Che genere di giochi dobbiamo aspettarci?” e così via, hanno avuto una mezza risposta.

Possiamo infatti avere un’idea del costo di base che avrà questa console rapportandoci direttamente al costo di lancio della sua attuale concorrente, cioè Playstation 4 Pro. La PS4 Pro è stata venduta il primo giorno a 399$, da noi in Italia a 409,99€. Project Scorpio ha un processore più potente (che rappresenta la parte più costosa di ogni console), 4 GB in più di memoria, un disco rigido più veloce, un lettore Ultra-HD e Blu-ray e un sistema di raffreddamento allo stato dell’arte (attualmente presente solo nelle Geforce GTX 1080 e 1080 Ti). Considerando tutte queste prerogative il costo di Scorpio dovrebbe aggirarsi intorno ai 499$, secondo Leadbetter, ma dobbiamo aspettarci un ulteriore incremento del prezzo sul nostro territorio nazionale così come già avvenuto per PS4 Pro. Personalmente reputo più rosee del previsto le previsioni di Digital Foundry, ma ne sapremo di più solo nel quarto quadrimestre di quest’anno.

Project Scorpio

Microsoft si è sbilanciata poco anche sulla domanda riguardante il nome con cui verrà venduto il nuovo prodotto; è stata solo confermata la stretta connessione tra la famiglia Xbox One e Project Scorpio. I videogiochi saranno venduti sempre sotto l’etichetta Xbox One senza differenze per quanto concerne il gameplay, ciò ci fa pensare che Scorpio uscirà con un nome simile a Xbox One Scorpio per differenziarla dal modello base e da quello S (Slim), ma ancora nulla è stato confermato. Grande risalto è stato dato alla differenza di risoluzione tra Scorpio, dove i giochi gireranno a 4K, e le altre Xbox One, dove invece sono a 1080p.

Project Scorpio vs Xbox One, il rivoluzionario dissipatore

È utile conoscere le differenze tra l’hardware interno di Project Scorpio rispetto a quello della prima Xbox One e del modello Slim, che rappresenta comunque un leggero miglioramento del prodotto base, e per una visione migliore d’insieme ho aggiunto di seguito una tabella che riporta tutte le caratteristiche tecniche, e non, di maggior rilievo delle console.

Xbox One Xbox One S Project Scorpio
Lancio Novembre 2013 Agosto 2016 Q4 2017
Prezzo $499 (500GB con kinect) $299 (500GB)$349 (1TB)

$399 (2TB)

TBA
Process 28nm TSMC 16nm TSMC
Transistor 5 Bilioni 7 Bilioni
Dimensioni 363mm2 240mm2 360mm2
Architettura CPU AMD Jaguar AMD Jaguar Evolved personalizzato
Frequenza CPU 1.75 GHz 2.3 GHz
Numero core CPU 8-core
Architettura GPU AMD Sea Islands (GCN 2) Bonaire Type (Custom 853MHz/914MHz UC R7 260/360) AMD Polaris (GCN 4) Ellesmere XTL Type (Custom 1172Mhz UC RX 590)[237]
Shader Unificati 768 (12 CU) 2560 (40 CU)
Frequenza GPU 853MHz 914MHz 1172MHz
FP32 performance 1.31 TFLOPS 1.40 TFLOPS 6 TFLOPS
Memoria RAM 8GB DDR332MB ESRAM 12GB GDDR5
Larghezza di banda, memoria 68.3 GB/s 326 GB/s
204 GB/s 219 GB/s
Frequenza Memoria 6.8 GHz
Bus Memoria 256-bit 384-bit
Memoria di massa 2.5-inch hard drive
Capacità 500GB, 1TB 500GB, 1TB, 2TB 1TB
Output HDMI 1.4 HDMI 2.0 HDMI 2.1

Come si evince chiaramente il divario è notevole e tenendo inoltre conto che Project Scorpio sarà dotato di un lettore Ultra-HD il distacco tra i due aumenta ancora. Queste migliorie hanno ovviamente un costo non indifferente, nonostante siano passati ormai anni dal rilascio della prima versione di Xbox One. La tabella soprastante inoltre aiuta ad avere un’idea di massima dei vari componenti, sebbene non si sia parlato dell’ottimo sistema di raffreddamento di cui dispone la nuova pupilla di casa Microsoft. Si tratta infatti di un sistema di raffreddamento a vapore disponibile in questo momento solo sulle ammiraglie di Nvidia. Il dissipatore a camera di vapore consiste in un serbatoio di rame alla base, all’interno del quale si trova dell’acqua distillata sotto vuoto, cosa che permette all’acqua di bollire prima e quindi di sottrarre calore. Il calore viene assorbito dall’acqua che evaporando si allontana dal punto in cui si genera calore e condensa a livello delle alette del dissipatore. Si tratta di un sistema efficiente, ma che necessita di un sistema di espulsione del calore che le normali ventole assiali della Xbox non sarebbero in grado di sostenere. Per questo motivo è stata progettata una ventola centrifuga personalizzata simile al supercharger di un’auto o ad un interrefrigeratore.

Inoltre l’Hard Disk di Project Scorpio sarà posto sopra degli stabilizzatori per evitare che le vibrazioni possano danneggiare o causare errori, cercando quindi di garantire un flusso dati quanto più ottimale possibile. Il lettore Blu-ray UHD è infine stato adattato allo chassis di Scorpio, senza tuttavia particolari cambiamenti da quello presente su Xbox One Slim.

L’immagine mostra una sezione del dissipatore che utilizzerà Project Scorpio. Si tratta ovviamente di una ricostruzione in 3D, ma serve a dare l’idea di quello che sarà il prodotto finale.

Parlerò della GPU di Project Scorpio più avanti in questo articolo, ma vorrei spendere le ultime righe di questo paragrafo per parlare dell’alimentatore, che Microsoft ha deciso di mantenere interno alla console. Si tratta di un PSU da 245W con voltaggio universale e secondo Del Castillo sarà il più efficiente dell’intera storia di Xbox. Interessante è anche la decisione di lasciare il retro compreso di prese identico a quello della versione Slim, permettendone un facile scambio nel caso in cui si voglia passare al modello superiore, cioè appunto Scorpio. Dovremo comunque attendere molto probabilmente la prossima E3 per conoscere il design finale del prodotto.

Le differenze tecniche tra Project Scorpio e PS4 Pro

Secondo quanto confermato da Digital Foundry nel suo ultimo incontro con i dipendenti di Microsoft, attualmente non si hanno sufficienti informazioni per sapere quale delle due console sia meglio ottimizzata per i titoli multi-piattaforma, che sono il vero ago della bilancia. Tuttavia i sei teraflop della GPU, il forte incremento della bandwidth della memoria e la presenza di 12GB GDDR5 permetteranno a Project Scorpio di sfruttare texture a risoluzione maggiore laddove sarà disponibile. Molto interessante è l’idea dietro la GPU di Scorpio, che a detta proprio di Leadbetter rivoluziona il modo di costruire le console, vista la sua capacità di spingere la velocità di clock molto vicino a quella dei desktop PC.

Grazie a queste novità si potrà godere in linea teorica di una più alta risoluzione e di un dettaglio superiore sui titoli anche di terze parti, ma ancora non ci si può sbilanciare troppo per un giudizio finale finché non si proveranno i videogiochi stessi su questa nuova console. Certo è che il miglior scenario possibile per Microsoft sarà quello in cui le personalizzazioni apportate alla CPU e alla GPU risultino effettivamente in grado di soddisfare le aspettative. Se dovessimo prendere alla lettera le dichiarazioni fatte dalla casa di Redmond non ci dovrebbero essere motivi per cui i videogiochi che girano a 1080p su Xbox One non dovessero raggiungere i 4K su Project Scorpio e la versione dimostrativa di Forza Motorsport mostrata a Digital Foundry sembra comprovare questa teoria. Tuttavia ne sapremo di più quando verranno mostrati i primi titoli di terze parti, essendo sempre stati questi ultimi i più problematici. Microsoft ha comunque affermato che anche i porting riusciranno a raggiungere il 4K nativo.

Project Scorpio Xbox One PS4 Pro
CPU Otto core x86 personalizzati a 2.3GHz Otto core Jaguar personalizzati a 1.75GHz Otto core Jaguar a 2.1GHz
GPU 40 unità computazionali personalizzate a 1172MHz 12 unità computazionali GCN a 853MHz (Xbox One S: 914MHz) 36 unità computazioni GCN migliorate a 911MHz
Memoria 12GB GDDR5 8GB DDR3/32MB ESRAM 8GB GDDR5
Larghezza di Banda, Memoria 326GB/s DDR3: 68GB/s, ESRAM at max 204GB/s (Xbox One S: 219GB/s) 218GB/s
Memoria di Massa 1TB 2.5-pollici 500GB/1TB/2TB 2.5-pollici 1TB 2.5-pollici
Lettore Ottico 4K UHD Blu-ray Blu-ray (Xbox One S: 4K UHD) Blu-ray

La tabella qua sopra mette a confronto le principali specifiche tecniche di Project Scorpio, Xbox One e PS4 Pro, per dare un maggior risalto al divario di potenza esistente tra le varie componenti. La vera domanda tuttavia resta questa: le migliorie a livello hardware si noteranno rispetto alla diretta concorrente PS4 Pro? Ci saranno differenze tra i titoli su Project Scorpio e quelli su Pro? La risposta non è così semplice, ma ciò che la PS4 Pro ha provato nel checkerboarding, nelle tecniche di anti-aliasing avanzate, nel supercampionamento temporale (temporal super-sampling) e nella risoluzione dinamica vanno a ridurre notevolmente il distacco tra il sub-4K e il 4K vero e proprio, cosa che mira di raggiungere la casa californiana. Tuttavia, sull’altro lato, la Ps4 Pro ha mostrato molti videogiochi con risoluzione 1440p al rilascio, mentre quelli a 2160p con HDR sono state davvero poche e relegate solo ai titoli prodotti o sviluppati da Sony stessa. Non va comunque dimenticato l’aumento di memoria RAM di cui usufruirà Project Scorpio, ricordando che le texture in 4K hanno fatto già la differenza in giochi come Rise of the Tomb Rider, anche se si gioca la modalità Ultra HD a 1080p. In alto, appena spostato a sinistra, si trova un riquadro mostrante i dai di sfruttamento della GPU di Project Scorpio con Forza Motorsport. Come si evince da quel 66% di uso della GPU, resta ancora potenza disponibile.

Project Scorpio vs PC, le differenze di GPU e CPU

Sappiamo già che la GPU di PS4 Pro può essere paragonata alla scheda video Radeon RX 470 o al più Radeon RX 480. Si tratta di schede molto diffuse e quindi di nulla di che in fatto di potenza sul lato PC. È molto interessante notare che la RX 480, se overclockata, può raggiungere i 6 TFLOPS di Proect Scorpio. Secondo Digital Foundry dobbiamo aspettarci degli ottimi risultati per quanto riguarda la nuova console, dal momento che proprio queste ultime, prese in considerazione i componenti hardware interni, riescono a produrre dei risultati sorprendenti sebbene spesso e volentieri non si tratti di un vero 4K, ma di un ultra HD non nativo.

Project Scorpio dal canto suo potrà contare sui 6 TFLOPS già citati, cosa che sicuramente la avvicina molto di più ad un PC di fascia media di qualsiasi altro prodotto equivalente attualmente in vendita. Leadbetter ha chiesto direttamente a Microsoft maggiore chiarezza proprio sulle potenzialità della GPU e le risposte sono state particolarmente convincenti. Secondo la casa di Redmond il loro compilatore degli shader è molto più efficiente di quello di un uguale valore per PC, la possibilità di comunicare con l’hardware attraverso le API proprietarie e avere accesso alle estensioni della GPU aggiunge un ulteriore vantaggio per una piattaforma fissa; infatti Andrew Gossen, Technical Fellow and Graphics, ha detto a riguardo:

“Abbiamo essenzialmente spostato le Direct3D 12. Le abbiamo inserite direttamente nel command processor della GPU e ciò significa che ogni frequente richiesta di API da parte dei giochi verrà soddisfatta nativamente grazie all’implementazione nella logica del command processor. In pratica il nostro canale di comunicazione tra il gioco e la GPU è superefficiente”

Inoltre il team di sviluppo sta ponendo molta enfasi sull’ottimizzazione di PIX, acronimo che sta per Performance Inspector for Xbox, che dovrebbe indicare la migliore via per un’ottimizzazione specifica per la console. Proprio a proposito di questo PIX ha parlato Kevin Gammill, Group Program Director di Xbox Core, dicendo:

“Quando scegliemmo il 4K, Andrew Gossen e il team fecero delle analisi piuttosto approfondite. Abbiamo questo developer tool chiamato PIX. Ci permette di catturare la traccia della GPU. Lui e il suo team hanno effettuato un’approfondita analisi attraverso una certa varietà di titoli con l’obiettivo che ogni gioco con una risoluzione di 900p o più alta fosse facilmente in grado di girare allo stesso frame rate ma in 4K su Scorpio. Non è un processo che consiste nel chiamare AMD e dire prendo questa parte, questa parte e questa parte. In questo processo c’è stato parecchio lavoro specifico e personalizzato”.

Gossen ha inoltre dato altre informazioni riguardo al PIX:

“Ciò che facemmo fu prendere le catture di PIX da tutti i nostri sviluppatori più importanti. Manualmente li abbiamo analizzati a fondo e poi estrapolato quale sarebbe stato il lavoro necessario per far sì che il gioco supportasse una risoluzione di rendering in 4K. A quel punto avevamo un modello per tutti i giochi più venduti su Xbox One in cui potevamo modificare la configurazione per numeri di CU (unità computazionali, ndr), frequenza, larghezza di banda della memoria, il numero di back end di rendering, il numero di shader engines e la dimensione della cache. Potevamo modificare il nostro progetto e capire quale fosse la configurazione ottimale. Essere in grado di effettuare questi compromessi è stato incredibilmente utile per noi perché in definitiva questi titoli di Xbox One sono quelli che volevamo portare in 4K“.

Sempre a detta di Gossen è stato molto utile comprendere finalmente più a fondo come lavora l’architettura AMD su cui si poggiano. Adesso conoscono molto bene quali sono i punti di forza su cui appoggiarsi e quelli deboli dove è necessario mettere una pezza e riorganizzare al meglio le varie componenti affinché esse lavorino con la migliore ottimizzazione possibile. Infatti lo stesso dipendente di Microsoft aggiunge: “Abbiamo anche fatto leva sul fatto che ora capiamo l’architettura AMD e quanto si comporti bene con i nostri giochi molto, molto bene. Quindi siamo stati in grado di andare a fondo ed esaminare parecchio delle code interne, del buffer, della cache e FIFO (First In First Out, ndr) che costituiscono questa profonda pipeline che, se riesci a trovare le giuste aree che stanno causando dei colli di bottiglia, per aree molto piccole sul processore potevamo aumentare quelle dimensioni e ottenere vantaggi effettivi”.

Questa è la fotografia mostrata da Digital Foundry della scheda madre che monterà Project Scorpio.

Project Scorpio scheda madre

Sostanzialmente Project Scorpio potrà contare su una maggiore efficienza rispetto ad un corrispettivo Personal Computer, rendendolo indubbiamente più attraente. Con queste premesse ci aspettiamo che le prestazioni in 4K di Scorpio possano essere equiparate a quelle di una GTX 1070 o ad una AMD della serie Fury-X. Il test effettuato con il nuovo Forza Motorsport a 4K con 60 fps granitici ha convinto anche Richard Leadbetter, che non contento ha effettuato un test equivalente con Forza 6 Apex su tre schede video differenti: GTX 1060, GTX 1070 e GTX 1080. Ad impostazioni simili la GTX 1060 non ha retto lo sforzo e nemmeno la 1070 che, non appena le condizioni meteorologiche sono peggiorate, ha visto sostanziosi cali al framerate. La 1080 è stata l’unica a rimanere stabile in tutti i contesti, non accennando la minima perdita in termini di prestazioni. Ovviamente, come specificato da Digital Foundry, questo è solo un dato fine a se stesso perché il codice dei due videogiochi non è comparabile, ma si tratta comunque di un buon obiettivo raggiunto da Project Scorpio.

In breve se la nuova console di casa Microsoft riuscirà ad ottenere risultati simili a quelli di una Nvidia GTX 1070, si tratterà di un enorme passo in avanti per il mercato delle console. Per poter tuttavia deliberare al riguardo sarà necessario attendere i titoli sviluppati e prodotti da terze parti, che avranno bisogno di un upscaling a 4K nativo.

Un altro componente merita un minimo di analisi è la CPU, sebbene il tallone d’Achille in campo video ludico, soprattutto per le console, sia sempre stata la poca potenza della GPU piuttosto che di altro. Si  creduto fino a non molto tempo fa che Scorpio avrebbe montato delle CPU AMD di tipo Ryzen, ma Microsoft ha messo definitivamente a tacere tali voci. Secondo Kevin Gammill infatti l’uso di Ryzen implicherebbe un costo molto più alto non adatto all’obiettivo che l’azienda si è prefissata con questa console. Il processore Scorpio Engine misura 360 mm²  ed è composto da sette miliardi di transistor. Digital Foundry ha potuto visionare di persona i progetti del chip e ha dichiarato che i quattro Shader Engine occupano la maggior parte dello spazio. Ogni Shader Engine ha undici unità computazionali, con una di queste disabilitata per ogni blocco in modo da aumentare il numero di chip realizzati nella linea di produzione. Mentre le interfacce di memoria costeggiano i bordi del chip, a destra della GPU vi sono i due cluster di CPU personalizzati.

Questa fotografia mostra i vari componenti che andranno a formare Project Scorpio. Potrebbero verificarsi ancora dei cambiamenti rispetto al risultato finale, ma grosso modo sarà questo l’interno della nuova console Microsoft.

Project Scorpio

Il metodo Hovis

Ciò che realmente stupisce del nuovo prodotto di Microsoft è la già citata velocità di clock, cosa che accosta questa console ai moderni desktop PC. Tradizionalmente sono state sfruttate sempre frequenze più basse in modo da venire incontro al rendimento minimizzando allo stesso tempo il calore prodotto, ma la casa californiana è riuscita a spingersi oltre a tutto ciò.

“È proprio così, per riuscire a raggiungere l’obiettivo di un design compatto, massimizzando l’efficienza e il consumo di energia, abbiamo dovuto fare molte cose speciali. Uno degli accorgimenti che abbiamo adottato è l’aver messo a punto dei voltaggi per ciascun chip, ottimizzandoli in modo che ogni chip riceva esattamente quanto gli serve per portare a compimento il proprio lavoro. Questo ha portato ad un tasso nettamente maggiore di efficienza del sistema e ha permesso di liberarci di molta potenza che sarebbe andata sprecata e che diversamente si sarebbe dispersa sotto forma di calore”

Afferma Leo Del Castillo, general manager della progettazione hardware di Xbox. Questa tecnica è stata battezzata da Microsoft come “metodo hovis”, dal nome dell’ingegnere che lo ha sviluppato. Ogni singolo processore che esce dalla linea di produzione della TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) ha uno specifico profilo di potenza e quindi uno scopo ben preciso, al contrario dell’idea di adottare una dimensione subottimale uguale per tutti. L’unico problema che permane sarebbe quello legato alla dissipazione, ma il nuovo sistema di raffreddamento sviluppato ad hoc garantirà il corretto funzionamento della macchina.