Проектируя Xbox Series X: как Microsoft переосмыслила форм-фактор консоли

13 декабря прошлого года в рамках церемонии The Game Awards 2019 компания Microsoft впервые показала Xbox Series X. Помимо названия, первых игр и стратегии развития бренда, платформодержатель представил форм-фактор новой консоли. Сказать по правде, она была совершенно не похожая на виденное нами ранее. Возможно, её выточенный прямоугольный корпус с натяжкой напоминал GameCube, выпущенную Nintendo в 2001 году. Тем не менее очевидцы сходились во мнении, что это самая оригинальная конструкция домашней консоли за последние двадцать лет.

Специалистам Digital Foundry посчастливилось совершить поездку в кампус Microsoft, который находится в Редмонде, штат Вашингтон, где они встретились с ключевыми членами инженерной команды. Пообщавшись с разработчиками, сотрудники технического подразделения Eurogamer получили отличное представление о том, почему железо Xbox Series X было заключено в столь нетрадиционную обёртку.

Основное из объёмного рассказа журналистов читайте ниже.

«Когда мы только начали обдумывать, как мы её спроектируем, всё было лишь на бумаге», — говорит главный дизайнер Microsoft Крис Куявски. «У нас не было железа для тестов, не было измерений, которыми мы располагали, мы лишь знали, что оно будет мощное, и знали, что это потребует совершенно другого подхода к дизайну консоли».

Ключевой задачей дизайнеров являлось обеспечение прироста мощности и производительности. Архитекторы системы изначально поставили перед собой цель обеспечить минимум двойной прирост графической производительности по отношению к Xbox One X, то есть 12 терафлопс GPU. Вместе с тем машина должна была издавать шум, сопоставимый с той же Xbox One X. И это при значительно выросшем уровне мощности!

Xbox Series X довольствуется блоком питания на 315 Вт, встроенным в корпус. Вообще все консоли компании, начиная с Xbox Series S, имеют встроенный блок питания, поэтому Xbox Series X не должна была стать исключением.

По словам инженеров, через процессор проходит просто огромное количество энергии, буквально до 100 Вт на квадратный дюйм, что обеспечивает мощность до 190 А. Именно желание хоть как-то разграничить этот нагрев превратило консоль в то, что мы сейчас видим.

Создатели Xbox Series X пошли на беспрецедентный шаг, решив разделить материнскую плату на две части. На одной из них размещены такие компоненты, как процессор, оперативная память GDDR6 и регуляторы мощности. На другой — содержится плата южного моста, главным образом созданная для обработки ввода / вывода информации ( I/O). Платы расположены по обе стороны от огромного алюминиевого блока. Его главное предназначение — контроль тепла самых горячих компонентов.

«Мы называем это архитектурой параллельного охлаждения, с помощью которой поступающий внутрь холодный воздух охлаждает отдельные зоны консоли», — говорит директор по механическому инженерингу железа Xbox Джим Уол.

Построенная архитектура фактически распределяет потоки воздуха от встроенного кулера. Создать равномерное охлаждение — вот главная цель, которую поставили перед собой архитекторы системы. Как говорит Уол, они буквально играли в трёхмерный Tetris, пытаясь выяснить, где должны располагаться компоненты и как их лучше разместить.

Все, кто хоть раз разбирал старенький Xbox 360, помнят, что после снятия пластикового корпуса наружу вылезал алюминиевый, который служил электромагнитным экраном наподобие клетки Фарадея. В Xbox Series X от данного решения инженеры были вынуждены отказаться ввиду того, что консоль должна была рассеивать очень много тепла. В итоге наряду с оптическим приводом Blu-ray 4K UHD и источником питания мощностью 315 Вт в конструкцию было добавлено электрическое экранирование.

«На этот раз нам пришлось поразмыслить немного нестандартно», — говорит директор по электро-инженерингу Xbox Андрес Эрнандес. «У нас всё так же есть корпусные щиты, но мы локализовали экранирование вместо того, чтобы впихнуть всё железо в этакий огромный металлический экран».

Ещё одним «горячим» местом консоли является встроенный твердотельный накопитель. По размеру он совсем крошечный, но нагревается так сильно, что инженерам пришлось переосмыслить большую часть отводящей тепло конструкции. К тому же SSD PC NVMe часто теряют производительность из-за перегрева, поэтому разработчикам не стоило сбрасывать нагрев чипа со счетов. Для охлаждения данного элемента они использовали специальный набор пружин или, как они сами его называют, термальные пружины смещения. Последние смещают карту к верхнему толстому радиатору, таким образом через него она отводит тепло, получая взамен охлаждённый воздух.

Для охлаждения всей конструкции использовалась хорошо знакомая по Xbox One X паровая камера, а также система тепловых трубок. Упомянутый выше алюминиевый радиатор достаточно большой, чтобы покрыть большую часть материнской платы, однако он не просто отводит тепло от процессора, а ещё охлаждает память GDDR6, нагретые чипы которой имеют высокую температуру, а также регуляторы — одну из самых мощных частей системы.

Чтобы обеспечить такой же уровень шума, что и на Xbox One X, разработчики расположили на плате целых 64 датчика. Данные с них постоянно считываются, что помогает контролировать уровень шума кулера. За это отвечает микропрограмма системы, рассчитывающая алгоритм его работы.

Помимо основных проектных решений, разработчикам пришлось столкнуться с рядом мелких трудностей, таких как выбор поверхности и типа подшипников, которые обеспечивают бесшумность работы кулера в течение всего срока службы, и искривление углов корпуса. Даже самые незначительные на первый взгляд детали повышают эффективность охлаждения, а именно перемещение воздуха внутри и вывод его наружу.

«Для того, чтобы загнать холодный воздух в корпус, мы повсюду расположили вентиляционные решётки и большие отверстия», — объясняет Уол. «У нас имеется огромная вытяжка сверху, но общий эффект достигается объединением всего этого, а также наличием действительно мощного и тихого вентилятора сверху. С помощью него через консоль проходит на 70 процентов больше воздушного потока, чем в системе предыдущего поколения, а через радиатор проходит на 20 процентов больше воздушного потока».

Дизайнерам пришлось постараться, выбирая толщину и кривизну пластиковых листов, чтобы добиться интересного эффекта при взгляде на консоль сверху. Например, когда пользователь смотрит на верхнюю панель, последняя изменяет свой внешний вид по мере приближения к консоли и переливается, когда зритель поднимает или опускает взгляд. Данный эффект был хорошо проработан, а затем усилен дополнительным зелёным слоем, который также имеет свою собственную глубину — он толще в середине и тоньше по краям.

Напоследок Куявски рассказал один забавный случай из жизни, отметив ограничение свободного места внутри корпуса. Его так мало, что во время сборки производственного образца на линии роботы, конструирующие Xbox Series X, в какой-то момент застряли и не смогли покинуть корпус. Дизайнерам пришлось в срочном порядке придумывать нестандартное решение, добавив к конструкции ещё один дополнительный элемент.

Xbox Series X поступит в продажу в рождественские праздники 2020 года.

Читайте также: Внутри PlayStation 5: технические характеристики и технологии, используемые Sony в новом поколении

Принимайте участие в первом вкусном конкурсе на GameMAG.ru от #KABANOS и #Ремит!

Добавляйтесь в наш Telegram-канал по ссылке или ищите его вручную в поиске по названию gmradost. Там мы публикуем в том числе и то, что не попадает в новостную ленту. Также подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзене, Twitter и VK. И не забывайте, что у нас появились тёмная тема и лента вместо плиток.