60617-Xbox Technology (1)

Hello Captains,

voordat wij een "deep dive" doen in de Xbox technologie is het handig wanneer je de basiskennis die straks passeert even tot je neemt. Het gaat altijd over geheugen. Lees mijn eerste bericht over The Day After SU5

Het verschil tussen RAM en Virtueel RAM (niet te verwarren met VRAM Video RAM)
Het belangrijkste verschil tussen RAM en VRAM (Video RAM) is welke processor ze bedienen. RAM fungeert als het algemene systeemgeheugen voor de CPU (Central Processing Unit), terwijl VRAM (Video RAM) volledig is toegewezen aan de GPU (Graphics Processing Unit) om visuele gegevens te verwerken.

Stel je de computer voor als een keuken. 
De CPU is de chef-kok die het algemene recept uitvoert (het besturingssysteem, webbrowsertabs en achtergrondtaken). De GPU is een gespecialiseerde patissier die alleen ingewikkelde desserts maakt (3D-geometrie, texturen met hoge resolutie en complexe belichting renderen). RAM is het belangrijkste aanrecht in de keuken waar de chef-kok zijn gereedschap bewaart, terwijl VRAM de aparte, gespecialiseerde werkruimte is waar de patissier zijn bakingrediënten organiseert.

Kernprestatieverschillen
Het architectonische ontwerp van deze twee soorten geheugen verschilt fundamenteel om te voldoen aan de behoeften van hun respectievelijke processors: de CPU en de GPU.
Kenmerken: Systeem-RAM en VRAM (video-RAM)
Kernvergelijking Systeem-RAM en Virtueel RAM

Systeem-RAM:

De primaire gebruiker is de CPU (processor) met als primaire taak: het slaat besturingssysteemgegevens, applicatiecode en geopende programmabestanden op. Prestaties: Lage latentie (ontworpen om snel en zonder vertraging afzonderlijke gegevenspunten op te halen).
De huidige standaard is DDR4, DDR5 met een typische capaciteit van 16 GB tot 64 GB+. Dit zijn verwijderbare modules die in de sleuven van het moederbord worden geplaatst. Eenvoudig uit te breiden door modules te vervangen of nieuwe modules toe te voegen.

VRAM (Video RAM):

De primaire gebruiker is de GPU (grafische kaart) met als primaire taak: het slaat 3D-modellen, visuele texturen, beeld-shaders en framebuffers op. Prestatie is gericht op hoge bandbreedte (geoptimaliseerd om enorme blokken grafische data in één keer te verwerken). De huidige RAM-standaard is GDDR6, GDDR6X met een typische capaciteit van 8 GB tot 24 GB. Dit geheugen is direct op de grafische kaart gesoldeerd, vlak naast de GPU-chip en kan niet worden uitgebreid; bij een vermoed geheugen tekort meot de hele grafische kaart worden vervangen.

Virtueel geheugen (wisselbestand / page file)
Wat is het? Een tijdelijk bestand, dat in de pc als page-file wordt aangeduid en dat wordt aangemaakt op het opslagmedium, de SSD of HDD. Snelheid: Veel trager dan RAM (zelfs op een snelle NVMe SSD). Het primaire doel van de het virtuele geheugen is om te voorkomen dat het systeem vastloopt wanneer het fysieke RAM-geheugen vol is. Kosten: Volledig gratis (gebruikt bestaande opslagruimte). Locatie: Opgeslagen in de bestanden van uw besturingssysteem (bijv. pagefile.sys in Windows).

Hoe ze samenwerken
Uw computer gebruikt het fysieke RAM-geheugen het liefst voor alles, omdat dit ongelooflijk snel is. Als u echter te veel browsertabs, games of apps tegelijk opent, kan uw fysieke RAM-capaciteit volledig vol raken. In plaats van dat uw computer vastloopt of crasht, gebruikt het besturingssysteem virtueel geheugen om de overloop op te vangen.

De overdracht:
Uw besturingssysteem zoekt naar apps die op de achtergrond draaien en die u al een tijdje niet hebt aangeklikt, zoals een inactieve muziekspeler of een browsertabblad op de achtergrond.

Het swappen:
Het verplaatst de gegevens van niet actieve apps uit je snelle fysieke RAM-geheugen en schrijft ze naar je harde schijf/SSD, naar de virtuele "geheugen-pool". 

Het resultaat:
Hierdoor komt waardevolle ruimte vrij in je fysieke RAM-geheugen voor de app die je op dat moment actief gebruikt. Als je klikt naar die app die nog op de achtergrond meedraait, zet het systeem de gegevens terug in het fysieke RAM-geheugen.

Gevolgen voor de prestaties in de praktijk
Het "lag"-effect. Omdat opslagmedia aanzienlijk trager zijn dan RAM-chips, kost het tijd om gegevens heen en weer te verplaatsen tussen virtueel geheugen en fysiek RAM-geheugen. Als je computer actief afhankelijk is van virtueel RAM-geheugen om een ​​app draaiende te houden, zul je merken dat er veel gehaperd wordt, dat het laden vertraagd is en dat het systeem over het algemeen traag is.

Waarom je niet zomaar virtueel RAM-geheugen kunt gebruiken.
Je kunt niet zomaar RAM-geheugen overslaan en vertrouwen op een enorme hoeveelheid virtueel RAM-geheugen. Als een veeleisende taak (zoals een moderne videogame) de computer dwingt om actieve gamegegevens te lezen en te schrijven naar virtueel RAM-geheugen, zal de framesnelheid dalen tot een onspeelbaar niveau.

Hoe deze de taken in de praktijk beïnvloeden

Gaming

RAM houdt de spelmechanismen, coördinaten van multiplayer-spelers en achtergrondelementen bij. Als je RAM-geheugen opraakt, zal je computer extreem traag worden, omdat hij dan afhankelijk is van je opslagmedium om bestanden te verwerken.

VRAM bevat de daadwerkelijke beeldgegevens die je op het scherm ziet. Hogere grafische instellingen en hogere resoluties (zoals van 1080p naar 4K) vereisen exponentieel meer VRAM om grotere afbeeldingsbestanden op te slaan. Als een game geen VRAM meer heeft, zal deze proberen gegevens over te zetten naar het tragere systeem-RAM, wat plotselinge, heftige haperingen en enorme frame drops kan veroorzaken.

Videobewerking & 3D-ontwerp

RAM is verantwoordelijk voor het opslaan van de actieve tijdlijnbestanden. Wanneer je videoclips bekijkt of door beelden scrolt, is je videobewerkingssoftware sterk afhankelijk van de RAM-capaciteit van je systeem.

VRAM wordt geactiveerd wanneer je hardware-versnelde taken uitvoert, zoals 3D-modellering, kleurcorrectie, complexe ruisonderdrukking of de uiteindelijke visuele rendering.

Kunstmatige intelligentie (LLM's)
Het lokaal uitvoeren van grote taalmodellen op een pc is sterk afhankelijk van VRAM, omdat GPU's AI-data veel sneller verwerken dan een standaard CPU. De grootte van het AI-model dat je kunt uitvoeren, wordt meestal beperkt door de hoeveelheid VRAM van je grafische kaart.

Wat betreft geïntegreerde grafische kaarten?
Als je computer geen aparte grafische kaart heeft (zoals veel budgetlaptops of mini-pc's en zelfs de Xbox X Full Digital), gebruikt deze de geïntegreerde grafische kaart die direct in de CPU is ingebouwd. Omdat er geen apart videogeheugen is, zal de processor automatisch een deel van je systeem-RAM reserveren en dit als videogeheugen behandelen. Dit is de reden waarom "boxen" met geïntegreerde grafische kaarten enorm profiteren van een grotere hoeveelheid systeem-RAM. 

De belangrijkste factoren die hierbij een rol spelen, zijn de CPU-snelheid en de GPU-snelheid. 

De Xbox-X Full Digital is uitgerust met een CPU: 8 cores @ 3,8 GHz (3,6 GHz met SMT) Custom Zen 2 CPU en een GPU: 12 TFLOPS, 52 CUs @ 1,825 GHz Custom RDNA 2 GPU

Wordt vervolgd in post Xbox Technology (2) met label Kennisbank.