زينوس (شريحة الرسومات)

وحدة معالجة الرسومات Xenos هي وحدة معالجة رسومات (GPU) مصممة خصيصًا من قبل شركة ATI (التي استحوذت عليها AMD لاحقًا )، وتُستخدم في جهاز ألعاب الفيديو Xbox 360 الذي طُوّر وأُنتج لصالح مايكروسوفت . طُوّرت تحت الاسم الرمزي "C1"، ^{[ 1 ]} وهي مبنية على عائلة معمارية R400، ^{[ 2 ]} المعروفة أيضًا باسم "Crayola"، ^{[ 3 ]} والتي استُخدمت أيضًا في رقائق الرسومات AMD Imageon Z430 (التي أُعيد تسميتها لاحقًا باسم Qualcomm Adreno 200) وZ460. ^{[ 4 ] [ 5 ]} قدمت Xenos أفكارًا تصميمية جديدة اعتُمدت لاحقًا في معمارية TeraScale الدقيقة ، مثل معمارية التظليل الموحدة . ^{[ 6 ]} تحتوي الوحدة على شريحتين منفصلتين ، وحدة معالجة الرسومات وذاكرة eDRAM (من إنتاج NEC )، بإجمالي 337 مليون ترانزستور.

تعتمد بنية TeraScale الدقيقة على هذه الشريحة، حيث تُنظَّم وحدات التظليل في ثلاث مجموعات SIMD ، تضم كل مجموعة 16 معالجًا، ليصبح المجموع 48 معالجًا. يتكون كل معالج من وحدة متجهة بعرض 5 (أي 5 وحدات حسابية ومنطقية FP32 )، ما ينتج عنه 240 وحدة، قادرة على تنفيذ ما يصل إلى تعليمتين في الدورة الواحدة (عملية ضرب وعملية جمع). تُنفِّذ جميع المعالجات في مجموعة SIMD نفس التعليمة، وبالتالي يمكن تنفيذ ما يصل إلى ثلاثة خيوط تعليمات في وقت واحد.

• وحدة معالجة الرسومات الرئيسية بتردد 500  ميجاهرتز على عملية TSMC بتقنية 90 نانومتر ، أو 65 نانومتر (منذ عام 2008، الاسم الرمزي Gunga) أو عملية GlobalFoundries بتقنية 45 نانومتر (منذ عام 2010، مع وحدة المعالجة المركزية على نفس الشريحة) بإجمالي 232 مليون ترانزستور، وعملية 32 نانومتر (منذ عام 2014، مع دمج ذاكرة eDRAM في نفس الشريحة).
  • 240 وحدة معالجة متجهة ذات فاصلة عائمة لتنفيذ التظليل ، مقسمة إلى ثلاث مجموعات SIMD مجدولة ديناميكيًا، كل منها مكونة من 80 وحدة. ^{[ 7 ]}
    • بنية تظليل موحدة (كل مسار قادر على تشغيل إما تظليل البكسل أو تظليل الرؤوس )
    • 10 عمليات حسابية للفاصلة العائمة لكل معالج متجه لكل دورة (5 عمليات ضرب وجمع مدمجة)
    • الحد الأقصى لعدد الرؤوس : 1.21 مليار رأس في الثانية
    • الحد الأقصى لعدد المضلعات : حوالي 500 مليون مضلع في الثانية
    • الحد الأقصى لعمليات التظليل: 240 مليار عملية تظليل في الثانية (3 خطوط أنابيب تظليل × 80 وحدة × 2 وحدة حسابية ومنطقية × 0.5 جيجاهرتز (500  ميجاهرتز))
    • 240 جيجا فلوبس 
    • دالة تظليل MEMEXPORT
  • 16 وحدة ترشيح نسيج (TF) و 16 وحدة معالجة نسيج (TA)
    • 16 عينة مُفلترة لكل دورة ساعة
      • أقصى معدل تعبئة للبكسل : 4.00 جيجابكسل في الثانية
      • أقصى معدل تعبئة بكسل : 8.00 جيجا بكسل في الثانية (16 نسيج × 500  ميجاهرتز)
    • 16 عينة نسيج غير مُفلترة لكل دورة
  • أقصى عدد من عمليات الضرب النقطي : 24 مليار عملية في الثانية
  • يدعم مجموعة فرعية من واجهة برمجة تطبيقات DirectX 9.0c و DirectX Xbox 360 و Shader Model 3.0+
• 500  ميجاهرتز، 10 ميجابايت ذاكرة إطار DRAM مدمجة (بسرعة 256 جيجابت/ثانية) على 90 نانومتر ، 80 نانومتر (منذ عام 2008) ^{[ 8 ]} أو 65 نانومتر (منذ عام 2010) ^{[ 9 ]}  
  • تتضمن رقاقة eDRAM المصممة من قبل NEC منطقًا إضافيًا (192 معالج بكسل متوازي) للألوان، وتركيب ألفا ، ومزج ألفا، وتخزين Z / stencil المؤقت، ومضاد التعرج يسمى "الذاكرة الذكية"، مما يمنح المطورين مضاد التعرج بأربع عينات بتكلفة أداء ضئيلة للغاية.
  • تقنية التركيب الإجرائي (XPS): أثناء عملية قراءة البيانات المتدفقة إلى وحدة المعالجة المركزية، تقوم تعليمة جلب مسبق مخصصة، تُسمى "لمس كتلة ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات الموسعة " (xDCBT) ، بجلب البيانات مسبقًا مباشرةً إلى ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات من المستوى الأول (L1) للنواة المستهدفة، متجاوزةً بذلك وضع البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (L2) لتجنب إجهادها. أما عمليات الكتابة المتدفقة من كل نواة، فتتجاوز ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (L1) نظرًا لعدم تخصيصها للكتابة (مما يتجنب إجهاد تدفقات البيانات عالية النطاق الترددي والعابرة والمخصصة للكتابة فقط)، وتنتقل مباشرةً إلى ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (L2). يتيح هذا النظام لوحدة معالجة الرسومات (GPU) قراءة البيانات التي تنتجها وحدة المعالجة المركزية (CPU) مباشرةً دون الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة الرئيسية. في هذه الحالة الخاصة من تدفق البيانات، والتي تُسمى التركيب الإجرائي لـ Xbox (XPS)، تعمل وحدة المعالجة المركزية (CPU) فعليًا كوحدة فك ضغط للبيانات، حيث تُنشئ هندسةً أثناء التشغيل لتستهلكها نواة الرسومات ثلاثية الأبعاد في وحدة معالجة الرسومات (GPU).
  • 105 مليون ترانزستور ^{[ 10 ]}
  • 8 وحدات إخراج العرض
    • أقصى معدل تعبئة بكسل : 16 جيجا عينة في الثانية باستخدام تقنية منع التعرج متعدد العينات 4X (MSAA)، أو 32 جيجا عينة باستخدام التشغيل Z فقط؛ 4 جيجا بكسل في الثانية بدون MSAA (8 ROPs × 500  ميجاهرتز)
    • معدل أخذ العينات Z الأقصى: 8 جيجا عينة في الثانية (2 عينة Z × 8 ROPs × 500  ميجاهرتز)، 32 جيجا عينة في الثانية باستخدام مضاد التداخل 4X (2 عينة Z × 8 ROPs × 4X AA × 500  ميجاهرتز) ^{[ 1 ]}
    • أقصى معدل أخذ عينات مضاد للتشويش: 16 جيجا عينة في الثانية (4 عينات مضادة للتشويش × 8 وحدات إعادة بناء × 500  ميجاهرتز) ^{[ 1 ]}
    • دعم الترشيح الثنائي الخطي، والترشيح الثلاثي الخطي، والترشيح غير المتناحي، وتقنية ألفا للتغطية، وتقسيم الأجهزة، والتبليط المتوقع. ^{[ 11 ]}
• التبريد : يحتوي كل من معالج الرسوميات (GPU) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) في جهاز Xbox 360 على مشتتات حرارية . يستخدم مشتت حرارة معالج الرسوميات تقنية الأنابيب الحرارية لنقل الحرارة من معالج الرسوميات وشريحة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المدمجة (eDRAM) إلى زعانف المشتت. ويتم تبريد المشتتات الحرارية بشكل فعال بواسطة مروحتين عادمتين بقطر 60 مم. يتميز كل من Xbox 360 S وXbox 360 E بتصميم  جديد لشريحة XCGPU ، حيث يدمج وحدة المعالجة المركزية ( Xenon ) ومعالج الرسوميات (Xenos) في وحدة واحدة، ويتم تبريدهما بشكل فعال بواسطة مشتت حراري واحد بدلاً من اثنين.

اكتسبت بطاقة Xenos من ATI سمعة سيئة لكونها غير موثوقة للغاية، حيث تم تحديدها على أنها السبب الرئيسي لظاهرة الحلقة الحمراء للموت في الإصدارات المبكرة من اللوحة الأم لجهاز Xbox 360، مما أدى إلى معدل فشل يصل إلى 54.2٪ وفقًا لدراسة استقصائية أجرتها مجلة Game Informer . ^{[ 12 ]}

ترافقت مشاكل الموثوقية مع مشاكل ارتفاع درجة الحرارة وكفاءة الطاقة الناتجة عن عملية التصنيع بتقنية 90 نانومتر المستخدمة في الإصدارات الأولى من زينوس. وقد تفاقمت هذه المشاكل بسبب استخدام مادة حشو سفلية ذات درجة حرارة انتقال زجاجي منخفضة (Tg ₎ في تغليف رقاقة التوصيل المقلوب ، والتي تميل إلى أن تصبح مطاطية عند درجات حرارة التشغيل المعتادة. ونظرًا لوجود اختلاف في معاملات التمدد الحراري بين الرقاقة والركيزة، تسبب التليين الناتج في فقدان مادة الحشو السفلية قدرتها على دعم الرقاقة والركيزة، مما عرّض وصلات اللحام بينهما للإجهاد الحراري الميكانيكي الناجم عن دورات الطاقة . علاوة على ذلك، أدى استخدام سبيكة لحام خالية من الرصاص إلى ضعف الموثوقية ومحدودية المتانة ضد ظواهر مثل الهجرة الكهربائية ، مما أدى إلى تكوين فراغات مجهرية داخل المادة الموصلة، وبالتالي فقدان التوصيل الكهربائي.

أوقفت مايكروسوفت وATI إنتاج معالج Xenos في عام 2008، ثم استأنفتاه مع طرح نسخة "Rhea" (التي تحمل الاسم الرمزي "Y2.5") لتثبيتها في لوحات الأم من طراز "Zephyr_C" و"Falcon". في البداية، استمر إصدار "X810480" من "Rhea" في استخدام مادة حشو سفلية منخفضة الحرارة حتى طرح الإصدار "X816970" الذي استخدم مادة حشو سفلية عالية الحرارة، مما زاد من موثوقيته مقارنةً بالإصدارات السابقة. بدءًا من إصدار "Gunga" من شريحة Xenos من طراز "Zeus"، المرفق مع لوحة الأم "Jasper" لجهاز Xbox 360، تم اعتماد عملية تصنيع بدقة 65 نانومتر، مما جعلها أول شريحة تتميز جميع إصداراتها بالموثوقية. بعد عام، أجرت مايكروسوفت تعديلات طفيفة على إصدار "Rhea" من Xenos، مما أدى إلى ظهور إصدار "Elpis"، الذي بدأ استخدامه كشريحة بديلة للوحدات المتبقية المتأثرة كجزء من برنامج الإصلاح الذي نفذته مايكروسوفت. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• مُجزِّئ الأجهزة TeraScale
• مُجزِّئ الأجهزة GCN
• معالج الرسوميات RSX "مُركِّب الواقع" - المستخدم في جهاز بلاي ستيشن 3
• معالج الرسوميات Latte (شريحة الرسوميات) المستخدم في جهاز Wii U