Xbox One X

Xbox One X의 GPU는 AMD의 커스텀 GCN 아키텍처를 기반으로 설계되었다. 40개의 컴퓨트 유닛(CU)과 2560개의 스트림 프로세서를 탑재했으며, 클럭 속도는 1,172MHz로 설정되어 있다. 이 구성은 단정밀도(FP32) 연산 기준으로 약 6 TFLOPS의 성능을 제공한다. 이는 당시 경쟁 기기인 플레이스테이션 4 프로보다 높은 수치로, 네이티브 4K UHD 해상도 게임 구동을 위한 핵심 성능을 담당했다.

GPU는 4개의 셰이더 엔진으로 구성되어 있으며, 각 엔진에는 11개의 CU가 할당되어 있으나 실제로는 1개씩 비활성화되어 총 40개의 CU만 작동한다. 이는 생산 공정상의 수율을 고려한 설계로 보인다. 텍스처 매핑 유닛(TMU)은 CU당 4개씩 배치되어 총 160개이며, 이를 통해 약 187.5 GTexel/s의 텍스처 필레이트 성능을 낸다. 또한, 통합된 비디오 프로세서는 H.265 코덱을 이용한 4K 60fps 인코딩 및 디코딩을 지원하여 게임 방송 및 녹화 기능을 강화했다.

개발 단계에서 CPU의 API 호출 부하를 줄이기 위해 GPU 커맨드 프로세서에 특수 하드웨어가 추가되었다. 이로 인해 드로우 콜 및 상태 변경 처리 효율이 크게 향상되어, 성능 향상 폭이 상대적으로 작은 CPU의 병목 현상을 완화하는 데 기여했다. 또한, AMD 프리싱크 기술을 지원하여 호환되는 디스플레이에서 화면 찢어짐 없이 부드러운 프레임 출력이 가능하다.

Xbox One X의 CPU는 AMD의 개선된 재규어 아키텍처를 기반으로 한 커스텀 x86 8코어 프로세서이다. 기본 클럭은 2.3GHz로, 동세대 경쟁 기기인 플레이스테이션 4 프로의 CPU 클럭(2.13GHz)보다 높은 수치를 가진다. 이 CPU는 Xbox One과 Xbox One S에 사용된 동일 아키텍처의 개선된 버전으로, 주된 목표는 코어 자체의 성능보다는 시스템 전체의 효율성을 높이고 CPU의 부하를 줄이는 데 있었다.

CPU의 물리적 구성은 4코어가 한 묶음인 2개의 클러스터로 이루어져 있으며, 각 클러스터는 2MB의 L2 캐시를 공유한다. 이는 이전 Xbox One 시리즈와 동일한 캐시 구성을 유지한 것이다. 성능 향상을 위해 Microsoft와 AMD는 CPU의 그래픽 처리 관련 부하를 줄이기 위해 GPU의 커맨드 프로세서에 특수 하드웨어를 추가하는 등 다양한 최적화를 진행했다. 이러한 설계 덕분에 게임에서 높은 해상도(예: 4K 해상도)를 렌더링할 때도 CPU 병목 현상이 상대적으로 적게 발생하는 것으로 평가받았다.

Xbox One X의 성능을 이끄는 핵심은 GPU이지만, 이 개선된 CPU는 높은 GPU 성능을 효율적으로 활용하고, 기존 Xbox One 및 Xbox One S용으로 개발된 모든 게임의 완벽한 하위 호환을 보장하는 데 중요한 역할을 했다. 또한, 전용 오디오 DSP가 통합되어 돌비 애트모스 처리와 같은 작업을 CPU 대신 담당함으로써 게임에 더 많은 연산 자원을 할당할 수 있게 했다.

Xbox One X는 오디오 처리 성능을 개선하기 위해 전용 오디오 DSP(Digital Signal Processor)를 탑재했다. 이는 기존 Xbox One에 있던 오디오 프로세서를 통합 및 개선한 형태로, 메인 CPU의 부하를 줄여 게임 성능에 더 많은 자원을 할당할 수 있도록 설계되었다.

이 오디오 DSP는 고급 공간 음향 기술을 지원한다. 특히 돌비 애트모스(Dolby Atmos)를 완전히 지원하여, 호환되는 AV 리시버나 사운드바가 연결된 홈시어터 환경에서 몰입감 있는 3차원 오디오를 구현한다. 또한 헤드폰을 사용할 때도 헤드폰용 돌비 애트모스를 적용할 수 있어, 일반 스테레오 헤드폰으로도 객체 기반의 정밀한 공간 음향을 경험할 수 있다.

이 프로세서는 Microsoft의 홀로렌즈(HoloLens) 개발 과정에서 활용된 HRTF(Head-Related Transfer Function) 기술도 지원한다. 이를 통해 게임 내 사운드의 위치와 거리를 더욱 정확하게 재현하여, 플레이어가 소리의 방향과 깊이를 직관적으로感知할 수 있도록 돕는다. 이는 FPS나 서바이벌 호러 장르의 게임에서 특히 유용한 기능이다.

전용 오디오 하드웨어의 도입은 복잡한 사운드 이펙트와 배경음 처리를 CPU가 아닌 별도의 유닛에서 담당하게 함으로써, 전체 시스템 효율을 높이는 데 기여했다. 결과적으로 개발자들은 더 풍부하고 다층적인 오디오 디자인을 게임에 구현할 수 있는 여유를 얻었으며, 플레이어는 향상된 시각적 경험과 조화를 이루는 고품질 오디오를 즐길 수 있게 되었다.

Xbox One X는 12GB의 GDDR5 SDRAM을 탑재하여 당시 콘솔 중 가장 넓은 메모리 대역폭을 제공한다. 메모리 클럭은 1700MHz(실효 클럭 6800MHz)이며, 384비트의 넓은 버스 폭과 결합해 326GB/s의 매우 높은 대역폭을 실현한다. 이는 기존 Xbox One의 DDR3 메모리 대역폭(68GB/s)을 크게 상회하며, ESRAM의 대역폭(204GB/s)보다도 높은 수치이다.

이 메모리는 게임 실행에 9GB, 운영 체제에 3GB를 할당하여, 향상된 4K UHD UI를 원활하게 렌더링할 수 있는 여유를 제공한다. 또한, 기존 Xbox One의 ESRAM에 최적화된 게임을 호환하기 위해 GDDR5 메모리 공간 중 32MB를 ESRAM 에뮬레이션 용도로 할당하여 구동한다. 새로운 델타 칼라 압축 알고리즘을 도입하여 실효 메모리 대역폭을 더욱 높였으며, 고해상도 텍스처와 자원을 처리하는 데 유리한 조건을 마련했다.

Xbox One X의 내장 저장 장치는 SATA II 인터페이스를 사용하는 2.5인치 시게이트 HDD 1TB로 구성되어 있다. 데이터 전송 대역폭은 기존 Xbox One 대비 50% 향상되었으나, 여전히 SATA 3.0(6Gbps)보다 느린 SATA 2.0(3Gbps) 규격으로 알려져 있다. 이로 인해 저장 장치의 순수 읽기/쓰기 속도는 당시 SSD에 비해 제한적이었으나, 향상된 시스템 메모리와 함께 게임 로딩 시간은 기존 Xbox One 대비 상당히 단축되는 효과를 보였다.

광학 드라이브로는 4K UHD 블루레이 디스크를 재생할 수 있는 드라이브를 탑재하여, 고화질 영상 콘텐츠 재생 기능도 제공한다. 저장 공간 확장을 위해 최대 8TB 용량의 외장 하드 디스크 드라이브를 USB 3.2 Gen1 포트에 두 대까지 연결할 수 있어, 총 18TB의 저장 공간을 활용할 수 있다. 내장 드라이브의 교체는 공식적으로 지원되지 않아 난이도가 높은 편이다.

Xbox One X는 콘솔 게임기 역사상 최초로 증기 챔버 쿨러를 도입한 기기이다. 이 고급 냉각 기술은 일반적으로 고성능 GPU나 CPU를 탑재한 장치에서 사용되며, 액체가 발열부에서 증기가 되어 열을 흡수한 후 다른 부분에서 다시 액화되는 과정을 반복하여 효율적으로 열을 배출한다.

이러한 설계 덕분에 Xbox One X는 강력한 성능을 발휘하는 동안에도 매우 낮은 소음 수준을 유지할 수 있었다. 당시 경쟁 기기였던 플레이스테이션 4 프로가 큰 소음으로 논란이 된 것과 대조적으로, Xbox One X는 기존 Xbox One보다도 조용한 작동을 보여주었다.

효율적인 쿨링 시스템은 높은 클럭으로 동작하는 커스텀 APU의 안정성을 보장하는 핵심 요소였다. 이는 4K UHD 해상도와 HDR을 지원하는 고부하 게임을 장시간 구동할 때도 열 문제 없이 최고의 성능을 유지할 수 있게 해주었다.

Xbox One X는 Xbox One과 동일한 운영 체제를 사용한다. 이 운영 체제는 마이크로소프트의 윈도우 10 64비트 기반으로 구축되어 있으며, Xbox One 시리즈 전반에 걸쳐 통일된 사용자 경험과 생태계를 제공한다. 이를 통해 Xbox One X는 기존 Xbox One 및 Xbox One S용으로 출시된 모든 게임과 애플리케이션을 완벽하게 호환하며 실행할 수 있다.

운영 체제는 Xbox One X의 향상된 하드웨어 성능을 활용하여 사용자 인터페이스(UI)를 4K 해상도로 렌더링한다. 이로 인해 메뉴, 대시보드, 스토어 등의 시스템 화면이 기존 모델보다 훨씬 선명하게 표시된다. 또한, HDR 및 넓은 색 영역(Wide Color Gamut)을 지원하는 디스플레이에서 향상된 색감을 제공한다.

게임 실행 측면에서는 운영 체제가 개발자들에게 향상된 성능을 위한 추가적인 메모리 리소스를 할당한다. Xbox One X는 총 12GB의 메모리 중 게임에 9GB를 할당하며, 이는 기존 Xbox One의 5GB에 비해 상당히 증가한 수치이다. 이 추가 메모리를 통해 개발자들은 고해상도 텍스처 패치를 적용하거나 더 높은 해상도와 안정적인 프레임률을 구현할 수 있다.

Xbox One X의 운영 체제는 Xbox 게임 패스, Xbox 클라우드 게이밍 (당시 프로젝트 xCloud), Xbox 플레이 애니웨어와 같은 서비스들과도 완벽하게 통합되어 있다. 시스템은 정기적인 업데이트를 통해 새로운 기능과 성능 개선 사항을 지속적으로 제공받았으며, 이는 Xbox Series X|S로의 세대 교체 이후에도 일부 유지되었다.

Xbox One X의 성능을 입증하는 데 중요한 역할을 한 것은 포르자 테크라는 기술 데모이다. 이 데모는 Microsoft의 자사 개발사인 턴 텐이 프로젝트 스콜피오의 초기 하드웨어를 테스트하기 위해 제작한 것으로, Xbox One X의 잠재력을 극적으로 보여주었다.

포르자 테크는 4K UHD 해상도에서 초당 60프레임으로 구동되도록 설계된 스트레스 테스트였으나, 평균적으로 GPU 사용률이 약 60%에 불과해 하드웨어의 여유 성능을 확인시켜 주었다. 더욱이 PC의 최고 그래픽 설정에 해당하는 '울트라' 옵션으로 실행했을 때에도 GPU 사용률이 88%를 넘지 않아, 콘솔이 하이엔드 PC에 필적하는 고성능 게임 경험을 제공할 수 있음을 시사했다.

이 데모는 Xbox One X의 하드웨어 설계 과정에서 퍼스트 파티 개발사들의 피드백이 직접 반영되었음을 보여주는 사례이다. 개발자들은 실제 게임 코드를 초기 프로토타입에서 실행하며 데이터를 수집했고, 이를 바탕으로 CPU와 GPU의 효율성을 최적화하는 데 기여했다. 결과적으로 포르자 테크는 출시 전부터 Xbox One X가 진정한 4K 게이밍을 구현할 수 있는 강력한 콘솔임을 입증하는 계기가 되었다.

Xbox One X Enhanced는 Xbox One X의 향상된 하드웨어 성능을 활용하여 그래픽이나 성능이 개선된 게임들을 지칭하는 공식 명칭이다. 이 프로그램은 기존에 출시된 Xbox One 게임들에 대해 추가적인 패치를 통해 네이티브 4K 해상도, HDR, 더 높은 프레임 레이트, 향상된 텍스처 및 그림자 효과 등을 제공하는 것을 목표로 한다. 개발사들은 비교적 쉬운 개발 환경을 통해 기존 타이틀을 Xbox One X에 최적화할 수 있었다.

이 프로그램은 Xbox One X의 출시와 동시에 시작되었으며, 마이크로소프트의 주요 퍼스트파티 타이틀인 헤일로 5: 가디언즈, 기어스 오브 워 4, 포르자 호라이즌 3 등을 비롯해 많은 서드파티 게임들이 초기부터 지원을 선언했다. 지원 목록에는 레드 데드 리뎀션 2, 위쳐 3: 와일드 헌트, 어쌔신 크리드 오디세이와 같은 인기 타이틀들도 포함되어, PlayStation 4 Pro 대비 더 많은 강화 타이틀을 확보하는 결과를 가져왔다.

Xbox One X Enhanced 타이틀은 크게 네 가지 방식으로 향상된다. 첫째는 네이티브 4K 해상도 렌더링, 둘째는 HDR 지원을 통한 색감 향상, 셋째는 프레임 레이트 안정화 또는 상향, 넷째는 고해상도 텍스처 팩 적용 등이다. 일부 게임은 플레이어에게 해상도 모드와 성능 모드 중 선택할 수 있는 옵션을 제공하기도 했다. 또한 이 프로그램은 Xbox One 및 Xbox 360 호환 타이틀에도 적용되어, 오래된 게임들의 그래픽이 현대적으로 개선되는 효과를 보였다.

2019년 9월 기준으로 Xbox One X Enhanced를 지원하는 게임은 Xbox, Xbox 360 호환 타이틀을 포함해 총 605개에 달했다. 이는 Xbox One X가 차세대기가 아닌 동세대 내 프리미엄 기기로서의 위치를 확고히 하는 데 기여했으며, 기존 게임 라이브러리의 가치를 높이는 중요한 요소로 작용했다.