PS5 และ Xbox Series X SSD นั้นล้ำหน้าสำหรับการเล่นเกมหรือไม่?

จนถึงขณะนี้เกม PC ได้แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความเร็วในการจัดเก็บด้วย SSD นั้นมี ส่งผลกระทบเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การเล่นเกม การปฏิบัติ ถ้าเราไม่สนใจเวลาในการโหลด NVMe SSDs เร็วกว่า SATA SSD หลายเท่าบนกระดาษ แต่ถึงแม้ในเกมพีซีที่มีความต้องการมากที่สุดก็ไม่มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดระหว่างการใช้เกมหนึ่งหรือเกมอื่น ในส่วนนี้เกิดจาก คอขวด ในส่วนอื่น ๆ ของระบบที่เปิดเผยเมื่อการจัดเก็บข้อมูลเร็วพอที่จะไม่เกิดความผิดพลาดใด ๆ

คอนโซลที่จะเกิดขึ้นจะมีจำนวน คุณสมบัติของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ง่ายขึ้นสำหรับเกมที่จะใช้ประโยชน์จากการจัดเก็บได้เร็วกว่าในอดีตช่วยลดปัญหาคอขวดที่อาจเป็นปัญหาในพีซีมาตรฐาน นี่คือที่เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลของคอนโซลกลายเป็นที่น่าสนใจอย่างแท้จริงเช่นเดียวกับ SSD ของ PS5 หรือ Xbox Series X ตัวเองค่อนข้างธรรมดา

ดังนั้นต่อไปเราจะอธิบายถึงแง่มุมของ SSD และโดยทั่วไปของ PS5 และ Xbox Series X ที่จะมาถึงซึ่งจะนำไปสู่ยุคใหม่สำหรับการเล่นเกมหากนักพัฒนาคาดการณ์ถึงข้อดีเหล่านี้ ตลาดเกมพีซีเช่นกัน .

การบีบอัดบน SSD ของ PS5 และ Xbox Series X

คุณสมบัติฮาร์ดแวร์เฉพาะที่สำคัญที่สุดที่คอนโซลรุ่นใหม่จะรวมไว้เพื่อเสริมประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์จัดเก็บข้อมูลคือฮาร์ดแวร์สำหรับการคลายการบีบอัดข้อมูลโดยเฉพาะ เนื้อหาเกมจะต้องเก็บไว้ในดิสก์ในรูปแบบการบีบอัดเพื่อให้ ข้อกำหนดในการเก็บรักษา ในระดับที่เหมาะสมและสิ่งนี้มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพอย่างชัดเจน

เกมตามกฎทั่วไปขึ้นอยู่กับหลาย ๆ เกม วิธีการบีบอัด : ความสูญเสียบางอย่างสำหรับข้อมูลบางประเภท (เช่นภาพเสียงหรือภาพนิ่ง) และอัลกอริธึมวัตถุประสงค์ทั่วไปบางอย่างโดยไม่มีการสูญเสีย สิ่งที่ไม่สามารถอุทธรณ์ได้คือข้อมูลเกือบทั้งหมดผ่านวิธีการบีบอัดอย่างน้อยหนึ่งวิธีที่ค่อนข้างซับซ้อนจากมุมมองการคำนวณ

GPU สถาปัตยกรรมได้รวมฮาร์ดแวร์มาเป็นเวลานานเพื่อจัดการสตรีมวิดีโอการถอดรหัสและรองรับวิธีการบีบอัดพื้นผิวที่สูญเสียอย่างรวดเร็ว แต่เรียบง่ายเช่น S3TC และผู้สืบทอด แต่สิ่งนี้ทำให้ ซีพียู ที่จะต้องแกะข้อมูลจำนวนมาก ซีพียูเดสก์ท็อปไม่มีเอ็นจิ้นเฉพาะหรือคำแนะนำในการคลายการบีบอัดแม้ว่าคำแนะนำต่างๆในส่วนขยาย SIMD ต่างๆจะมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยในงานประเภทนี้ ถึงกระนั้นการคลายซิปไฟล์ สตรีมข้อมูลหลาย GB ต่อวินาที ไม่สำคัญและมี ฮาร์ดแวร์เฉพาะ สำหรับงานนี้สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่บรรเทาภาระของ CPU

ฮาร์ดแวร์การถ่ายโอนข้อมูลคลายการบีบอัดบนคอนโซลที่จะเกิดขึ้น มีการใช้งานใน SoC หลัก เพื่อให้สามารถคลายข้อมูลหลังจากข้ามลิงก์ PCIe จาก SSD และอยู่ในส่วนหลัก แรม พูลที่ใช้ร่วมกันโดยแกน GPU และ CPU

Decompression download hardware ไม่พบในเดสก์ท็อปพีซี แต่มันไม่ใช่ความคิดแปลกใหม่เพราะมีอยู่ในสภาพแวดล้อมของเซิร์ฟเวอร์และในความเป็นจริงแล้วคอนโซลรุ่นก่อนหน้านี้ยังมีฮาร์ดแวร์สำหรับการบีบอัดโดยเฉพาะถ้าคุณไม่มีฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพ ขึ้นกับ NVMe SSD เหมือนกับ PS5 หรือ Xbox Series X

เซิร์ฟเวอร์ แพลตฟอร์มมักจะมีตัวเร่งการบีบอัดซึ่งมักจะจับคู่กับตัวเร่งการเข้ารหัส: อินเทล ได้สร้างตัวเร่งความเร็วดังกล่าวเป็นอุปกรณ์ต่อพ่วงเฉพาะหรือภายนอกบนชิปเซ็ตเซิร์ฟเวอร์และซีพียู IBM POWER9 ขึ้นไปมีหน่วยเร่งความเร็วที่คล้ายกัน ตัวเร่งเซิร์ฟเวอร์เหล่านี้สามารถเทียบเคียงได้กับสิ่งที่คอนโซลสมัยใหม่ต้องการเนื่องจากมีปริมาณงานหลาย GB ต่อวินาที

ทั้งสอง ไมโครซอฟท์ และ SONY ได้ปรับแต่งหน่วยการคลายการบีบอัดให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพที่คาดหวังของ SSD ที่เกี่ยวข้อง พวกเขาได้เลือกอัลกอริธึมการบีบอัดที่เป็นกรรมสิทธิ์ที่แตกต่างกัน: RAD's คราเคน ในกรณีของ SONY ที่ได้รับการออกแบบมาสำหรับคอนโซลในปัจจุบันที่มีซีพียูค่อนข้างอ่อน แต่มีความต้องการประสิทธิภาพที่ต่ำกว่ามากในขณะที่ Microsoft มุ่งเน้นที่การบีบอัดพื้นผิวโดยเฉพาะ เมื่อต้องการทำเช่นนี้พวกเขาได้พัฒนาอัลกอริทึมการบีบอัดใหม่ที่เรียกว่า บีซีแพ็ค .

SONY อ้างว่าฮาร์ดแวร์ที่ใช้การบีบอัดของ Kraken นั้นสามารถสตรีมข้อมูลได้สูงสุด 5.5 GB / s (8-9 GB / s ของข้อมูลที่ไม่บีบอัด) แต่ในทางทฤษฎีแล้วมันสามารถเข้าถึง 22 GB / s หากข้อมูลนั้นซ้ำซ้อนเพียงพอ ในส่วนของ Microsoft กล่าวว่าตัวบีบอัด BCPack สามารถสร้างอินพุตทั่วไป 4.8 GB / s แต่อาจถึง 6 GB / s ดังนั้นไมโครซอฟท์อ้างว่ามีอัตราส่วนการบีบอัดสูงกว่าปกติเล็กน้อย แต่ก็ยังมีปริมาณข้อมูลที่ลดลงเนื่องจาก SSD ของ Xbox Series X นั้นช้ากว่า PS5 อย่างเห็นได้ชัด โปรดจำไว้ว่า Microsoft บีบอัดและคลายการบีบอัดเท่านั้น ข้อมูลพื้นผิว ในขณะที่ SONY ทำกับข้อมูลทั้งหมด

เวลาซีพียูที่บันทึกโดยระบบจากหน่วยการบีบอัดเฉพาะเหล่านี้ไม่น่าเชื่อ - มันเทียบเท่ากับประมาณ แกนประมวลผล 9 Zen 2 สำหรับ PS5 และเกี่ยวกับ 5 แกนบน Xbox อันดับ X โปรดทราบว่าตัวเลขเหล่านี้เป็นจำนวนสูงสุดสมมติว่าแบนด์วิธ SSD กำลังถูกใช้อย่างเต็มที่ แต่ความจริงก็คือว่าเกมนั้นแทบจะไม่เคยโหลด SSD 100% อย่างต่อเนื่องดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ CPU

ฟีเจอร์เร่งความเร็วการจัดเก็บในคอนโซล SoCs ไม่ จำกัด เฉพาะการบีบอัดดัมพ์และโดยเฉพาะ SONY ได้สรุปคุณสมบัติบางอย่างแม้ว่าจะเป็นวิธีที่คลุมเครืออย่างมากซึ่งเราไม่กล้าเรียกร้องเพราะมันเปิดกว้างเกินไปสำหรับการตีความ ยึดติดกับแนวคิดที่ว่าฮาร์ดแวร์การบีบอัดข้อมูลเฉพาะนี้ทำงานได้ในทางทฤษฎีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในงานอื่น ๆ เช่นกัน

มอเตอร์ DMA

การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง (DMA หมายถึงการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง) หมายถึงความสามารถของอุปกรณ์ต่อพ่วง อ่านและเขียนไปยัง RAM โดยไม่ต้อง ระบบ ซีพียู ต้องมีส่วนร่วม อุปกรณ์ต่อพ่วงความเร็วสูงที่ทันสมัยทั้งหมดใช้ DMA สำหรับการสื่อสารส่วนใหญ่กับ CPU แต่นั่นไม่ได้ใช้เพียงอย่างเดียวเนื่องจาก DMA เอ็นจิ้นเป็นอุปกรณ์ต่อพ่วงที่มีอยู่เพียงเพื่อย้ายข้อมูล แต่ไม่ได้ทำอะไรกับมัน มันก็เหมือนทางหลวง

ซีพียูสามารถสั่งเอนจิ้น DMA เพื่อทำสำเนาหนึ่งส่วนของ RAM ไปยังอีกส่วนหนึ่งและทำงานหน่วยความจำที่อาจคัดลอกกิกะไบต์ของข้อมูลโดยที่ CPU ไม่ต้องทำคำสั่ง mov (หรือ ซิมดี เทียบเท่า) สำหรับแต่ละชิ้นส่วนและยังไม่มีการปนเปื้อนของ CPU เอ็นจิ้น DMA ยังสามารถทำมากกว่าการถ่ายสำเนาง่าย ๆ : พวกเขาสนับสนุนการกระจาย / รวบรวมการดำเนินการเพื่อจัดเรียงข้อมูลในบางวิธีในกระบวนการเคลื่อนย้าย NVMe มีคุณสมบัติเช่นรายการกระจาย / รวบรวมที่สามารถกำจัดความต้องการ DMA เอ็นจิ้นแยกต่างหากเพื่อมอบคุณสมบัติดังกล่าว แต่ คำสั่ง NVMe บน Xbox และ PS5 SSD ส่วนใหญ่ทำหน้าที่บีบอัดข้อมูลเพียงอย่างเดียว

แม้ว่าเอ็นจิ้น DMA เป็นอุปกรณ์ต่อพ่วง แต่โดยทั่วไปเราจะไม่พบพวกมันเป็นการ์ดขยาย PCIe มันเหมาะสมกว่าสำหรับพวกเขาที่จะอยู่ใกล้กับตัวควบคุมหน่วยความจำมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการเข้าถึงเวลาแฝงที่ต่ำกว่าซึ่งหมายความว่าเราจะพบพวกมันบนชิปเซ็ตหรือบนตัวซีพียูเอง

PS5 SoC ประกอบด้วยเอนจิ้น DMA เพื่อจัดการการคัดลอกข้อมูลที่มาจากหน่วยการบีบอัดและเช่นเดียวกับเอ็นจิ้นการคลายการบีบอัดนี่ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ใหม่ แต่เป็นคุณสมบัติที่ขาดหายไปจากเดสก์ทอปพีซีมาตรฐาน แต่มีอยู่แล้วบนเซิร์ฟเวอร์ สิ่งที่ SONY ทำนั้นได้รวมเอาคุณสมบัตินี้ไว้ในคอนโซลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ "การปรับแต่ง" และลดภาระของซีพียู

ตัวประมวลผลร่วม IO

IO ที่ซับซ้อน (I / O อินพุตและเอาต์พุต) บน PS5 SoC ยังรวมถึง โปรเซสเซอร์ dual-core ด้วยชุดของตัวเอง SRAM . SONY ได้บอกว่าไม่มีอะไรเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ภายในสิ่งนี้ แต่ได้อธิบายว่ามันเป็นเคอร์เนลคอนโซล SSD เฉพาะที่จะช่วยให้เกม“ หลีกเลี่ยงกระบวนการ I / O แบบดั้งเดิม” ในขณะที่เคอร์เนลตัวอื่น ๆ นั้นอธิบายว่าเป็นเครื่องช่วยหน่วยความจำ . สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้เราต้องใช้สิทธิบัตรที่ SONY ได้ยื่นเมื่อหลายปีก่อนและเราหวังว่าจะสะท้อนให้เห็นถึงสิ่งที่เรากำลังจะได้พบใน PS5

ประมวลผลร่วม อธิบายไว้ในส่วนการดาวน์โหลดสิทธิบัตรของ SONY ว่าปกติแล้วจะเป็นไดรเวอร์หน่วยเก็บข้อมูลของระบบปฏิบัติการอย่างไร หนึ่งในภารกิจที่สำคัญที่สุดคือการแปลระหว่างพื้นที่ที่อยู่ต่าง ๆ : เมื่อเกมร้องขอช่วงไบต์ที่กำหนดจากไฟล์หนึ่งไฟล์มันจะค้นหาข้อมูลที่ไม่มีการบีบอัด ตัวประมวลผลร่วม IO กำหนดว่าต้องการข้อมูลชิ้นใดที่บีบอัดและส่งคำสั่งการอ่าน NVMe ไปยัง SSD เมื่อข้อมูลถูกส่งคืนแล้วตัวประมวลผลร่วม IO จะกำหนดค่า หน่วยบีบอัด เพื่อประมวลผลข้อมูลนี้และ เครื่องยนต์ DMA เพื่อส่งไปยังตำแหน่งที่ร้องขอในหน่วยความจำโดยเกมทั้งหมดนี้ไม่มีการแทรกแซงของ CPU

เนื่องจากคอร์ตัวประมวลผลร่วมทั้งสองนี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าคอร์ SSoC Zen 2 จึงไม่สามารถรับผิดชอบการโต้ตอบทั้งหมดกับ SSD ได้ ตัวประมวลผลร่วมจะจัดการกับกรณีที่พบบ่อยที่สุดของการอ่านข้อมูลและระบบจะเปลี่ยนเป็นแกนที่ 2 ของ Zen สำหรับส่วนที่เหลือ ตัวประมวลผลร่วม SRAM ไม่ได้ใช้เพื่อปกป้องข้อมูลเกมจำนวนมากที่ไหลผ่าน IO complex แต่หน่วยความจำนี้มีตารางการค้นหาต่างๆ (เป็นดัชนี) ที่ใช้โดยตัวประมวลผลร่วม ในแง่นี้มันคล้ายกับตัวควบคุม SSD ที่มีชุด RAM สำหรับตารางการแมป แต่การทำงานของตัวประมวลผลร่วม IO นั้นแตกต่างจากตัวควบคุม SSD อย่างสิ้นเชิงแน่นอน อย่างไรก็ตามมันจะมีประโยชน์มากกับ SSD ของบุคคลที่สามหากคอนโซลรองรับในตอนท้าย

ความสอดคล้องของแคช

คุณสมบัติฮาร์ดแวร์ล่าสุดของคอนโซลที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บคือชุดของความสอดคล้องของแคชที่ SONY ได้เปิดเผย CPU และ GPU ในคอนโซล SoC ใช้ RAM GDDR16 RAM ขนาด 6GB เท่าเดิมขจัดขั้นตอนการคัดลอกเนื้อหาจาก RAM หลักไปยัง VRAM หลังจากโหลดจาก SSD และคลายซิป

แต่เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากพูลหน่วยความจำแบบแบ่งใช้ฮาร์ดแวร์จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจถึงความสอดคล้องของหน่วยความจำแคชและไม่เพียงแค่ข้ามคอร์ CPU หลายคอร์ แต่ยังรวมถึงแคชแคช GPU ต่างๆด้วย ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับ APU แต่ความแปลกใหม่ของ PS5 และ Xbox Series X ก็คือ IO complex ยังมีส่วนร่วม เมื่อสินทรัพย์กราฟิกใหม่ถูกโหลดเข้าสู่หน่วยความจำผ่านทางระบบที่ซับซ้อนของ IO และเขียนทับสินทรัพย์ที่เก่าที่สุดมันจะส่งสัญญาณการตรวจสอบความถูกต้องไปยังแคชในเวลาเดียวกันเพื่อละทิ้งข้อมูลที่ล้าสมัยเท่านั้นและไม่ใช่สิ่งที่ยังคงถูกต้อง )

SSD ของ PS5 เหมือนกับของ Xbox Series X หรือไม่

มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับที่เก็บข้อมูลที่กำหนดเองของ PS5 (ดังที่เราได้บอกคุณในบทความนี้แม้ว่าจะยังมีช่องว่างมากมายเช่นกัน) ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสงสัยว่าผู้ใช้ที่ซื้อ Xbox Series X จะมี "perks เหมือนกันหรือไม่ ” หรือถ้าจะ จำกัด เฉพาะฮาร์ดแวร์ที่คลายการบีบอัดเท่านั้น Microsoft ได้รวมเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บข้อมูลทั้งหมดไว้ในสิ่งที่เรียกว่า "Xbox Velocity Architecture"

ไมโครซอฟท์กล่าวว่ามันมีส่วนประกอบสี่ส่วน: SSD ตัวเองเอ็นจิ้นการบีบอัด API ซอฟต์แวร์ใหม่สำหรับการเข้าถึงที่เก็บข้อมูลและคุณสมบัติฮาร์ดแวร์ที่เรียกว่า Sampler Feedback Streaming ซึ่งเราได้พูดคุยกันแล้วก่อนหน้านี้ อันหลังนั้นไม่เกี่ยวข้องกับพื้นที่เก็บข้อมูลมากนักเนื่องจากเป็นฟังก์ชั่นของ GPU ที่ทำให้พื้นผิวที่มีอยู่บางส่วนมีประโยชน์มากขึ้นโดยการอนุญาตให้โปรแกรม shader ติดตามส่วนของพื้นผิวที่ใช้งานจริง ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อตัดสินใจว่าข้อมูลใดที่จะขับออกจาก RAM และสิ่งที่ต้องโหลดต่อไปเช่นรุ่นความละเอียดสูงกว่าของพื้นที่พื้นผิวที่มองเห็นได้อย่างแท้จริงตลอดเวลา

เนื่องจาก Microsoft ไม่ได้กล่าวถึงคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ซับซ้อนของ PS5 จึงมีเหตุผลที่จะสมมติว่า Xbox Series X ขาดคุณสมบัติเหล่านั้นและ IO นั้นมีการจัดการ CPU เป็นหลัก อย่างไรก็ตามมันไม่น่าแปลกใจที่จะค้นพบในภายหลังว่าคอนโซลนั้นมีเอ็นจิ้น DMA เทียบเคียงได้เนื่องจากเราได้เห็นคุณลักษณะนี้ในอดีตในคอนโซลรุ่นก่อนหน้า