Microsoft DirectStorage och dess potential för PC-spel

När du utför någon uppgift på din dator, vare sig det gäller spel eller allmänna produktivitetsuppgifter, finns det alltid en begränsande faktor i systemet. Den begränsande faktorn är ansvarig för att bestämma taket för datorns prestanda i just den arbetsbelastningen. Dessa begränsande faktorer kallas ofta ”flaskhalsar” och de är omöjliga att undvika. På vilken dator som helst vid en viss tidpunkt finns det någon form av begränsande faktor eller flaskhals som begränsar datorns totala prestanda. Hypotetiskt, om vi helt tar bort alla flaskhalsar från ett system framgångsrikt, skulle den teoretiska prestandan hos det systemet vara oändlig, och det är verkligen omöjligt.

De vanligaste flaskhalsarna som påverkar spelprestanda är ditt grafikkort och din CPU. Grafikkort är överlägset den vanligaste orsaken till flaskhalsning i spel, med CPU-flaskhalsning som följer den i förekomst. Flaskhalsning är inte nödvändigtvis en dålig sak, det ger bara en begränsning för hur mycket prestanda din dator kan producera. Andra maskinvarukomponenter som kan flaskhalsa ditt systems prestanda inkluderar dina minnes- och kylningslösningar. Ja, även din CPU-kylare kan vara en flaskhals i vissa scenarier.

Naturligtvis är de som investeras i PC-spelvärlden redan bekanta med CPU- och GPU-flaskhalsar. Internetforum är fulla av frågor om flaskhalsar, och du kanske till och med har funderat på att undra på flaskhalsning då och då. Men en typ av flaskhals som nästan aldrig diskuteras är "lagringsflaskhals", vilket innebär att det är din lagringsenhet som begränsar datorns prestanda i en viss arbetsbelastning. Microsoft DirectStorage är en direkt lösning för att lindra alla typer av lagringsflaskhalsar så att spel kan utvecklas till nästa era av realism och tekniska framsteg.

Lagringsflaskhalsar

Medan CPU- och GPU-flaskhalsar är ganska enkla att förstå för det mesta, kan samma sak inte sägas för lagringsflaskhalsar. En lagringsflaskhals är helt enkelt en flaskhals som orsakas av din lagringsenhet, det vill säga din specifika hårddisk eller SSD. Dessa typer av flaskhalsar är extremt ovanliga i dagens spel, och det finns en enkel anledning till det. Eftersom hårddiskar har varit vår primära lagringsform i årtionden har spelutvecklare alltid utvecklat sina spel med hårddiskar i åtanke. Till och med spelkonsoler brukade ha långsamma, mekaniska hårddiskar fram till senaste generationens PS5- och Xbox-seriekonsoler.

Eftersom hårddiskar är extremt långsamma även om de jämförs med en måttligt snabb SATA SSD, var utvecklarna tvungna att ta fram lösningar för att förhindra att hårddiskarnas låga hastigheter skadar spelupplevelsen. Detta ledde till utvecklingen av spelnivåer med olika laddningsskärmar som sekventiellt laddar hela scenen i intervaller snarare än att ladda dem direkt. I ganska moderna spel som GTA 5 och Red Dead Redemption 2 med massiva öppna världar innebar detta att laddningstiderna på hårddiskar var notoriskt långa, till och med över flera minuter. Det här är lösningen som används i alla gamla och moderna spel och det är också anledningen till att hårddiskar inte påverkar datorns spelprestanda efter att nivån har laddats helt.

Som vi noterade i vår omfattande guide för att köpa en SSD, det finns ingen märkbar skillnad i prestanda för ett spel mellan en hårddisk och en SSD. Även flammande snabba PCIe Gen 4-enheter kommer inte att ge dig extra FPS över en vanlig mekanisk hårddisk. Detta beror på att utvecklare inte har gjort spelen beroende av lagringsmediet medan de spelas för att ta bort lagringsenheterna som en potentiell flaskhals. Så snart vi försöker ladda ett spel ändras dock historien eftersom SSD-enheter är mycket snabbare när de laddar spel än hårddiskar. Detta innebär att den extra hastigheten och prestandan hos de mycket dyrare SSD-enheterna ligger kvar på bordet medan du är i spelet, helt enkelt för att spelen har utvecklats med hårddiskar i åtanke. Detta är problemet som Microsoft DirectStorage syftar till att lösa.

Microsoft DirectStorage

DirectStorage API är en banbrytande ny funktion som gör det möjligt för nästa generations spel att dra nytta av de extremt snabba SSD-datorerna för att kraftigt minska laddningstiderna i och mellan spel. Detta är samma teknik som finns, i en något nedtonad form, i Xbox Series X. Med namnet Xbox Velocity Architecture är det en serie speltekniker som hjälper Xbox Series X att dra nytta av sin väsentligt kraftfulla hårdvara ganska effektivt för att kraftigt minska belastningstiderna och förbättra tillgångarnas strömningsrespons under spelets gång.

En av de mest populära funktionerna i nya PS5 och Xbox Series X är deras vansinnigt snabba laddningstider. Detta beror på implementeringen av tekniker som liknar Microsoft DirectStorage, som utnyttjar deras extremt snabba SSD-enheter för att kraftigt minska laddningstiderna i spel. Inte bara det, dessa tekniker möjliggör sömlös strömning av tillgångar medan de hoppar mellan nivåer i ett spel, vilket visades i förhandsgranskningen av det nya Ratchet och Clank-spelet på PS5.

DirectStorage API syftar till att föra denna teknik till datorer och i slutändan leda spel till nästa generation. Målet för nästa generations spel är ganska uppenbart från alla de olika tekniska funktionerna som är inbakade i de nya konsolerna. PS5- och Xbox-seriens konsoler är fyllda med teknik som har ett enda syfte att minska och i slutändan eliminera laddningsskärmar från spel. DirectStorage API undviker bristerna i äldre lagrings-API: er genom att kunna hantera mycket fler samtidiga förfrågningar om data och information från spelen, vilket leder till mer effektiv användning av bandbredd och därmed snabbare hastigheter. Detta gör att spelen kan bli större och mer detaljerade med samma hårdvara som finns just nu.

Behov av DirectStorage

DirectStorage är det verktyg vi behöver för att verkligen leda spel till nästa generation. Spel idag är grafiskt fantastiska med smidiga animationer och imponerande spel, men det finns ett problem som vi inte har kunnat lösa på decennier nu och det är närvaron av laddningsskärmar. Eftersom spel blir mer och mer expansiva med massiva öppna världar och hundratusentals tillgångar blir laddningsskärmar längre och längre istället för att gå åt andra håll. Med ökande belastningstider går vi faktiskt bakåt i detta avseende snarare än att gå framåt och eliminera belastningstider. Som förklarats tidigare beror närvaron av långa laddningstider och intermittenta laddningsskärmar på de inneboende utvecklingshinder som uppstår på grund av användningen av långsamma hårddiskar.

Även med supersnabba SSD-enheter kan vi inte helt eliminera laddningsskärmar från spel idag. De snabbaste SSD-enheterna idag använder sig av PCIe Gen 4-tekniken och kan uppnå teoretiska maxhastigheter på upp till 7 GB / s, men de erbjuder bara några sekunders fördelar när spelet laddas jämfört med en åldrande, gammal hårddisk. Detta beror på att dagens spel inte är fullt utrustade för att dra nytta av den enorma bandbredden och de snabba hastigheterna för SSD-enheter som finns idag. Detta problem är ett som Microsoft DirectStorage syftar till att lösa framöver.

Krav

Även om de faktiska officiella kraven för Microsoft DirectStorage inte är offentligt tillgängliga i skrivande stund, finns det några spekulationer som flyter runt om denna fråga. För det första kommer Microsoft DirectStorage API i kombination med Microsoft DirectX 12 Ultimate, och det betyder att du definitivt måste ha den senaste versionen av Windows 10 installerad när DirectStorage äntligen startar. Detta är ett krav på mjukvarunivå som ganska enkelt kan uppfyllas av de flesta spelare.

Det andra kravet för DirectStorage kan vara lite svårare att uppfylla. DirectStorage kommer att dra nytta av en av de supersnabba NVMe- och PCIe Gen 4 SSD-enheterna som för närvarande finns på marknaden idag. Detta innebär att långsammare SATA SSD-enheter och äldre hårddiskar helt enkelt inte har den råa bandbredden eller hastigheterna för att hantera mängden data som behöver överföras när DirectStorage kommer till spel. För optimal prestanda behöver du antingen en PCIe Gen 3 NVMe-enhet eller en ännu snabbare PCIe Gen 4-enhet, som båda har några flammande snabba alternativ. Våra rekommendationer för de 5 bästa PCIe Gen 4 SSD-enheterna finns också här.

Microsoft förklarade sitt val av NVMe-protokollet i ett blogginlägg om DirectStorage:

Påverkan på spel

Microsoft DirectStorage är förmodligen det största språnget framåt inom spel sedan RayTracing och DLSS i realtid introducerades med Nvidias RTX-serie. Faktum är att många entusiaster tror att DirectStorage kommer att konkurrera med Nvidias Deep Learning Super Sampling-teknik i den omfattning det har på spel framöver. DirectStorage ger den bästa IO-tekniken till både datorer och konsoler precis som vad DLSS gör med renderingstekniker. Framöver kommer det att finnas mycket mer fokus på att ta bort laddningsskärmar från spelet och effektivisera laddningen av tillgångar direkt, snarare än att förbättra grafisk trohet med betydande marginaler.

En del av anledningen till denna fokusförskjutning beror på nödvändighet. Laddningsskärmar och långa laddningstider har varit akilleshälen i många fantastiska spel idag. Dessa faktorer tar bort från en annars perfekt spelupplevelse, helt enkelt för att de inte känns moderna för grafiken och spelelementen i spelet som spelas. Idag har vi enormt imponerande spel med realistisk grafik som Red Dead Redemption 2 och Assassin's Creed Valhalla, men även dessa spel har enorma laddningstider även på avancerade spel-datorer. Detta minskar nedsänkningsfaktorn och förhindrar att spelet känns riktigt nästa generations.

Slutsats

Microsoft DirectStorage API är svaret på utvecklande lagring och IO-landskap i PC-spel. DirectStorage API syftar till att förbättra PC-spel inom två primära områden; reducerar frustrerande långa laddningstider från tidigare och gör det möjligt för spel att vara mer detaljerade och expansiva än någonsin. DirectStorage är förlängningen av Microsofts Xbox Velocity Architecture som finns i nuvarande generationens Xbox-konsoler som gör att systemet kan dra nytta av den extremt snabba SSD som finns i konsolen för att avsevärt minska nedladdningstiderna och för att förbättra strömningen av tillgångar i spelet. En liknande implementering finns i Sonys PlayStation 5.

PC Gaming spelar nu ikapp för konsolerna i detta avseende, men Microsoft har svaret. Med hjälp av en modern Windows 10-maskin och en snabb NVMe-enhet kommer DirectStorage API att hjälpa till att minska spelets laddningstider avsevärt och samtidigt förbättra den övergripande utvecklingsstrategin för spelen framöver. Medan spelutvecklare var tvungna att införa laddningsskärmar och olika hinder för att ta hänsyn till långsammare enheter tidigare, skulle det inte längre vara fallet med införandet av DirectStorage. Spelutvecklare kommer inte längre att behöva begränsa sin fantasi på grund av långsammare hårddiskar eller äldre SATA SSD-datorer, och PC-spelindustrin kommer verkligen att gå in i eran med nästa generations spel.