Masalah penyimpanan: mengapa SSD di Xbox dan Playstation menandai era baru dalam game konsol

Generasi konsol game berikutnya keluar tahun ini, dan hype seputar Xbox Series X dan Playstation 5 belum surut selama lebih dari setahun. Detail teknis nyata, tidak hanya rumor, bocor perlahan, dan hari ini kita masih tahu terlalu sedikit tentang konsol ini dibandingkan dengan seberapa banyak kita biasanya tahu tentang platform PC masa depan setelah pengumuman mereka, bahkan sebelum mereka mulai dijual. ... Kami memiliki beberapa angka dari Microsoft dan Sony terkait dengan kinerja maksimum, tetapi tidak daftar spesifikasi lengkap.



Generasi baru konsol akan menjadi lebih kuat baik dalam hal CPU dan GPU, tetapi ini berlaku untuk setiap generasi baru, dan itu tidak mengejutkan siapa pun ketika chip konsol memperbarui arsitektur mikro dengan cara yang sama seperti CPU AMD dan GPU dari mana mereka berasal. Yang lebih menarik adalah perubahan tata letak penyimpanan untuk konsol baru - mereka tidak hanya mengikuti pasar PC dan bergerak dari hard drive mekanis ke drive solid state, mereka melampauinya, bertujuan untuk mendapatkan hasil maksimal dari penggunaan solid state drive.





Di dalam Xbox Seri X,



SSD merevolusi pasar PC dengan peningkatan kinerja yang luar biasa. Gim diuntungkan terutama dari pemasangan yang lebih cepat dan pengunduhan yang lebih cepat, tetapi penyimpanan yang lebih cepat juga membantu mengurangi latensi dan menghilangkan jitter ketika gim memuat data dengan cepat. Dalam beberapa tahun terakhir, NVMe solid state drivekecepatan di atas kertas beberapa kali lebih tinggi daripada kemungkinan pada prinsipnya untuk solid-state drive pada antarmuka SATA, tetapi bagi para pemain keuntungan dari yang sebelumnya agak kabur. Akal sehat mengatakan bahwa dua faktor yang harus disalahkan atas frustrasi ini: Pertama, hampir semua gim dan mesin gim masih dirancang untuk dimainkan dari hard drive, karena konsol yang ada dan PC yang kurang canggih tidak memiliki solid state drive. Pemrogram game tidak dapat memanfaatkan NVMe sepenuhnya tanpa membuat game mereka benar-benar tidak dapat dimainkan ketika mereka menggunakan hard drive. Kedua, SSD SATA sudah cukup cepat untuk melewati hambatan ke beberapa bagian lain dari sistem, seperti proses dekompresi. Perlu mempercepat sesuatu yang lainterlepas dari SSD, sehingga game dapat mulai mengambil keuntungan penuh dari kinerja NVMe.



Microsoft dan Sony sedang mengerjakan kedua masalah ini di konsol baru mereka. Segera, pengembang game akan dapat dengan aman berasumsi bahwa pengguna akan memiliki drive yang sangat cepat, baik di konsol maupun di PC. Selain itu, generasi baru konsol akan menambah perangkat keras tambahan yang dirancang untuk menghilangkan kemacetan yang akan mereka miliki jika itu hanya PC kelas menengah dengan solid state drive yang sangat cepat. Untuk saat ini, bagaimanapun, kami hanya memiliki banyak gembar-gembor perangkat masa depan menggembar-gemborkan. Kedua perusahaan telah terlihat membesar-besarkan atau menyederhanakan situasi ketika mereka mencoba untuk menutupi kemampuan baru dari konsol masa depan mereka - terutama di bidang solid state drive. Dan karena konsol ini masih merupakan platform tertutup yang belum muncul di pasaran,beberapa detail teknis yang paling menarik masih dirahasiakan.







Sumber utama informasi teknis resmi tentang PS5 (dan terutama SSD-nya) adalah Lead Designer Mark Cerny. Pada bulan Maret, ia memberikan ceramah selama satu jam di sisi teknis PS5, dan mengabdikan sekitar sepertiga dari waktu untuk mengemudi. Sumber yang kurang resmi termasuk aplikasi paten Sony yang tampaknya terkait dengan PS5 - termasuk yang sesuai dengan rincian yang dikonfirmasi tentang teknologi penyimpanan pada konsol itu. Paten mengungkapkan banyak ide yang dieksplorasi perusahaan selama pengembangan PS5, dan banyak dari mereka pasti akan berakhir pada produk akhir.



Microsoft memutuskan untuk membocorkan detail teknis dalam aliran yang tipis, menyebarkan informasi pada posting blog berkala dan wawancara, terutama dengan situs DigitalFoundry (di mana PS5 juga dijelaskan dengan baik). Di sana, perusahaan mengungkapkan nama terdaftar dari banyak teknologi yang terkait dengan perangkat penyimpanan (misalnya, Xbox Velocity Architecture), namun, dalam banyak kasus, selain dari nama teknologi, kami tidak tahu apa-apa lagi tentang itu.



Selain sumber resmi, kami memiliki kebocoran, komentar, dan desas-desus tentang berbagai kualitas dari mitra dan sumber lain di industri. Mereka pasti membantu menjaga buzz tetap berjalan, tetapi ada sangat sedikit detail teknis tentang penggunaan SSD di konsol khusus. Kami memiliki banyak celah yang tersisa yang memerlukan analisis tentang apa yang mungkin dan apa yang mungkin ada di konsol baru.

Apa yang kita ketahui tentang solid state drive dari konsol ini?

Microsoft dan Sony menggunakan SSD khusus seperti NVMe, meskipun mereka "istimewa" dengan cara yang berbeda. Solusi Sony sedang mencoba untuk menggandakan kecepatan solusi Microsoft, dan itu pasti akan lebih mahal, meskipun kurang besar. Secara umum, kinerja solid-state drive Sony harus sebanding dengan PCIe 4.0 NVMe SSD yang paling mahal, yang seharusnya muncul di ritel pada akhir tahun, dan Microsoft SSD akan lebih baik dibandingkan dengan drive NVMe entry-level. Namun, kedua opsi tersebut merupakan langkah maju yang besar dibandingkan dengan hard drive mekanis dan bahkan solid state drive dengan antarmuka SATA.



Spesifikasi SSD yang Dikonfirmasi



Metrik yang paling penting dan mengesankan untuk konsol SSD adalah kecepatan baca berurutan. Kecepatan penulisan ke solid-state drive praktis tidak mempengaruhi kecepatan video game, dan ketika game membaca data dalam blok, biasanya ukurannya melebihi 4 kb - volume di mana indikator kecepatan drive solid-state dihitung. Kecepatan baca 2.4GB / s Microsoft adalah 10-20x lebih cepat dari HDD mekanis, tetapi tertinggal jauh di belakang standar SSD konsumen berkecepatan tinggi saat ini yang dapat memenuhi PCIe 3.0 x4 dengan kecepatan setidaknya 3.5GB / s ... Sony 5.5GB / s sedikit lebih cepat daripada PCIe 4.0 SSD saat ini pada pengontrol Phison E16,tetapi setiap pesaing di pasar SSD konsumen berkecepatan tinggi sudah menyiapkan solusi canggihnya sendiri. Pada saat itu tiba, kinerja SSD PS5 akan menjadi biasa-biasa saja - itu akan sejalan dengan SSD terkemuka lainnya, mengungguli hanya konsol lain dan PC murah yang tidak dapat membuat anggaran untuk penyimpanan cepat.



Sony telah mengungkapkan bahwa SSD mereka menggunakan pengontrol khusus dengan antarmuka flash NAND 12-channel. Ini mungkin perbedaan paling penting antara sistem mereka dan drive solid state konsumen khas. Biasanya, pengontrol 8 saluran menggunakan SSD konsumen berkecepatan tinggi, dan penggerak paling sederhana menggunakan pengontrol 4 saluran. Lebih banyak saluran umumnya ditemukan dengan SSD server, terutama yang membutuhkan banyak bandwidth. Yang lebih umum adalah pengontrol 16 saluran, tetapi ada 12 dan 18 saluran. Sony menggunakan lebih banyak saluran daripada perangkat penyimpanan konsumen terbaru berarti pengontrol mereka akan luar biasa besar dan mahal. Namun di sisi lain, mereka tidak perlu setiap saluran menjadi super cepatuntuk mencapai tujuan 5,5 GB / s. Mereka dapat menggunakan TLC NAND 64-lapisan dan mendapatkan kinerja yang memadai, sementara SSD konsumen yang berusaha mencapai ini perlu dipasangkan dengan NAND flash yang lebih baru dan lebih cepat.



Pengontrol 12 saluran juga menyediakan volume maksimum yang luar biasa besar. SSD konsol tidak perlu lebih besar dari SSD konsumen biasa, jadi 50% lebih banyak saluran bisa berarti 50% lebih banyak kapasitas. PS5 akan memiliki ruang "825 GB", yang berarti bahwa setiap saluran akan dilengkapi dengan 64 GiB NAND, yang disusun berdasarkan satu chip 512 Gbit (64 GB) atau pada dua 256 Gbit (32 GB) per saluran. Ini berarti bahwa kapasitas nominal NAND akan menjadi 768 GiB, atau 824,6 GB. Ruang kosong di atasnya, tidak termasuk area yang dicadangkan, kemungkinan besar akan sama dengan ruang pada drive yang ditulis produsen tentang "750 GB", jadi 825 GB dari Sony adalah berlebihan lebih dari 10% - dan dari pengacara mana pun akan bersemangat seperti itu.



Perlu disebutkan bahwa tidak realistis untuk mengharapkan Sony mengembangkan pengontrol NVMe berkecepatan tinggi - seperti halnya mengembangkan prosesor atau GPU sendiri. Dia harus bernegosiasi dengan produsen pengontrol yang ada dan memesan pengontrol khusus untuk dirinya sendiri - mungkin dibuat dengan teknologi yang ada - namun, siapa sebenarnya rekan ini, kita tidak tahu.



Solid state drive dari Microsoft tidak akan melampaui apa yang ditemukan pada PC modern. Hari ini SSD SATA untuk OEM telah melewati tahap ini, tetapi seluruh terabyte untuk PC dengan harga konsol akan menjadi proposisi yang cukup menarik bagi pengguna. Berbagai sumber mengatakan bahwa Microsoft memutuskan untuk menggunakan pengontrol siap pakai dari salah satu tersangka biasa (mungkin Phison E19T), dan drive itu sendiri dibuat oleh salah satu produsen terbesar. Namun, perusahaan masih dapat mengumumkan penggunaan faktor bentuk khusus dan, mungkin, firmware khusus.



Tidak satu pun dari kedua perusahaan tersebut yang berbagi informasi tentang internal SSD mereka selain dari pengontrol 12-saluran Sony, tetapi ukuran dan kecepatannya memberikan gambaran tentang apa yang diharapkan dari mereka. Sony memutuskan untuk menggunakan TLC NAND, dan target Microsoft yang lebih lambat lebih sesuai dengan QLC NAND. 2.4 GB / s sedikit lebih banyak dari yang kita lihat dengan drive QLC 4-channel saat ini, seperti Intel 665p (dengan kecepatan sekitar 2 GB / s), tetapi jauh lebih sedikit dibandingkan dengan QLC 8-channel jenis Sabrent Rocket Q (3,2 GB / s untuk model 1 TB). Drive 4-channel dengan TLC NAND paling sesuai dengan deskripsi Microsoft, namun pengendali 4-channel yang lebih baru seperti Phison E19T harus mendukung kecepatan ini dengan opsi QLC NAND yang benar. Setiap konsol bisa mendapatkan versi kecepatan ganda menggunakan QLC NAND dalam waktu dekat,untuk mencapai kinerja yang sama dengan model aslinya.

Tanpa DRAM, lalu bagaimana?

Tanpa indikator spesifik untuk menulis dan membaca acak, kami tidak dapat mengecualikan kemungkinan menggunakan di salah satu konsol tanpa DRAM-kontrol. Termasuk cache DRAM dalam tabel layer terjemahan flash (FTL) terutama meningkatkan kinerja dalam dua cara: mencegah penurunan kecepatan tulis ketika drive cukup penuh untuk harus menyulap data di latar belakang, dan meningkatkan kecepatan akses acak saat membaca data dari semua mendorong. Kedua case ini tidak cocok untuk konsol: mereka fokus pada membaca dan mengakses hanya satu set data game pada suatu waktu. Bahkan jika ukuran instalasi gim mencapai 100-200 GB, jumlah data yang digunakan pada satu waktu oleh gim tidak akan melebihi beberapa puluh GB, dan drive DRAMless dapat dengan mudah mengatasinya dengan cukup SRAM pada controller itu sendiri. Dalam kasus Microsoft, pilihan DRAMless sangat mungkin,dan jika dalam konteks lain akan aneh untuk melihat DRAMless controller 12-channel, maka untuk Sony opsi ini tampaknya cocok (dan menghemat uang yang dihabiskan untuk multichannel).



Paten Sony yang disebutkan sebelumnya merinci bagaimana ia dapat menyiapkan pengontrol DRAMless untuk digunakan dalam konsol. Alih-alih caching bagian dari tabel FTL alamat fisik dan logis pada SRAM controller, Sony menyarankan agar tabel ini cukup kecil untuk masuk ke buffer SRAM. SSD khas memiliki DRAM 1GB untuk setiap TB memori flash. Ini adalah konsekuensi langsung dari cara kerja FTL dengan memori flash dalam blok memori 4 kB. Bekerja dengan memori dalam blok yang lebih besar akan mengurangi kebutuhan memori untuk menyimpan tabel. Kelemahannya adalah merekam informasi kecil akan lebih lambat. Western Digital menjual solid state drive khusus industri yang menggunakan 32KB alih-alih 4KB untuk FTL, dan sebagai hasilnya membutuhkan DRAM delapan kali lebih sedikit.Kecepatan tulis acak SSD ini mengerikan, tetapi kecepatan baca kompetitif. Paten Sony mengusulkan untuk melampaui 32KB dan menggunakan blok 128MB untuk FTL, yang akan mengurangi ukuran tabel menjadi beberapa kilobyte. Untuk melakukan ini, sistem perlu sangat berhati-hati tentang apa dan kapan menulis ke drive, tetapi kecepatan baca yang bergantung pada game tidak akan terpengaruh oleh ini.itu tidak akan menderita dari ini.tidak akan menderita dari ini.



Singkatnya, jika SSD Sony akan menjadi sangat cepat dalam mode yang dimaksudkan, maka saya yakin Anda tidak ingin meletakkannya di PC Windows Anda. Hal yang sama mungkin berlaku untuk solid state drive dari Microsoft - tergantung pada jenis firmware yang mereka buat.

Kemungkinan diperpanjang

Baik Microsoft dan Sony menawarkan opsi untuk memperluas penyimpanan NVMe di konsol masa depan. Microsoft akan membuat faktor bentuk yang dapat dilepas khusus untuk SSD, mengingatkan saat-saat ketika kartrid untuk konsol diubah dalam megabyte alih-alih terabyte, dan USB flash drive tidak umum. Karena semua komponennya sama, kartu ekspansi secara fungsional akan identik dengan penyimpanan internal. Kelemahannya adalah bahwa Microsoft akan mengontrol produksi dan penjualan kartu-kartu tersebut, yang akan memengaruhi biayanya. Sejauh ini, hanya Seagate yang merupakan mitra penjualan yang dikonfirmasi untuk kartu ekspansi berpemilik ini.



Sony melakukan yang sebaliknya dan memberi pengguna akses ke slot M.2 PCIe 4.0 standar. Persyaratan tidak sepenuhnya jelas: Sony akan menguji kompatibilitas dengan drive pihak ketiga untuk menerbitkan daftar kompatibilitas, tetapi mereka tidak mengatakan apakah konsol mereka akan menolak drive yang tidak terdaftar. Drive yang akan dimasukkan dalam daftar harus masuk secara mekanis ke dalam slot, dan menawarkan kinerja yang tidak lebih buruk dari drive internal Sony. Ini berarti bahwa sementara tidak ada drive yang tersedia secara komersial yang sesuai untuk tujuan ini, tetapi tahun depan situasinya akan banyak berubah.