Błyskawiczne ładowanie gier w końcu na PC. Długo oczekiwana aktualizacja Windows 10 i 11

Konsole do gier bieżącej generacji w końcu pozbyły się pamięci mechanicznej. Dyski HDD zostały zastąpione przez NVMe SSD, co prawdopodobnie jest największym technicznym wyróżnikiem pomiędzy PlayStation 4 i Xboxem One a PlayStation 5 i Xboxem Series. Pamięć NVMe SSD była montowana w komputerach osobistych od bardzo dawna, można więc stwierdzić, że konsole w końcu dogoniły nowoczesność. Tyle że to nie takie proste.

Czytaj też:

Urządzenia od Sony i Microsoftu zostały w istotny sposób przebudowane względem nowoczesnych PC. Obie konsole zawierają dedykowane temu zadaniu sprzętowe koprocesory, których zadaniem jest odciążenie procesora głównego od zarządzania operacjami na pamięci masowej. Obie też mają zupełnie nowe interfejsy programowe (API), usprawniające przepływ danych między SSD, RAM-em i procesorem graficznym. W Xbox Series X i Xbox Series S owo API zostało nazwane DirectStorage. Dziś debiutuje w wersji dla PC z Windows 10 i Windows 11. Deweloperzy mogą zacząć tworzyć pierwsze gry wykorzystujące tę technologię.

Szybsze przetwarzanie danych z pamięci to nie tylko szybsze wczytywanie się gier. To również możliwość strumieniowania większej ilości danych z pamięci podczas działania gry, a więc możliwość wyświetlenia dużo większej liczby bardziej złożonych elementów na ekranie. To z kolei otwiera nowe możliwości projektantom gier, którzy będą mogli wprowadzać do nich nowe mechaniki lub wzbogacić je wizualnie.

Gry wideo optymalizowane pod dyski talerzowe - a więc pod minioną generację konsol - typowo strumieniowały dane z pamięci z przepływnością na poziomie 50 MB/s, w blokach po 64k, co przekłada się na kilkaset odwołań na sekundę do CPU po nowe dane do przetworzenia. Konsole bieżącej generacji (i nowoczesne PC) wykorzystują pamięci NVMe, których przepływność liczona jest w gigabajtach na sekundę. Pamięć Xboxa Series X sprzętowo zapewnia przepływność 2,4 GB/s, co przekłada się na ponad 35 tys. odwołań do bloków po 64k na sekundę.

Wykorzystując dotychczasowe API, aplikacja (czyli gra wideo) musiała każde odwołanie obsłużyć sekwencyjnie. A więc wysłać zapytanie i czekać na odpowiedź. Dopóki tych odwołań było mało, nie było to problemem – każde z nich to relatywnie prosta operacja. Jednak zwiększenie ich liczby tysiące razy zaczyna sprawiać problem. DirectStorage pozwala na równoległe przetwarzanie odwołań i znaczące skrócenie drogi obiegu danych. Nowe API pozwala twórcom gier w ramach jednej instrukcji zlecić wiele odwołań do pamięci, zamiast każdemu odwołaniu poświęcać osobną instrukcję. Umożliwia też przeniesienie danych mających być przetworzonymi przez procesor graficzny z niemal całkowitym pominięciem pośredniczącego do tej pory w transferze procesora centralnego.

Jak duży ma wpływ wydajność oprogramowania na ogólną wydajność sprzętu? Ogromny. DirectStorage umożliwia twórcom gier wprowadzenie równoległego pobierania, przetwarzania i wysyłania danych, a także przenoszenia ich bezpośrednio pomiędzy RAM-em a pamięcią układu graficznego. Równocześnie też zapewnia obsługę dekompresji danych. To znacząco odciąża procesor główny urządzenia.

Jak twierdzi Microsoft, typowa gra na starym API rezerwowała sobie większość rdzeni CPU konsoli Xbox Series X do operacji wymiany danych. Z DirectStorage potrzebuje zarezerwować tylko część czasu pojedynczego rdzenia do tych samych operacji, zwalniając resztę zasobów procesora do innych przeliczeń.

DirectStorage API jest częścią Windowsa 10 (wersja 1909 lub nowsza) oraz Windowsa 11. Microsoft twierdzi, że drugi z wymienionych systemów zawiera dodatkowe usprawnienia w swojej architekturze, co pozwoli na dalsze korzyści w kwestii wydajności. Dodatkowo, by móc skorzystać z techniki DirectStorage, wymagana jest pamięć NVMe SSD (lub nowocześniejsza). Można się więc spodziewać, że przyszłe gry wideo będą wymagać właśnie takiej pamięci jako minimum.

Dzisiejsza premiera nie oznacza jednak, że automagicznie wszystkie gry nagle przyspieszą. Ich twórcy będą musieli przestawić się na nowe API, by zaoferować graczom korzyści z niego płynące. Na dziś żadna gra na PC nie korzysta jeszcze z DirectStorage. Dopiero od dziś deweloperzy mogą myśleć o budowaniu nowych, które z tego API skorzystają, lub o aktualizacji już wydanych. Oficjalnych (i nieoficjalnych) zapowiedzi od twórców, póki co, brak. Dokumentacja API, przeznaczona dla deweloperów, dostępna jest pod tym adresem.