NVMe SSD same w sobie zapewniają szereg korzyści w grach, zwłaszcza dzięki ogromnej przepustowości, którą mają, co pozwala uzyskać dane z tak dużą prędkością, że można całkowicie zmienić projekt poziomów w grach. Ale czy dyski SSD NVMe to naprawdę Święty Graal wydajności gier, czy też istnieją ograniczenia?
Dyski stałe obiecują zwiększenie wydajności w grach, ale to stwierdzenie nie jest do końca prawdziwe i istnieje wiele elementów zarówno w sprzęcie, jak i oprogramowaniu, które powodują ograniczenia dysków SSD.
Ograniczenia SSD do gier
Zrobiliśmy kompilację elementów, które będą miały wpływ na wydajność dysków SSD w grach, bo choć zastąpią dysk twardy, mają też swoje ograniczenia i nie są panaceum, które wielu reklamuje.
Niewiele danych do przesłania z dysku SSD
Jeśli zaktualizujemy którykolwiek ze składników naszego komputera, zobaczymy wzrost wydajności, nawet jeśli zainstalujemy plik SSD zobaczymy skrócenie czasu transferu w porównaniu z konwencjonalnym dyskiem twardym. Ale czy dobrze wykorzystuje sprzęt? W rzeczywistości nie.
Zdecydowana większość aplikacji uruchamia programy z RAM, ponieważ dysk twardy ma zbyt wolne opóźnienie i przepustowość, aby służyć jako pamięć. To samo dzieje się z pamięcią NAND Flash, ale na znacznie mniejszą skalę, dlatego konieczne jest również skopiowanie danych do pamięci RAM. Różnica? Dyski SSD NVMe są kilkadziesiąt razy szybsze i dzięki temu mogą przesyłać większe ilości danych.
To kod programu jest odpowiedzialny za zarządzanie przesyłaniem danych z dysku do pamięci RAM, więc bez względu na szybkość transferu między jednostką pamięci a pamięcią RAM, jeśli objętość danych jest niska, żadna korzyść nie zostanie wykorzystana. Na przykład w grach, które opierały się na transmisji danych z napędu optycznego, dysk SSD nie może uniknąć minimalnego istnienia ekranów ładowania.
Dekompresja danych nie jest bezpłatna
Duży problem z dyskami SSD, czy to SATA, czy NVMe, polega na tym, że pamięć masowa jest znacznie droższa niż konwencjonalny dysk twardy. Wszystko wskazuje więc na implementację jednostek kompresji i dekompresji danych w czasie rzeczywistym. Dyski te muszą mieć możliwość dekompresji dużych ilości gigabajtów danych na sekundę w czasie rzeczywistym.
Jeśli kiedykolwiek musiałeś instalować jedną z tych pirackich wersji niektórych ciężkich programów w Internecie, zobaczysz, że zwykle są one bardzo skompresowane i wymagają dużo CPU moc do zainstalowania. Biorąc pod uwagę to założenie, pomyślmy teraz o koszcie obliczeniowym związanym z koniecznością zdekompresowania takiej ilości danych w ciągu jednej sekundy.
Mówimy o poświęceniu kilku całych rdzeni tylko na to zadanie, a jedynym sposobem, aby dyski SSD nadgoniły dyski twarde w przyszłości, jest użycie mechanizmów kompresji i dekompresji w czasie rzeczywistym, które pozwolą zwiększyć ich pojemność. Ten moment jeszcze nie nadszedł, ale jesteśmy pewni, że tak jak to miało miejsce w konsolach, przyszłe procesory od Intel i AMD obejmie te jednostki.
Ograniczenia dysku SSD ze względu na zużycie
Trzeci problem wiąże się ze zużyciem energii, interfejs PCI Express podwaja swoją prędkość w każdej generacji, ale aby umożliwić kompatybilność wsteczną, utrzymuje te same styki. Co to znaczy? Cóż, zużywa coraz więcej i to zużycie rośnie, jeśli zwiększymy przepustowość.
Najłatwiejszym sposobem byłoby podwojenie przepustowości, ale zrobienie tego prawie czterokrotnie zwiększa zużycie energii na wysłany bit. Za każdym razem, gdy wymyślany jest nowy standard PCI Express, wyzwaniem dla inżynierów nie jest podwojenie przepustowości, ale stworzenie kompatybilnego interfejsu, który utrzymuje zużycie na określonym poziomie.
Jak to wpływa na dyski SSD NVMe? Cóż, w laptopach o niskim poborze mocy możemy znaleźć interfejsy warstwowe w przepustowości, aby zmniejszyć zużycie energii podczas przesyłania danych NVMe. Kiedy więc te jednostki zastąpią dyski twarde całego życia w tych komputerach, zobaczymy niższą wydajność dysków SSD NVMe tych komputerów, a zatem w grach uruchamianych na tych komputerach występują ograniczenia wydajności pomimo używania dysku SSD w porównaniu z komputerami stacjonarnymi.
Kanały pamięci SSD jako ograniczenia
Czwarta z ograniczeń dysków SSD w grach dotyczy kanałów pamięci między kontrolerem flash a układami NVMe. Podobnie jak w przypadku pamięci RAM, liczba kanałów pamięci odpowiada liczbie komponentów komputera, które mogą jednocześnie uzyskać dostęp do danych na dysku SSD. Tak więc mała liczba kanałów pamięci oznacza, że część żądań kopiowania do iz dysku SSD będzie miała dodatkowe opóźnienie, ponieważ trzeba będzie czekać.
Liczba kanałów na dysku SSD odpowiada liczbie układów NVMe na płycie, więc niskokanałowy kontroler pamięci flash nigdy nie będzie działał tak dobrze. Biorąc pod uwagę, że więcej chipów oznacza wyższe koszty, a koszt przechowywania jest drogi, możemy popełnić błąd, że dysk SSD NVMe o określonej ilości pamięci ma taką samą wydajność jak inny o tej samej ilości.
Jednym ze sposobów optymalizacji dostępu jest dystrybucja danych sekwencyjnych w kilku układach jednostkowych dysku NVMe SSD, jeśli na przykład szukamy ciągu „1234” to w 4-kanałowym dysku SSD każda cyfra może trafić do jednego z układów pamięci, w tym celu. być w stanie pobrać wszystkie dane w tym samym czasie. Problem z tym systemem polega na tym, że zasilałby on tylko jednego klienta i powodowałby opóźnienie pozostałych elementów komputera.
GPU jest również wąskim gardłem
Wraz z pojawieniem się DirectStorage, GPU staje się klientem dysku SSD, a tym samym jego kontrolera flash, zwiększa to liczbę żądań kierowanych do kontrolera flash. Jeśli więc weźmiemy pod uwagę problem kanałów pamięci SSD, gdy jest kilka żądań z procesora, wyobraźmy sobie teraz, że dodamy go do GPU, który jest piątym i ostatnim ograniczeniem SSD w grach.
Wiele jednostek SSD nie jest przeznaczonych do dostarczania tej samej wydajności do systemów, w których CPU i GPU wysyłają żądania do tego samego, tylko procesora, a nawet przy tak wielu aplikacjach nadal działa bez problemów z czterema rdzeniami, niektóre z nich nawet z dwoma rdzeniami. Gdy średnia liczba rdzeni wzrośnie i zostanie dodany GPU, wiele kontrolerów flash straci swoją wydajność nie z powodu szybkości, ale dlatego, że nie są wystarczająco szybkie, aby obsłużyć wysyłanie i odbieranie danych.
Konieczne będzie więc stworzenie kontrolerów flash nie szybszych pod względem przepustowości, ale z możliwością obsługi większej liczby kanałów pamięci i obsługi dużej liczby.
