I dag skal du lete lenge før du finner en nyere PC uten en SSD (Solid State Drive) som primær lagringsenhet. Stadig lavere pris per gigabyte og langt bedre ytelser enn harddisker har bidratt til dette.
SSD-teknologien har dessuten kommet svært langt siden markedet tok av for rundt ti år siden. Med de aller mest moderne og raske SSD-ene, fjerde generasjons NVMe (Non-Volatile Memory Express), er det ofte ikke lenger selve lagringsenheten som utgjør flaskehalsen. I stedet er CPU-en i PC-en som iblant kan slite med å henge med når den skal flytte dataene den mottar fra SSD-en over i minnet.
Ikke minst gjelder dette når dataene som mottas fra SSD-en er komprimerte, slik at de må dekomprimeres av CPU-en før de kan brukes.
Det sistnevnte er et vanlig scenario i forbindelse med moderne dataspill, hvor store mengder komprimerte data må hentes fra SSD-en, pakkes ut av CPU-en, legges i systemminnet, hentes av grafikkprosessoren (GPU) og til slutt flyttes til grafikkminnet. Denne prosessene skjer i høyt tempo under spillingen.
Kommer til Xbox først
Microsoft har greid å bryte ut av denne kjeden med selskapets kommende spillkonsoll, Xbox Series X, gjennom en teknologi som kalles for DirectStorage API, som er en del av spillkonsollens nye Velocity Architecture.
I tillegg til at DirectStorage blant annet åpner for effektiv utnyttelse av at NVMe-baserte SSD-er har flere I/O-køer, som gjør at flere I/O-forespørsler kan behandles parallelt og satsvis, vil DirectStorage kunne ta i bruk den til enhver tid mest effektive dekomprimeringsteknologien som er tilgjengelig i systemet. Den tilbys ikke nødvendigvis av CPU-en.
I Xbox Series X gjøres dette av dedikert maskinvare. Kombinasjonen av dette, mer moderne SSD og andre forbedringer, gjør at den nye spillkonsollen kan lese data opptil 40 ganger raskere enn forgjengeren, Xbox One.
Deretter til Windows og PC-er
Denne uken ble det klart at DirectStorage-teknologien også skal komme til Windows og PC-er. I et blogginnlegg skriver Microsoft at spillutviklere vil få tilgang til en tidlig versjon av teknologien i løpet av 2021.
Bruken av DirectStorage på PC-er avhenger selvfølgelig av programvare- og maskinvarestøtte er tilstede. Dette inkluderer blant annet en støttet NVMe-enhet og tilgang på en effektiv dekomprimeringsenhet.
Når det gjelder det sistnevnte, er Nvidia allerede på ballen. Selskapet introduserte denne uken teknologisuiten RTX IO, som i svært stor grad skal kunne redusere CPU-bruken ved dekomprimering av spilldata. Selskapet oppgir at behovet kan reduseres fra 24 CPU-kjerner til en halv, ved at de komprimerte dataene som leses fra SSD-en, sendes fra det PCI Express-baserte I/O-systemet og direkte til GPU, i stedet for via CPU-en og systemminnet. Dette innebærer at det GPU-en også tar seg av dekomprimeringen av dataene.
I tillegg til at GPU-en overtar dekomprimeringsoppgaven i forbindelse med de komprimerte dataene som GPU-en skal bruke, betyr løsningen også at langt mindre data må sendes via I/O-systemet, ved at de dekomprimerte dataene ikke må overføres fra systemminnet og til GPU-minnet. Nvidia skriver at I/O-ytelsen forbedres med en faktor på to på grunn av dette.
RTX IO-teknologiene bygger på løsninger i Nvidias nye GeForce RTX 30-serie med grafikkort, som kommer på markedet om to uker.
Det er ingen grunn til å tro at ikke AMD vil komme med noe tilsvarende. Det er tross alt AMD som leverer GPU-ene til Xbox Series X, men Microsoft har ikke oppgitt om den dedikerte dekomprimeringsmaskinvaren er levert av AMD eller noen andre.
Tilsvarende for de store systemene
Mens DirectStorage først og fremst er beregnet for dataspill, har i alle fall Nvidia en egen, lignende teknologi beregnet for helt andre typer oppgaver, slik som kunstig intelligens og tungregning. Den heter GPUDirect Storage og danner en direkte forbindelse mellom lagringsenheter og GPU-minnet. Selve jobben gjøres av en egen DMA-motor (Direct Memory Access), slik at verken CPU-ene eller GPU-ene blir belastet.
Selskapet har også en tilsvarende teknologi for nettverk – GPUDirect RDMA (Remote Direct Memory Address) – slik at nettverksdata kan flyttes direkte mellom nettverksgrensesnittet og GPU-minnet.
