前年的Computex展上，AMD曾經(jīng)演示過(guò)一段畫(huà)面demo，對(duì)比Radeon RX 5700系列和英偉達(dá)的Geforce 2080 Ti，宣稱畫(huà)面與性能大勝。當(dāng)時(shí)這個(gè)演示是引起了不小的爭(zhēng)議的，該場(chǎng)景表達(dá)的是帶寬對(duì)于游戲的影響。但實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)世界的游戲作品中，幾乎不存在這種類型的負(fù)載。事實(shí)真的如此嗎？

　　當(dāng)時(shí)的這段演示，可能已經(jīng)在預(yù)示“存儲(chǔ)”的未來(lái)，對(duì)于游戲行業(yè)接下來(lái)持續(xù)數(shù)十年的影響了。

　　似乎在當(dāng)代PC領(lǐng)域，配SSD固態(tài)硬盤(pán)是個(gè)日常——都什么年代了，還談SSD固態(tài)硬盤(pán)是HDD機(jī)械硬盤(pán)的未來(lái)？PC游戲自然也應(yīng)該在“享用”SSD帶來(lái)的速度優(yōu)勢(shì)吧？

　　但在次世代游戲主機(jī)領(lǐng)域，高速SSD的采用算是個(gè)新鮮事，或者說(shuō)至少以前SSD在游戲主機(jī)領(lǐng)域并不太受待見(jiàn)——索尼PS5和微軟Xbox Series X終于“不約而同”地用上了SSD，而且是NVMe SSD。因?yàn)槭聦?shí)上，對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)的游戲主機(jī)而言，硬盤(pán)速度或許真的沒(méi)那么重要，容量才是關(guān)鍵。對(duì)于單游戲動(dòng)輒10GB+的容量，以及游戲主機(jī)需考慮成本問(wèn)題的現(xiàn)狀而言，開(kāi)發(fā)者們總在想方設(shè)法降低硬盤(pán)性能對(duì)于實(shí)際游戲體驗(yàn)的影響。

　　從最直接的角度來(lái)思考，換個(gè)SSD似乎也不是什么大不了的事情，不就讀寫(xiě)快點(diǎn)兒?jiǎn)幔靠煊帜芸斓侥膬喝ィ坑螒蚶锲聊簧闲杓虞d和待加載的元素，不都是放在RAM里面的嗎？換個(gè)SSD，游戲體驗(yàn)就大不同了？

　　或許SSD在游戲主機(jī)上采用的開(kāi)始，乃是改寫(xiě)游戲行業(yè)歷史的序章。本文就從較淺層的技術(shù)角度來(lái)談?wù)劊琒SD對(duì)于游戲界究竟產(chǎn)生了多大的影響。

　　換用SSD的PS和Xbox

　　從紙面數(shù)字來(lái)看，微軟Xbox Series X用了總?cè)萘?TB的NVMe SSD固態(tài)硬盤(pán)，順序讀取速度為2.4GB/s。這對(duì)SSD而言算不上什么驚艷數(shù)字；雖然已經(jīng)比機(jī)械硬盤(pán)快10-20倍了，但在PC平臺(tái)也就是個(gè)入門(mén)水平。而索尼PS5的SSD總?cè)萘?25GB，順序讀取速度5.5GB/s（PS4是50-100MB/s），接口PCIe 4.0 x4，通道數(shù)是12個(gè)——這就有點(diǎn)兒高端的意思了。

　　不過(guò)換用SSD究竟有什么用呢？5.5GB/s的順序讀取，在RAM速度面前，起碼有幾十倍甚至上百倍的差距。硬盤(pán)和內(nèi)存介質(zhì)仍然不是一個(gè)世界的東西，PS5不照樣配備16GB GDDR6嗎？

　　先來(lái)看看微軟這邊，微軟在Xbox存儲(chǔ)相關(guān)的技術(shù)表達(dá)上，引入了一種“Xbox Velocity Architecture”架構(gòu)。這個(gè)市場(chǎng)宣傳詞，在微軟的定義下包含了4個(gè)組成部分，分別是SSD固態(tài)硬盤(pán)本身、壓縮引擎、用于訪問(wèn)存儲(chǔ)的軟件API，以及名為Sampler Feedback Streaming的硬件特性（一種GPU特性，可提高紋理利用效率：哪些數(shù)據(jù)可以從RAM中移除，并判斷下一步要加載哪些數(shù)據(jù)到RAM）。

　　就Xbox Velocity Architecture的這幾個(gè)構(gòu)成而言，很難看出什么爆炸性突破，至少就微軟公布的信息來(lái)看是如此。

　　虛幻5引擎演示的圖形計(jì)算畫(huà)面

　　索尼PS5相對(duì)復(fù)雜，去年索尼在介紹PS5時(shí)，花了1/3的時(shí)間專門(mén)介紹PS5的存儲(chǔ)系統(tǒng)。這表明SSD在PS5之上的分量不輕。去年EPIC在虛幻5引擎的技術(shù)演示中強(qiáng)調(diào)，演示中那些令人嘆為觀止的效果都需依賴PS5的高速SSD。雖說(shuō)這其中多少有索尼和EPIC底層合作的成分在，但技術(shù)本身不應(yīng)被輕易否定。有關(guān)PS5的SSD及相關(guān)的存儲(chǔ)架構(gòu)，后文會(huì)詳述。

　　SSD的高帶寬，和數(shù)據(jù)壓縮

　　從直覺(jué)來(lái)看，換用SSD的最大價(jià)值，應(yīng)該在于啟動(dòng)游戲、加載場(chǎng)景會(huì)更快。這的確是這代游戲主機(jī)的提升所在。下面這張圖來(lái)自tom's GUIDE的PS5評(píng)測(cè)文章，是PS5與PS4兩代機(jī)型的不同游戲加載時(shí)間對(duì)比：

　　來(lái)源：tom's GUIDE

　　部分游戲的差異在這里還是相當(dāng)顯著的。像《蜘蛛俠：邁爾斯·莫拉萊斯》這樣的游戲，“在home頁(yè)面選擇游戲，到角色出現(xiàn)在大街上開(kāi)始打怪，幾乎是0時(shí)間差”。Android Authority在PS5體驗(yàn)文章中提到，“所有PS5游戲的加載頁(yè)過(guò)渡時(shí)間都在10秒以下，更多的是在3-4秒”，甚至因?yàn)榧虞d頁(yè)面時(shí)間過(guò)短，連頁(yè)面上的那些文字提示都看不全，“不過(guò)這也是值得的”。

　　索尼宣稱，2GB數(shù)據(jù)加載時(shí)間只需要0.27秒——在PS4時(shí)代，1GB數(shù)據(jù)從硬盤(pán)加載完成需要20秒。但如果只是游戲啟動(dòng)、場(chǎng)景過(guò)渡加載時(shí)間變短，那么SSD實(shí)在沒(méi)什么可大書(shū)特書(shū)的。畢竟這本來(lái)就是SSD相比HDD的優(yōu)勢(shì)，更不用說(shuō)什么“革新”游戲行業(yè)。

　　GPU在數(shù)據(jù)吞吐方面的努力上一直沒(méi)停過(guò)。當(dāng)代GPU越來(lái)越多的開(kāi)始引入一些專用單元，比如Turing架構(gòu)針對(duì)光線追蹤特別引入了RT核心與Tensor核心。在存儲(chǔ)架構(gòu)方面，當(dāng)代GPU普遍都有專門(mén)的數(shù)據(jù)壓縮單元。

　　數(shù)據(jù)壓縮的價(jià)值在于，將數(shù)據(jù)體積壓縮得更小之后（典型的比如紋理數(shù)據(jù)），再傳輸?shù)絻?nèi)存或者cache之上，減少數(shù)據(jù)傳輸量，因此也就增大了帶寬。不過(guò)一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)解壓過(guò)程是需要CPU進(jìn)行的，軟解的效率并不高。

　　Xbox Series X和PS5都在數(shù)據(jù)壓縮和解壓方面做了文章。SoC的I/O模塊部分都有專門(mén)的數(shù)據(jù)解壓縮硬件單元。實(shí)際上先前的游戲主機(jī)就有這樣的特性，只不過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)不是以SSD的方式存在的。微軟著眼于紋理數(shù)據(jù)壓縮，因?yàn)榧y理數(shù)據(jù)占到游戲數(shù)據(jù)讀取與解壓最大的比例，紋理壓縮算法名為BCPack。索尼除了Zlib之外，采用一種名為Kraken的格式。

　　索尼宣稱，其解壓縮硬件能夠?qū)SD之上5.5GB/s的數(shù)據(jù)流，解壓縮為8-9GB/s的數(shù)據(jù)。在壓縮效率最理想的情況下，理論最高輸出率是22GB/s。這個(gè)量級(jí)很大程度上也是基于其NVMe SSD。這樣的專用硬件，極大緩解了CPU的壓力。索尼宣稱，這種專用解壓?jiǎn)卧诮鈮耗芰ι舷喈?dāng)于9個(gè)Zen 2處理器。

　　越來(lái)越多專用單元的出現(xiàn)，也是通用計(jì)算領(lǐng)域向前發(fā)展的一種共識(shí)了。而且索尼自PS3時(shí)代的CELL處理器開(kāi)始，就有一個(gè)堅(jiān)持：數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邘挕⒌脱舆t，比處理器本身的算力重要。近代GPU的發(fā)展路徑里，這的確也是英偉達(dá)與AMD的共識(shí)；而從系統(tǒng)層面，將其擴(kuò)展到外存，又是這一理念的延伸。

　　所以這有什么用？

　　說(shuō)來(lái)說(shuō)去，難道還是游戲啟動(dòng)和場(chǎng)景加載更快而已嗎？PC界早就證明了，提升硬盤(pán)的速度并不會(huì)對(duì)游戲性能和體驗(yàn)造成什么實(shí)質(zhì)上的提升。畢竟從直覺(jué)上來(lái)看，存儲(chǔ)不能提升游戲畫(huà)質(zhì)和幀率。一般游戲，玩家看到或即將看到的畫(huà)面資源都是放在RAM中的。

　　實(shí)際情況是，基于PC世界木桶短板原則，游戲開(kāi)發(fā)者極大程度受制于PC大環(huán)境的平均配置，而想盡辦法從游戲開(kāi)發(fā)層面，試圖向玩家隱藏存儲(chǔ)系統(tǒng)的短板。

　　但游戲主機(jī)有著相對(duì)單一的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，硬件限制、開(kāi)發(fā)環(huán)境都大致穩(wěn)定。在主要游戲主機(jī)開(kāi)始采用SSD之后，開(kāi)發(fā)者們（或者生態(tài)）就該思考如何充分利用明顯更快速的存儲(chǔ)硬件了。所以前文也提到了微軟Xbox Velocity Architecture的新API。

　　索尼在這代主機(jī)上，雖然純看算力及RAM層面的效率是不及Xbox Series X的，但它針對(duì)SSD存儲(chǔ)的變革決心卻相當(dāng)之大。PS5平臺(tái)之下新的I/O API，可讓開(kāi)發(fā)者去利用新的SSD及存儲(chǔ)架構(gòu)。

　　在新的開(kāi)發(fā)生態(tài)中，文件名、路徑的概念不再，取而代之的是一種基于ID的系統(tǒng)——以最快的速度告訴系統(tǒng)從哪里去找數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)者只需要指定ID，開(kāi)始位置、結(jié)束位置；整個(gè)IO流程一步完成，不需要應(yīng)用去操心內(nèi)存數(shù)據(jù)解壓、重新安置的問(wèn)題。毫秒級(jí)延遲后，就能在單幀處理時(shí)間內(nèi)請(qǐng)求獲取到數(shù)據(jù)——早年的HDD，這個(gè)流程需要耗時(shí)最多250ms。

　　去年3月份，PS5系統(tǒng)架構(gòu)師Mark Cerny舉過(guò)一個(gè)例子。“某個(gè)敵人在游戲中死去時(shí)，會(huì)最后叫出聲，這種數(shù)據(jù)需要有高優(yōu)先級(jí)來(lái)獲取。但可能因?yàn)榱魉€中其他的游戲與操作請(qǐng)求，數(shù)據(jù)仍要等250ms才能拿到。”“而死亡、哀嚎，是需要同步發(fā)生的。在PS4，同類問(wèn)題就要求把大量數(shù)據(jù)都必須放到RAM上。”雖然個(gè)人覺(jué)得這個(gè)例子可能并不恰當(dāng)，不過(guò)高速SSD的存在，某種程度轉(zhuǎn)移了RAM的負(fù)擔(dān)。

　　這種“轉(zhuǎn)移”可能體現(xiàn)在多個(gè)方面。比如說(shuō)開(kāi)放世界游戲，通常這種游戲需要限制玩家的移動(dòng)速度，或者游戲環(huán)境沒(méi)有那么細(xì)致。因?yàn)镽AM資源是有限的，游戲只能過(guò)著緊巴巴的日子，必要的資源才放進(jìn)去。要是玩家移動(dòng)太快、畫(huà)面太細(xì)致，資源都來(lái)不及加載。但在有了高速SSD（和對(duì)應(yīng)的I/O架構(gòu)）之后，開(kāi)發(fā)者就得到了極大程度的自由。

　　這個(gè)自由當(dāng)然不是說(shuō)用SSD來(lái)替代RAM，而是體現(xiàn)在working set上——即每次有多少內(nèi)存是真正當(dāng)下就使用的（即現(xiàn)在就顯示在游戲畫(huà)面中的）。在高速SSD的加持下，游戲就沒(méi)那么迫切的要求去預(yù)取（prefetch）數(shù)據(jù)。

　　比如一個(gè)游戲中，相同房間內(nèi)某個(gè)對(duì)象的貼圖，如果現(xiàn)在并不在游戲畫(huà)面內(nèi)（不顯示在屏幕上，而是在屏幕之外），那么或許將其放到SSD上（而不是RAM上）問(wèn)題也沒(méi)那么大，等到玩家視角開(kāi)始向該對(duì)象的方向移動(dòng)時(shí)，再加載也不遲。過(guò)去HDD時(shí)代是不能這么做的，通常整個(gè)房間、甚至相鄰房間的數(shù)據(jù)都必須放在RAM里，否則游戲體驗(yàn)就是悲劇。

　　有了SSD，一部分RAM就能釋放出來(lái)，這些RAM可用于存放更高品質(zhì)的資源，屏幕上顯示的當(dāng)前畫(huà)面也能夠更好。或者應(yīng)該是“變革”的核心所在。Mark Cerny提到，游戲只需要大約提前1秒做預(yù)取工作（而不是PS4時(shí)代的30秒），這是高帶寬、低延遲SSD能夠帶來(lái)的重要價(jià)值。

　　Mark Cerny原話說(shuō)：“玩家在游戲中轉(zhuǎn)個(gè)身，SSD如果足夠快，快到立馬就可加載紋理如何？如果轉(zhuǎn)身0.5秒，也就是加載4GB的壓縮數(shù)據(jù)。”這可能是虛幻5引擎演示基于PS5的某種依據(jù)，也會(huì)成為革新游戲主機(jī)平臺(tái)游戲開(kāi)發(fā)的開(kāi)始。

　　SSD給游戲機(jī)帶來(lái)的其他變化

　　以前的很多游戲，開(kāi)發(fā)者為了解決慢速存儲(chǔ)的限制問(wèn)題，通常會(huì)采用很多策略。比如說(shuō)場(chǎng)景間過(guò)渡，搞個(gè)樓層間電梯：玩家在乘坐電梯的時(shí)候，實(shí)際上就是數(shù)據(jù)在忙碌加載的過(guò)程；再比如在某些過(guò)渡場(chǎng)景，限制玩家視野（比如搞個(gè)狹窄的山洞或通道）。將來(lái)，這些可能都不再需要了。

　　前面這些至少對(duì)于游戲玩家而言，是能夠看得見(jiàn)、摸得著（可能摸不著）的革新，包括游戲啟動(dòng)、畫(huà)面加載時(shí)間顯著縮短，游戲畫(huà)面可以更細(xì)致，對(duì)玩家的限制更少，甚至可能帶來(lái)更多的玩法。比如說(shuō)開(kāi)放世界中，更快的競(jìng)速游戲體驗(yàn)；或者從天文星球級(jí)別，可將畫(huà)面無(wú)縫、快速放大至分子級(jí)別；以及更多現(xiàn)在我們暫時(shí)沒(méi)想到的游戲方式。

　　高速SSD及周邊存儲(chǔ)與I/O架構(gòu)還帶來(lái)了一些相對(duì)隱性的價(jià)值。比如說(shuō)游戲體積可以做得更小。游戲主機(jī)的HDD時(shí)代，開(kāi)發(fā)者為了減小硬盤(pán)尋道時(shí)間帶來(lái)的影響，某一個(gè)場(chǎng)景顯示所需的數(shù)據(jù)，通常都會(huì)存儲(chǔ)在連續(xù)的硬盤(pán)塊區(qū)域上，這樣就能減少數(shù)據(jù)尋道操作了。

　　不過(guò)某些對(duì)象可能會(huì)在不同的場(chǎng)景里反復(fù)出現(xiàn)，那么這些對(duì)象就會(huì)重復(fù)存儲(chǔ)在各種連續(xù)的硬盤(pán)塊區(qū)域。除了貼圖，也包括聲音、模型等——這叫duplication。比如城市場(chǎng)景中的垃圾袋，可能1.6MB空間占用，如果一個(gè)城市里600個(gè)街區(qū)都有這么個(gè)垃圾袋，那就比較悲劇了。游戲在硬盤(pán)中所占的空間就會(huì)很大。某些游戲開(kāi)發(fā)者對(duì)此當(dāng)然有緩解方案，比如《蜘蛛俠》，不過(guò)是以RAM用量為代價(jià)的。

　　高速SSD存在以后，duplication就很大程度上不怎么需要了。SSD帶來(lái)的同類價(jià)值還有比如說(shuō)，HDD存在“碎片化”問(wèn)題，早年Windows就有“整理硬盤(pán)碎片”這種功能；在SSD之下，開(kāi)發(fā)者不需要在意數(shù)據(jù)的物理空間問(wèn)題，游戲不需要在更新過(guò)后進(jìn)行這種操作。還有包括游戲保存操作，可快速完成游戲進(jìn)度的大批量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，關(guān)機(jī)前也不用等待了。

　　只是以上這些“隱性”提升，PC游戲玩家應(yīng)該早就享受到了，所以它們實(shí)在算不上“革命”性，對(duì)游戲體驗(yàn)的影響也都不大。

　　推及整個(gè)游戲行業(yè)

　　索尼和微軟在游戲主機(jī)與平臺(tái)的締造理念上差別還是比較大的。微軟更多在想的是與PC平臺(tái)劃一，而索尼則期望引導(dǎo)開(kāi)發(fā)者走他們?cè)O(shè)想中的路子。起碼在這代游戲機(jī)上，索尼對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)投入的精力是顯著大于微軟的，也希望開(kāi)發(fā)者未來(lái)能夠充分利用高速SSD。

　　這種思路對(duì)于整個(gè)游戲行業(yè)，包括PC游戲，開(kāi)發(fā)方式的轉(zhuǎn)變會(huì)是顯著的。雖然微軟沒(méi)有過(guò)多透露Xbox Series X的存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)信息，但微軟有計(jì)劃將DirectStorage API帶到Windows平臺(tái)。

　　另一方面，AMD作為跨游戲主機(jī)和PC兩個(gè)平臺(tái)的芯片制造商，也切切實(shí)實(shí)影響到了未來(lái)這兩個(gè)平臺(tái)的游戲相關(guān)硬件技術(shù)走向——SSD在游戲上發(fā)揮作用與AMD也有很大關(guān)系，這一點(diǎn)將在本文的擴(kuò)展閱讀中提到。如此一來(lái)，SSD本身可能才真正開(kāi)始逐步惠及整個(gè)游戲市場(chǎng)，而不只是一些不痛不癢的小變化。更多充分利用SSD特性的開(kāi)發(fā)成果也才會(huì)出現(xiàn)。

　　當(dāng)然游戲主機(jī)換用高速讀取SSD也帶來(lái)了一些問(wèn)題。其中最大的問(wèn)題恐怕在于，825GB的容量有些捉急，實(shí)際可用空間667GiB左右。當(dāng)游戲以百GB級(jí)別存在時(shí)，這點(diǎn)容量實(shí)在不夠看。索尼去年雖有提到可支持?jǐn)U展三方SSD，不過(guò)現(xiàn)有PC級(jí)別的M.2 PCIe 4.0固態(tài)硬盤(pán)是真的不便宜，而且還必須夠上PS5原硬盤(pán)5.5GB/s的規(guī)格。索尼似乎到現(xiàn)在也沒(méi)有公布支持?jǐn)U容的第三方SSD究竟有哪些。

　　與此同時(shí)，從索尼的介紹來(lái)看，與其高速SSD相關(guān)的存儲(chǔ)I/O架構(gòu)還挺復(fù)雜，起碼其定制化程度尤甚。比如說(shuō)為了減少延遲，索尼針對(duì)SSD的I/O命令，搞了一套6種優(yōu)先級(jí)的定制化特性，而NVMe標(biāo)準(zhǔn)本身的優(yōu)先級(jí)特性沒(méi)這么多。索尼的定制I/O單元雖然可以處理這個(gè)問(wèn)題，但需要額外的開(kāi)銷。

　　不過(guò)總得來(lái)說(shuō)，這些在開(kāi)發(fā)變遷的過(guò)程中，始終都算是小問(wèn)題。無(wú)論如何，未來(lái)主機(jī)游戲，乃至PC游戲的走向大約都將因SSD產(chǎn)生真正的變化，這是以前PC廣泛應(yīng)用SSD未能達(dá)到的。有關(guān)PS5的I/O架構(gòu)，歡迎點(diǎn)擊查看原文，閱讀本文的網(wǎng)頁(yè)完整版了解更多。