驱动器很重要：为什么在Xbox和Playstation上使用SSD会标志着主机游戏新时代的来临

今年将会出现新一代的游戏机，与Xbox Series X和Playstation 5相关的炒作也没有停止超过一年。真正的技术细节（不仅是谣言）泄漏得很慢，今天，我们对这些游戏机仍然知之甚少，与它们发布后甚至发售之前通常对未来PC平台了解的程度相比。我们有一些来自Microsoft和Sony的数据，它们与最高性能有关，但没有完整的规格列表。



新一代控制台在CPU和GPU方面都将变得更加强大，但这对于每一代来说都是如此，当控制台芯片以与它们所来自的AMD CPU和GPU相同的方式更新微体系结构时，任何人都不会感到惊讶。更有趣的是，新控制台的存储布局发生了变化-它们不仅追随PC市场，而且已经从机械硬盘驱动器转移到固态驱动器，并且正在超越它，旨在最大程度地利用固态驱动器。





Xbox Series X内部的



SSD带来了惊人的系统性能改进，彻底改变了PC市场。游戏主要受益于更快的安装和更快的下载，但是快速存储还有助于减少延迟并消除游戏动态加载数据时的抖动。近年来，NVMe固态驱动器纸上的速度是SATA接口上固态驱动器理论上的几倍，但对于播放器而言，前者的优势就相当模糊了。常识说，造成这种失望的原因有两个：首先，几乎所有游戏和游戏引擎仍被设计为可以从硬盘驱动器上玩，因为现有的控制台（不是最先进的PC）没有固态驱动器。游戏程序员在使用硬盘驱动器时，如果不使其游戏无法完全播放，就无法充分利用NVMe。其次，SATA SSD已经足够快，可以将瓶颈标题传递给系统的其他部分，例如解压缩过程。需要加快其他速度除了固态硬盘外，为了让游戏开始获得NVMe性能的所有优势。



微软和索尼正在其新游戏机中解决这两个问题。很快，游戏开发人员可以放心地假设用户将在控制台和PC上拥有非常快速的存储设备。此外，新一代控制台将添加其他硬件，旨在消除它们只是具有高速固态硬盘的中档PC所遇到的瓶颈。但是，就目前而言，我们只是在吹捧未来的设备。当两家公司试图修饰其未来控制台的新功能时，尤其是在固态硬盘方面，两家公司都被夸大或简化了。而且由于这些游戏机仍然是封闭的平台，因此尚未在市场上出现，一些最有趣的技术细节仍然保密。







首席设计师Mark Cerny是PS5（尤其是其SSD）官方技术信息的主要来源。 3月份，他在PS5的技术方面进行了长达一个小时的演讲，并花了大约三分之一的时间进行驱动。官方消息较少，包括似乎与PS5有关的Sony专利申请-包括与该控制台上有关存储技术的已确认详细信息非常吻合的一项。该专利揭示了公司在PS5的开发过程中所探索的许多想法，其中许多可能会落入最终产品中。



微软决定细化技术细节，在定期的博客文章和访谈中分散信息，尤其是在DigitalFoundry网站（也很好地描述了PS5）上。该公司在那里公开了与存储相关的许多技术的注册名称（例如，Xbox Velocity Architecture），但是在许多情况下，除了技术本身的名称之外，我们对此一无所知。



除了官方消息，我们还从合作伙伴和行业中的其他消息中泄漏，评论和谣言，质量各异。它们无疑有助于保持嗡嗡声，但是关于专门在控制台中使用SSD的技术细节很少。我们仍然有很多空白，需要分析新控制台中可能发生的事情和可能发生的事情。

我们对这些控制台的固态驱动器了解多少？

微软和索尼使用像NVMe这样的专用固态硬盘，尽管它们在不同方面是“特殊的”。索尼的解决方案试图将微软解决方案的速度提高一倍，尽管体积较小，但肯定会更昂贵。总体而言，由于年底零售，Sony SSD的性能应可与最昂贵的PCIe 4.0 NVMe SSD媲美，而Microsoft SSD则比入门级NVMe驱动器更好。但是，这两种选择都比机械硬盘甚至SATA SSD大了一步。



确认的SSD规格



控制台固态驱动器最重要且令人印象深刻的指标是顺序读取速度。固态驱动器的写入速度实际上不会影响视频游戏的性能，并且当游戏读取块中的数据时，它们的大小通常大于4 kb，即固态驱动器速度指示器的计算量。微软的2.4 GB / s读取速度比机械硬盘快10到20倍，但它严重落后于当前的高速消费者固态驱动器标准，该标准可以使PCIe 3.0 x4接口的速度至少达到3.5 GB / s。 ...索尼的5.5GB / s速度比Phison E16控制器上的当前PCIe 4.0 SSD快，但是高速消费类SSD市场上的每个竞争对手都已经在准备自己的高级解决方案。到PS5上市时，SSD的性能将变得不那么明显-与其他领先的SSD相当，仅优于其他没有快速存储预算的主机和廉价PC。



索尼透露，他们的SSD使用带有12通道NAND闪存接口的专用控制器。这可能是其系统与典型的消费者固态驱动器之间最重要的区别。通常，高速消费类SSD使用8通道控制器，而最简单的驱动器使用4通道控制器。通常在服务器的固态驱动器上会发现更多的通道，特别是对于那些需要高带宽的通道。 16通道控制器较为常见，但有12和18通道控制器。与最近的消费类存储设备相比，索尼使用的通道更多，这意味着它们的控制器将异常庞大且昂贵。但另一方面，他们并不需要每个频道都超快，以便达到5.5 GB / s的目标。他们可以使用任何64层TLC NAND并获得足够的速度，尽管事实是，试图实现该性能的消费类SSD需要与更新更快的NAND闪存结合使用。



12通道控制器还提供了异常大的最大音量。控制台固态驱动器的体积不需要比典型的消费类驱动器大很多，因此，通道数量增加50％意味着音量增加50％。 PS5将具有“ 825 GB”的空间，这意味着每个通道将配备64 GiB NAND，以每个通道一个512 Gbit（64 GB）芯片或两个256 Gbit（32 GB）的形式组织。这意味着NAND的标称大小将为768 GiB，即824.6 GB。除保留区域外，其上的可用空间很可能与制造商写的“ 750 GB”驱动器上的空间相同，因此，索尼825 GB的容量超出了10％，任何律师都会像那样兴奋。



值得一提的是，期望索尼开发自己的高速NVMe控制器是不现实的，就像开发自己的处理器或GPU一样。她必须与现有的控制器制造商进行谈判，并为自己订购特殊的控制器-可能是基于现有技术制造的-但是，我们不知道这个合作伙伴到底是谁。



微软提供的固态硬盘不会超出现代PC所能提供的。如今，用于OEM的SATA SSD已经过去了，但以主机价格为单位的TB级PC对于用户而言将是非常有趣的产品。各种消息来源称，微软决定使用一种常见的嫌疑人（可能是Phison E19T）制成的控制器，而驱动器本身是由主要制造商之一制造的。但是，该公司仍然可以宣布使用特殊的外形尺寸，并且可能还会宣布特殊的固件。



除了索尼的12通道控制器之外，两家公司都没有共享有关SSD内部信息的信息，但是它们的体积和速度使人们对他们的期望有所了解。索尼决定使用TLC NAND，而微软较慢的目标则与QLC NAND保持一致。 2.4GB / s的容量比我们当前使用的4通道QLC（如Intel 665p）（约2GB / s）略多，但比8通道Sabrent Rocket QLC少得多。 Q（1 TB型号为3.2 GB / s）。带有TLC NAND的4通道驱动器最适合Microsoft的描述，但是像Phison E19T这样的新型4通道控制器应通过正确的QLC NAND选项支持这些速度。在不久的将来，任何控制台都可以使用QLC NAND获得双倍速度版本。为了达到与原始模型相同的性能。

没有DRAM，那又如何？

没有用于写入和随机读取的特定指示器，我们不能排除在任何控制台中使用DRAMless的可能性。-控制器。在闪存转换层（FTL）表中包括DRAM缓存主要通过两种方式提高性能：防止驱动器已满而必须在后台处理数据时写入速度下降，以及从所有读取数据时提高随机访问速度驾驶。这两种情况并不特别适用于游戏机：它们面向的是一次只能读取和访问一组游戏数据。即使游戏的安装大小达到100-200 GB，游戏一次使用的数据量也不会超过几十GB，并且如果控制器本身上有足够的SRAM，则无DRAM驱动器可以轻松应对。对于Microsoft，很可能选择DRAMless，如果在任何其他情况下看到12通道DRAMless控制器都很奇怪，那么对于Sony来说，此选项似乎很合适（并节省了在多通道上花费的钱）。



前面提到的Sony专利详细说明了如何准备无DRAM控制器以用于控制台。 Sony建议不要将表的大小减小到足以放入SRAM缓冲区的大小，而不是在控制器SRAM上缓存物理和逻辑地址的FTL表的一部分。典型的SSD每1 TB闪存具有1 GB DRAM。这是FTL如何与4 kB存储块中的闪存一起工作的直接结果。如果以较大的块使用内存，这将减少存储表的内存需求。不利之处在于，编写少量信息会变慢。 Western Digital正在出售一种特殊的工业固态驱动器，其FTL使用32 kB而不是4 kB，因此，其所需的DRAM减少了八倍。该SSD的随机写入速度非常糟糕，但是读取速度却具有竞争力。索尼的专利建议将其容量远远超过32 kB，并使用128 MB的块进行FTL，这会将表的大小减小到几千字节。为此，系统需要非常小心何时向驱动器写入内容，但是游戏所依赖的读取速度将不受此影响。它不会因此而受苦。不会因此而受苦。



简而言之，如果Sony SSD在其预期的模式下将非常快，那么我敢打赌您不想将其安装在Windows PC上。对于Microsoft的固态驱动器，情况可能也是如此-取决于它们制作的固件的类型。

可扩展性

Microsoft和Sony都提供了在将来的控制台中扩展NVMe存储的选项。微软将为SSD创造一种特殊的可移动形式，这回想起那些将控制台的磁盘盒以兆字节（而不是TB）更改的情况，并且USB闪存驱动器并不常见。由于所有组件都相同，因此扩展卡在功能上将与内部驱动器相同。缺点是微软将控制此类卡的生产和销售，这将影响其成本。到目前为止，只有希捷是这些专有扩展卡的公认销售合作伙伴。



索尼的做法与此相反，它使用户可以访问标准的M.2 PCIe 4.0插槽。要求尚不完全清楚：Sony将测试与第三方驱动器的兼容性以发布兼容性列表，但他们并未说明其控制台是否会拒绝未列出的驱动器。列表中包含的驱动器需要机械地插入插槽中，并且提供的性能不会比Sony的内部驱动器差。这意味着到目前为止，没有任何一种商用驱动器适合于此目的，但是明年情况将发生巨大变化。