Auch wenn der „Spieldaten-Beschleuniger“ DirectStorage von Microsoft weiterhin ein absolutes Nischendasein in Spielen fristet, wird er immer weiter entwickelt. Mit der Version DirectStorage 1.4 wird der Datenkompressionsalgorithmus Zstandard (zstd) erstmals unterstützt. Dieser soll schneller als Deflate arbeiten.

Die Idee hinter Microsofts Programmierschnittstelle DirectStorage ist die Beschleunigung des Datenstroms vom Massenspeicher (SSD) zur Grafikkarte respektive Grafikspeicher. Die Vision: Riesige Spielwelten, für deren Darstellung die GPU kontinuierlich ohne Belastung von CPU und Arbeitsspeicher neue Daten (im Wesentlichen Texturen) in Echtzeit von der SSD in den VRAM nachlädt. DirectStorage API ist die Velocity-Architektur der Xbox Series X für den Windows-PC.

Auf Deflate folgt Zstandard

Seit DirectStorage 1.1 werden die Spieldaten durch die GPU dekomprimiert, was wesentlich schneller als über die CPU erfolgt und daher weitere Leistungsvorteile bietet. Bisher wurde dafür der Datenkompressionsalgorithmus Deflate genutzt. Mit DirectStorage 1.4 wird die Unterstützung der Zstandard-Komprimierung (zstd) zur neuen Option für Spieleentwickler. Zstandard soll nach Angaben im Microsoft-Entwicklerblog die Komprimierungsraten verbessern, schnellere Ladezeiten ermöglichen und ein flüssigeres Asset-Streaming für inhaltsreiche Spiele gewährleisten.

Zstd zeichnet sich durch wettbewerbsfähige Kompressionsraten und Dekomprimierungsleistung, breite Verfügbarkeit auf Hardware und Software verschiedener Betriebssysteme sowie weite Verbreitung in Betriebssystemen, Cloud-Umgebungen und Webanwendungen aus.

Microsoft

Mit DirectStorage 1.4 werde zstd in das „mehrstufige Dekomprimierungs-Framework“ integriert. Das Dekomprimieren der Daten werde sowohl von der GPU als auch von der CPU unterstützt. Letztlich müssen die Entwickler entscheiden, welchen Weg sie bei ihren Spielen gehen werden.

AMD, Intel und Nvidia optimieren Treiber

Jetzt arbeite Microsoft „eng mit GPU-Hardwareherstellern zusammen, um eine optimale Leistung der Zstd-Dekomprimierung auf verschiedenster Gaming-Hardware zu gewährleisten“, heißt es weiter. Per Treiberupdate soll die Leistung bei der GPU-Dekomprimierung via zstd optimiert werden. AMD und Nvidia haben neue Treiber für die zweite Jahreshälfte in Aussicht gestellt. Bei Intel ist von Optimierungen in den kommenden Monaten die Rede und Qualcomm will optimierte Treiber-Updates noch vor Jahresende bereitstellen.

DirectStorage wird bisher kaum genutzt

So schön diese Techniken in der Theorie auch klingen, in der Praxis sind sie bisher so gut wie gar nicht angekommen. Nach dem DirectStorage-Debüt in Forspoken und Ratchet & Clank: Rift Apart gibt es kaum Spiele mit entsprechender Unterstützung. Forza Motorsport und Horizon Forbidden West zählen zu den wenigen dazu.

Als Grund dafür gilt eine aufwendige Implementierung, wie PC World in einer Analyse schrieb: „DirectStorage ist mehr als nur eine Option, die man aktivieren kann, um Assets schnell zu laden. Es bedeutet einen grundlegenden Wandel im Spieldesign mit neuen Methoden zum Packen, Komprimieren und Dekomprimieren von Assets während des Spielablaufs“.

In einem Spiel sorgte DirectStorage zudem für Enttäuschung, da sich zwar Ladezeiten verkürzten, doch die FPS sogar verringerten.

• Ratchet & Clank: Rift Apart: Ohne DirectStorage gibt es mehr FPS auf GeForce-GPUs
• Forspoken im Test: Die PC-Premiere von DirectStorage analysiert

DirectStorage mit zstd für Next-Gen Xbox

Letztlich könnte das Zusammenrücken von Xbox- und PC-Spielen bei der neuen Xbox-Generation alias Project Helix der Verbreitung von DirectStorage einen Schub geben. „DirectStorage + zstd“ stehen jedenfalls auf der Feature-Liste der kommenden PC/Konsole von Microsoft.

Dank moderner Fertigung werden SSD-Controller immer effizienter. Das zeigt auch der für Enterprise-SSDs bestimmte SM8008 von Silicon Motion. Der 8-Kanal-Controller mit PCIe 5.0 soll weniger als 5 Watt Leistung aufnehmen und dabei trotzdem 14 GB/s und 2,3 Millionen IOPS ermöglichen.

Controller mit PCIe 5.0 sind sparsam geworden

Bei den Controllern für Consumer-SSDs sorgt die neue Generation, zu der auch der SM2508 von Silicon Motion zählt, für eine deutlich niedrigere Leistungsaufnahme bei noch mehr Leistung. Die Energieeffizienz ist also erheblich gestiegen.

SM8008 ähnelt dem SM2508 sehr

Mit dem SM8008 gilt das jetzt auch für das Segment der Enterprise-SSDs für Server und Rechenzentren. Dieser bietet wie der SM2508 acht Speicherkanäle und mit bis zu 14 GB/s sowie 2,3 Millionen IOPS ähnliche Leistungswerte. Und auch die Leistungsaufnahme des Chips ist mit „weniger als 5 Watt“ laut Hersteller ähnlich. In der vorliegenden Präsentation ist sogar von weniger als 4 Watt die Rede.

Möglich macht es die moderne 6-nm-Fertigung bei TSMC, die erstmals beim SM2508 zum Einsatz kam und inzwischen auch bei Phison genutzt wird. PCIe-5.0-SSDs können so ohne aufwendige Kühlung betrieben werden. Unterm Strich gibt es so viele Ähnlichkeiten zum SM2508, dass der SM8008 als Enterprise-Variante des gleichen Chips durchgeht. Denn auch die Bestückung mit vier Cortex-R8-Kernen und einem Cortex M0 sowie die Unterstützung von NAND-Flash mit 3.600 MT/s passen haargenau zum SM2508.

Die wichtigsten Eckdaten zum SM8008 lauten wie folgt:

• Sequenzieller Durchsatz von bis zu 14 GB/s
• Über 2,3 Millionen IOPS (4K Random)
• Leistungsaufnahme im aktiven Betrieb von weniger als 5 Watt
• PCIe 5.0 x4 als elektrische Schnittstelle und NVMe 2.0a als Protokoll
• 8 NAND-Kanäle mit Unterstützung für ONFI und Toggle DDR 5.0 mit bis zu 3.600 MT/s
• Unterstützt dedizierten DRAM-Cache (DDR oder LPDDR4)
• Unterstützt AES-256, SHA2-512, RSA-3072b, Secure Boot und Firmware-Authentifizierung

Einsatz als schnelles Boot Drive

Während der SM8366 mit seinen 16 Kanälen noch in einer anderen Liga spielt, soll der SM8008 primär als Boot-Datenträger dienen. Aber auch andere Anwendungen in Server-Umgebung, die Wert auf eine niedrige Leistungsaufnahme legen, sind ein mögliches Einsatzgebiet.

Silicon Motion will damit nach eigenen Angaben der wachsenden Nachfrage nach Boot-SSDs in Zeiten des Ausbaus der Hyperscale- und Enterprise-Rechenzentren begegnen: „Der SM8008 trägt dieser steigenden Nachfrage mit einer Controller-Architektur Rechnung, die für Energieeffizienz, vorhersehbare Leistung und Sicherheit auf Enterprise-Niveau im großen Maßstab optimiert ist“, heißt es in der Pressemitteilung.

PCIe 6.0 kommt mit dem SM8466

Bereits im noch feineren 4-nm-Prozess von TSMC soll irgendwann der SM8466-Controller erscheinen. Dieser arbeitet schon mit PCIe 6.0 und soll die maximale Leistung auf 28 GB/s und 7 Millionen IOPS heben.