برنامه مشترک مایکروسافت و انویدیا برای حذف کامل زمان بارگذاری در بازی‌های کامپیوتری

انویدیا در رویداد رونمایی محصولات جدید خانواد‌ه‌ی RTX 30، فناوری موسوم به RTX IO را هم معرفی کرد که ظاهرا تأثیر شگرفی بر دنیای بازی خواهد گذاشت. این فناوری با ادعای سرعت بسیار چشمگیر ذخیره و جابه‌جایی داده در کامپیوترهای شخصی معرفی شد که ظاهرا تأثیری شبیه به فناوری موجود در کنسول‌های نسل بعد خواهد داشت. مایکروسافت درادامه اطلاعات بیشتری از فناوری انقلابی منتشر کرد.

ردموندی‌ها در اطلاع‌رسانی جدیدشان، جزئیات فناوری SSD در کارت‌های گرافیکی را توضیح دادند. فناوری مدنظر آن‌ها آن‌چنان هم پیچیده و عجیب نیست. هر دو محصول ایکس ‌باکس سری ایکس و فناوری RTX IO از API جدید مایکروسافت در DirectX موسوم به DirectStorage بهره می‌برند. مایکروسافت می‌گوید فناوری مذکور پس از رونمایی ایکس‌ باکس سری ایکس به کامپیورهای شخصی می‌آید.

مایکروسافت در اطلاعیه‌ی جدید خود، جزئیات همکاری SSD و GPU را در فناوری آتی توضیح دادند که موجب افزایش سرعت درخورتوجه در بارگذاری بازی‌ها و حتی حذف زمان بارگذاری می‌شود؛ البته درنهایت برای بهره‌مندی از فناوری به درایو NVMe سریع نیاز خواهید داشت.

جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، در زمان رونمایی کارت‌های جدید و فناوری RTX IO گفت با استفاده از فناوری جدید، جهان‌های عظیم در بازی‌ها با سرعت بسیار زیادی بارگذاری می‌شوند و بسیار سریع می‌توان بازی را از همان محل قبلی ادامه داد. از دیدگاه او، فناوری جدید نقش مهمی در نسل بعدی بازی‌های ویدئویی ایفا خواهد کرد. همان‌طورکه می‌دانید، بارگذاری بسیار سریع یا آنی در کنسول‌های نسل بعد، یعنی ایکس‌باکس سری ایکس و پلی ‌استیشن ۵، هم جزو قابلیت‌های حیاتی محسوب می‌شود.

هوانگ می‌گوید بازی‌ها فرایند مدیریت فایل‌های سیستمی در PC را تا نقطه‌ی اوج زیر فشار گذاشته‌اند و DirectStorage با هدف مدیریت این فشار معرفی شد. قبلا پردازنده‌ مرکزی هم‌زمان وظیفه‌ی فراخوانی اجزای بازی را از حافظه‌ ذخیره ‌سازی و فشرده‌سازی و عبور داده از بخش رم به کارت گرافیک را برعهده داشت. اندرو یونگ، از مایکروسافت، درباره‌ی دلیل پیاده‌سازی فناوری قبلی و کارسازنبودن آن در دوران درایوهای فوق‌سریع PCIe 4.0 NVMe می‌گوید:

بازی‌های نسل قبلی می‌توانستند اجزای بازی را در محدوده‌ی ۵۰ مگابایت‌برثانیه جابه‌جا کنند که حتی در بلوک‌هایی با ابعاد کوچک‌تر ۶۴ کیلوبایتی (اندازه‌ی کاشی بافت) تنها می‌توانست چند صد درخواست IO را در یک ثانیه جابه‌جا کند. با ورود درایوهای فوق‌سریع NVMe با ظرفیت‌های چند گیگابایت در ثانیه، بهره‌برداری از ظرفیت کامل درایوها به‌معنی ده‌هاهزار درخواست IO در یک ثانیه است. با درنظرگرفتن درایو ۲/۴ گیگابایت‌برثانیه‌ای ایکس‌باکس سری ایکس و همان بلوک‌های ۶۴ کیلوبایتی، برای پرکردن پهنای باند باید بیش از ۳۵ هزار درخواست IO در هر ثانیه فرستاده شود.رابط‌های برنامه‌نویسی (API) کنونی بازی را به مدیریت و کنترل هریک از این درخواست‌ها در یک مرحله ملزم می‌کنند. این یعنی در هر مرحله، ابتدا درخواست ثبت می‌شود و سپس برای کامل‌شدن آن منتظر می‌ماند و درنهایت کامل‌شدن درخواست را مدیریت و کنترل می‌کند. فشار اضافی هریک از درخواست‌ها در بازی‌های سنتی و قدیمی آن‌چنان زیاد نبود؛ اما در شرایط کنونی و با جابه‌جایی هزاران درخواست IO، استفاده از روش‌های قبلی مانع از بهره‌برداری بهینه از پهنای باند درایوها NVMe می‌شود.

رشته‌های پردازنده‌ی مرکزی به‌دلیل ماهیت معماری باید پیش از انجام هر وظیفه، منتظر پایان وظیفه‌ی قبلی باشند. درمقابل، GPU می‌تواند چندین وظیفه را هم‌زمان اجرا کند. DirectStorage از همین مزیت پردازنده‌های گرافیکی استفاده می‌کند. در ساختار مذکور، درایوهای فوق‌سریع NVMe SSD امکان ارسال داده را به‌صورت مستقیم به حافظه‌های VRAM اختصاصی موجود در کارت گرافیکی دارند. درنتیجه، این فناوری باعث می‌شود تا واحد واسط از فرایند جابه‌جایی داده خارج و پردازنده برای انجام کارهای دیگر خالی شود.

یونگ می‌گوید DirectStorage ابزارهای متعددی دراختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد تا حداکثر بهره‌وری را از حافظه ببرند. او می‌گوید فناوری جدید موجب کاهش فشار اضافی هر درخواست روی NVMe می‌شود و درخواست‌های هم‌زمان IO را به‌صورت مستقیم به GPU ممکن می‌کند؛ درنتیجه، توسعه‌دهندگان کنترل بیشتری روی جزئیات IO دارند.

هوانگ در رونمایی RTX IO گفته بود که این فناوری رابط برنامه‌نویسی مناسب را برای بارگذاری سریع و ایجاد جریان داده به‌صورت مستقیم از SSD به GPU ممکن می‌کند. همچنین، خارج‌کردن داده‌ها از فشرده‌سازی بدون خسارت به داده‌ها در داخل GPU رخ می‌دهد. هنوز مشخص نیست آیا RTX IO قابلیت‌های بیشتری به توسعه‌دهندگان می‌دهد یا ادعاهای انویدیا تنها محتوایی بازاریابی و توضیح همان قابلیت‌های DirectStorage بوده‌اند. انویدیا قبلا هم تمرکز بازاریابی زیادی روی فناوری رهگیری پرتو و متصل‌کردن آن به کارت‌های RTX خود کرده بود. رهگیری پرتو حاصل فناوری Direct Raytracing API شرکت مایکروسافت بود؛ به‌همین‌دلیل، این فناوری در ایکس‌باکس سری ایکس و کارت‌ها گرافیکی Big Navi شرکت AMD مبتنی‌بر RDNA 2 هم دیده می‌شود.

کاربرانی که قبلا برای خرید درایوهای NVMe هزینه‌های هنگفتی پرداخت کرده بودند، اکنون به‌راحتی می‌توانند از قابلیت‌های آن‌ها بهره‌مند شوند. قبلا تنها مزیت درایوهای مذکور جابه‌جایی فایل‌های حجیم در ویرایش ویدیوهای 4K و 8K بود. بازی‌های قدیمی در درایوهای NVMe درمقایسه‌با درایوهای مرسوم ۲/۵ اینچی SAT عملکرد چندان بهتری نداشتند. حتی درایوهای بسیار حرفه‌ای PCIe 4.0 مانند Crosair Force MP600 نیز تفاوت چندان زیادی برای کاربر ایجاد نمی‌کردند.

ظاهرا به‌محض اینکه DirectStorage به کامپیوترهای شخصی بیاید، بهره‌برداری از مزیت‌های بی‌شمار درایوهای NVMe را آسان‌تر می‌کند. مایکروسافت می‌گوید فناوری جدید در قالب معماری Velocity پاییز امسال با ایکس‌باکس سری ایکس به گیمرهای کنسول ارائه می‌شود و توسعه‌دهندگان بازی PC احتمالا در سال ۲۰۲۱ امکان بهره‌برداری از قابلیت را خواهند داشت. درنهایت، اگر رؤیای بازی‌هایی بدون زمان بارگذاری به‌حقیقت بپیوندد، منتظر ماندن برای عرضه‌ی فناوری به توسعه‌دهندگان ارزش خواهد داشت.