مسائل التخزين: لماذا تبشر SSDs في Xbox و Playstation بعصر جديد في ألعاب وحدة التحكم

سيأتي جيل جديد من وحدات التحكم في الألعاب هذا العام ، ولم تتوقف الضجة المرتبطة بـ Xbox Series X و Playstation 5 لأكثر من عام. كانت التفاصيل الفنية الحقيقية ، وليس فقط الشائعات ، تتسارع ببطء ، واليوم ما زلنا لا نعرف سوى القليل جدًا عن هذه وحدات التحكم مقارنةً بالمعرفة التي نعرفها عادةً عن منصات أجهزة الكمبيوتر المستقبلية بعد الإعلان عنها ، حتى قبل طرحها للبيع . لدينا بعض الأرقام من Microsoft و Sony تتعلق بالأداء الأقصى ، ولكن ليست قائمة كاملة بالمواصفات.



سيصبح الجيل الجديد من وحدات التحكم أكثر قوة في كل من وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، ولكن هذا ينطبق على كل جيل جديد ، ولا عجب عندما تقوم شرائح وحدة التحكم بتحديث المعمارية الدقيقة بنفس طريقة وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات من AMD ، التي نشأت منها. الأكثر إثارة للاهتمام هو التغيير في تخطيط التخزين لوحدات التحكم الجديدة - فهي لا تتابع فقط سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية وتتحرك من محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية إلى محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ، بل تتفوق عليها ، بهدف تحقيق أقصى استفادة من استخدام محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة.









أحدثت محركات أقراص SSD من سلسلة Xbox X ثورة في سوق أجهزة الكمبيوتر بتحسينات مذهلة في الأداء. استفادت الألعاب بشكل أساسي من عمليات التثبيت الأسرع والتنزيلات الأسرع ، ولكن التخزين الأسرع يساعد أيضًا في تقليل وقت الاستجابة والقضاء على التشويش عندما تقوم اللعبة بتحميل البيانات بسرعة. في السنوات الأخيرة ، محركات NVMe الصلبةعلى الورق ، كانت السرعات أعلى عدة مرات مما هو ممكن من حيث المبدأ لمحركات الأقراص الصلبة على واجهة SATA ، ولكن بالنسبة للاعبين كانت مزايا الأول غير واضحة إلى حد ما. يقول الفطرة السليمة أن هناك عاملين يجب إلقاء اللوم عليهما في خيبة الأمل هذه: أولاً ، ما زالت جميع الألعاب ومحركات الألعاب مصممة للعب من محرك الأقراص الثابتة ، لأن وحدات التحكم الحالية وليس أجهزة الكمبيوتر الأكثر تقدمًا لا تحتوي على محركات أقراص صلبة. لا يمكن لمبرمجي الألعاب الاستفادة الكاملة من مزايا NVMe دون جعل ألعابهم غير قابلة للتشغيل تمامًا عند استخدام محرك الأقراص الثابتة. ثانيًا ، إن محركات أقراص SATA SSD سريعة بالفعل بما يكفي لتمرير عنق الزجاجة إلى جزء آخر من النظام ، مثل عملية إلغاء الضغط. بحاجة لتسريع شيء آخربصرف النظر عن SSDs ، بحيث يمكن للألعاب البدء في الاستفادة الكاملة من أداء NVMe.



تعالج Microsoft و Sony كلتا هاتين المشكلتين في وحدات التحكم الجديدة. قريبًا ، سيتمكن مطورو الألعاب من الافتراض بأمان أن المستخدمين سيكون لديهم محركات أقراص سريعة جدًا ، سواء على وحدات التحكم أو على جهاز الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك ، سيضيف جيل جديد من وحدات التحكم معدات إضافية مصممة للتخلص من الاختناقات التي كانت ستبقى ، إذا كانت مجرد جهاز كمبيوتر في الوسط مع محرك أقراص صلب سريع للغاية. في الوقت الحالي ، لدينا فقط الكثير من الدعاية للأجهزة المستقبلية. ينظر إلى كلتا الشركتين في المبالغة أو المبالغة في تبسيط الموقف عندما تحاول تزيين الميزات الجديدة لوحدات التحكم المستقبلية - خاصة من حيث محركات الأقراص الصلبة. وبما أن وحدات التحكم هذه لا تزال منصات مغلقة لم تظهر في السوق ،بعض التفاصيل الفنية الأكثر إثارة للاهتمام لا تزال سرية.







المصدر الرئيسي للمعلومات الفنية الرسمية على PS5 (وخاصة SSD الخاص به) هو المصمم الرئيسي Mark Cerny. في مارس ، قدم تقريرًا كل ساعة على الجانب التقني من PS5 ، وخصص حوالي ثلث وقته للقيادة. تتضمن المصادر الأقل رسمية تطبيقات براءات الاختراع من Sony التي يبدو أنها مرتبطة بـ PS5 - بما في ذلك التطبيقات التي تتوافق بشكل جيد مع التفاصيل المؤكدة حول تقنية التخزين على وحدة التحكم هذه. تكشف البراءة عن العديد من الأفكار التي استكشفتها الشركة أثناء تطوير PS5 ، ومن المؤكد أن ينتهي العديد منها في المنتج النهائي.



قررت Microsoft أن ترشح التفاصيل الفنية بشكل ضئيل ، وتبعثر المعلومات حول تكرار المدونات والمقابلات ، وخاصة DigitalFoundry (التي وصفت أيضًا PS5 جيدًا). هناك ، كشفت الشركة عن الأسماء المسجلة للعديد من التقنيات المتعلقة بأجهزة التخزين (على سبيل المثال ، Xbox Velocity Architecture) ، ولكن في كثير من الحالات ، وبصرف النظر عن اسم التكنولوجيا ، لا نعرف أي شيء عنها.



بالإضافة إلى المصادر الرسمية ، لدينا تسريبات وتعليقات وشائعات ذات جودة مختلفة قادمة من شركاء ومصادر أخرى في الصناعة. إنها تساعد بالتأكيد في الحفاظ على استمرار الضجيج ، ولكن هناك القليل من التفاصيل التقنية حول استخدام محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة في وحدات التحكم بشكل خاص. لدينا الكثير من الثغرات المتبقية التي تتطلب تحليل ما هو ممكن وما هو محتمل أن يكون في لوحات المفاتيح الجديدة.

ماذا نعرف عن أقراص SSD الخاصة بهذه المفاتيح؟

تستخدم Microsoft و Sony محركات أقراص صلبة خاصة مثل NVMe ، على الرغم من أنها "خاصة" بطرق مختلفة. يحاول حل Sony مضاعفة سرعة حل Microsoft ، وسيكون بالتأكيد أكثر تكلفة ، وإن كان أقل حجمًا. بشكل عام ، يجب أن يكون أداء محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة من سوني قابلاً للمقارنة بأغلى أقراص PCIe 4.0 NVMe SSDs ، والتي يجب أن تظهر في متاجر التجزئة في نهاية العام ، وستكون محركات أقراص الحالة الصلبة من Microsoft أفضل مقارنة بمحركات NVMe ذات المستوى المبدئي. ومع ذلك ، يعد كلا الخيارين خطوة كبيرة للأمام مقارنة بمحركات الأقراص الصلبة الميكانيكية وحتى محرك الأقراص الصلبة بواجهة SATA.



مواصفات محركات الأقراص الصلبة المؤكدة



المقياس الأكثر أهمية وإثارة لمحركات أقراص SSD هو سرعة القراءة المتسلسلة. لا تؤثر سرعة الكتابة على محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة عمليًا على أداء ألعاب الفيديو ، وعندما تقرأ الألعاب البيانات في مجموعات ، يكون حجمها عادةً أكثر من 4 كيلو بايت - الحجم الذي يتم فيه حساب مؤشرات السرعة لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. إن سرعة قراءة Microsoft التي تبلغ 2.4 جيجابايت / ثانية أسرع من 10 إلى 20 مرة من محرك الأقراص الثابتة الميكانيكي ، ولكنها تتخلف كثيرًا عن معايير SSD الحالية للمستهلكين عالية السرعة والتي يمكنها تشبع PCIe 3.0 x4 بسرعات لا تقل عن 3.5 جيجابايت / ثانية ... سوني بسعة 5.5 جيجابايت / ثانية أسرع قليلاً من PCIe 4.0 SSD الحالي على وحدة تحكم Phison E16 ،لكن كل من المنافسين في سوق محركات الأقراص الصلبة الاستهلاكية عالية السرعة يعد بالفعل حلًا متقدمًا خاصًا به. بحلول الوقت الذي يظهر فيه ، سيكون أداء SSDs في PS5 غير ملحوظ - سيتطابق مع SSDs الأخرى المتقدمة ، ويتفوق فقط على وحدات التحكم الأخرى وأجهزة الكمبيوتر الرخيصة ، والتي لا تتناسب مع ميزانية بمحرك عالي السرعة.



كشفت سوني أن SSD الخاص بهم يستخدم وحدة تحكم مخصصة مع واجهة فلاش NAND 12 قناة. ربما يكون هذا هو أهم فرق بين نظامهم ومحركات الحالة الصلبة الاستهلاكية النموذجية. عادة ، تستخدم وحدات التحكم ذات 8 قنوات محركات أقراص SSD عالية السرعة للمستهلكين ، وتستخدم أبسط محركات الأقراص وحدات تحكم ذات 4 قنوات. يتم العثور على المزيد من القنوات بشكل شائع مع SSDs للخادم ، خاصة تلك التي تتطلب الكثير من النطاق الترددي. وحدات تحكم 16 قناة أكثر شيوعًا ، ولكن هناك وحدات تحكم 12 و 18 قناة. يعني استخدام سوني لقنوات أكثر من أحدث أجهزة تخزين المستهلك أن وحدة التحكم الخاصة بها ستكون كبيرة ومكلفة بشكل غير عادي. ولكن من ناحية أخرى ، لن يحتاجوا إلى أن تكون كل قناة فائقة السرعةللوصول إلى هدف 5.5 جيجابايت / ثانية. يمكنهم استخدام أي TLC NAND من 64 طبقة والحصول على أداء مناسب ، في حين أن محركات أقراص الحالة الثابتة للمستهلكين الذين يحاولون تحقيق ذلك يحتاجون إلى الاقتران بفلاش NAND الأحدث والأسرع.



توفر وحدة التحكم المكونة من 12 قناة أيضًا أقصى حجم غير معتاد. لا تحتاج SSD لوحدة التحكم إلى أن تكون أكبر بكثير من SSD الاستهلاكي النموذجي ، لذا فإن زيادة القنوات بنسبة 50٪ يمكن أن تعني سعة أكبر بنسبة 50٪. ستحتوي PS5 على مساحة "825 جيجا بايت" ، مما يعني أن كل قناة ستكون مجهزة بـ 64 جيجا بايت من NAND ، منظمة إما على قالب واحد بسعة 512 جيجا بايت (64 جيجا بايت) ، أو على شريحتين 256 جيجا بايت (32 جيجا بايت) لكل قناة. وهذا يعني أن الحجم الاسمي لـ NAND سيكون 768 غيغابايت أو 824.6 غيغابايت. من المرجح أن تكون المساحة الخالية عليه ، باستثناء المساحة المحجوزة ، هي نفس المساحة الموجودة على محركات الأقراص التي يكتبها المصنعون حول "750 جيجا بايت" ، لذا فإن 825 جيجا بايت من سوني هي مبالغة تزيد عن 10 ٪ - ومن مثل هذا سوف يكون متحمس أي محام.



من الجدير بالذكر أنه من غير الواقعي أن نتوقع من سوني تطوير وحدة تحكم NVMe عالية السرعة الخاصة بها - تمامًا مثل تطوير المعالج الخاص بها أو وحدة معالجة الرسومات. كان عليها أن تتفاوض مع الشركة المصنعة الموجودة لوحدة التحكم وتطلب وحدة تحكم خاصة لنفسها - ربما صنعت على التقنيات الحالية - ومع ذلك ، من هو هذا الشريك بالضبط ، نحن لا نعرف.



لن تتجاوز SSD من Microsoft ما هو موجود على أجهزة الكمبيوتر الحديثة. لقد تجاوزت SATA SSD for OEMs المرحلة بالفعل ، ولكن تيرابايت لأجهزة الكمبيوتر بسعر لوحات المفاتيح سيكون اقتراحًا مثيرًا للاهتمام للمستخدمين. تقول مصادر مختلفة أن Microsoft قررت استخدام وحدة تحكم جاهزة من أحد المشتبه بهم المعتادين (ربما Phison E19T) ، ومحرك الأقراص نفسه مصنوع من قبل إحدى الشركات المصنعة الكبرى. ومع ذلك ، لا يزال بإمكان الشركة الإعلان عن استخدام عامل شكل خاص ، وربما برنامج ثابت خاص.



لم تشارك أي من الشركتين معلومات حول الأجزاء الداخلية لمحركات أقراص SSD الخاصة بهم بخلاف وحدة تحكم Sony ذات 12 قناة ، ولكن حجمها وسرعتها تعطي فكرة عما يمكن توقعه منها. اختارت سوني استخدام TLC NAND ، وكان هدف Microsoft الأبطأ أكثر انسجامًا مع QLC NAND. 2.4 غيغابايت / ثانية أكثر بقليل مما نراه مع 4 قنوات QLC الحالية مثل Intel 665p (حوالي 2 غيغابايت / ثانية) ، ولكن أقل بكثير من 8 قنوات QLC مثل Sabrent Rocket Q (3.2 جيجابايت / ثانية لطراز 1 تيرابايت). إن محرك 4 قنوات مع TLC NAND هو الأنسب لوصف Microsoft ، ولكن وحدات التحكم 4 قنوات الجديدة مثل Phison E19T يجب أن تدعم هذه السرعات مع خيار QLC NAND الصحيح. يمكن لأي وحدة تحكم الحصول على نسخة مزدوجة السرعة باستخدام QLC NAND في المستقبل القريب ،من أجل تحقيق نفس الأداء مثل النماذج الأصلية.

بدون DRAM ، فماذا؟

بدون مؤشرات محددة للكتابة والقراءة العشوائية ، لا يمكننا استبعاد إمكانية الاستخدام في أي من وحدات تحكم DRAMless-مراقب. يؤدي تضمين طبقة ترجمة الفلاش (FTL) لمحرك ذاكرة التخزين المؤقت DRAM في الجداول إلى زيادة الأداء بشكل أساسي بطريقتين: منع انخفاض سرعة الكتابة عندما يكون محرك الأقراص ممتلئًا بما يكفي لتوليف البيانات في الخلفية ، وزيادة سرعة الوصول العشوائي عند قراءة البيانات من جميع أنحاء قيادة. لا تتناسب هاتان الحالتان بشكل خاص مع وحدات التحكم: فهي تركز على القراءة والوصول إلى مجموعة واحدة فقط من بيانات اللعبة في كل مرة. حتى إذا كان حجم التثبيت للألعاب يصل إلى 100-200 جيجابايت ، فإن حجم البيانات المستخدمة في اللعبة من قبل اللعبة لن يتجاوز بضع عشرات غيغابايت ، ويمكن لمحرك DRAMless أن يتعامل بسهولة مع هذا إذا كان هناك ما يكفي من الذاكرة العشوائية على وحدة التحكم نفسها. في حالة Microsoft ، من المحتمل جدًا اختيار DRAMless ،وإذا كان من الغريب في أي سياق آخر رؤية وحدة تحكم DRAMless ذات 12 قناة ، فإن هذا الخيار يبدو مناسبًا لسوني (ويتيح لك توفير الأموال التي تنفق على القنوات المتعددة).



توضح براءة اختراع Sony المذكورة أعلاه بالضبط كيف يمكن تحضير وحدة تحكم DRAMless للاستخدام في وحدات التحكم. بدلاً من تخزين جزء مؤقت من جدول FTL للعناوين المادية والمنطقية على وحدة التحكم SRAM ، تقترح Sony جعل هذا الجدول صغيرًا بما يكفي ليلائم ذاكرة التخزين المؤقت SRAM. تحتوي أقراص SSD النموذجية على 1 جيجابايت من الذاكرة العشوائية لكل تيرابايت من ذاكرة الفلاش. هذه نتيجة مباشرة لكيفية عمل FTL مع ذاكرة فلاش في كتل ذاكرة 4 كيلوبايت. العمل مع الذاكرة في كتل أكبر سيقلل من متطلبات الذاكرة لتخزين الجدول. الجانب السلبي هو أن تسجيل قطع صغيرة من المعلومات سيكون أبطأ. تبيع شركة ويسترن ديجيتال محركًا صناعيًا صلبًا مخصصًا يستخدم 32 كيلوبايت بدلاً من 4KB لـ FTL ، ونتيجة لذلك يحتاج إلى DRAM أقل ثماني مرات.سرعة الكتابة العشوائية لقرص SSD هذا رهيبة ، لكن سرعة القراءة تنافسية. تقترح براءة اختراع سوني تجاوز 32 كيلوبايت واستخدام كتل 128 ميجابايت لـ FTL ، مما سيقلل حجم الجدول إلى بضعة كيلوبايت. للقيام بذلك ، يحتاج النظام إلى توخي الحذر الشديد بشأن ما ومتى يتم الكتابة على محرك الأقراص ، ولكن سرعة القراءة التي تعتمد عليها الألعاب لن تتأثر بذلك.لن يعاني من هذا.لن يعاني من هذا.



باختصار ، إذا كان محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة من سوني سيعمل بسرعة كبيرة في الأوضاع المقصودة ، فأنا على استعداد للقول أنك لا تريد تثبيته على جهاز الكمبيوتر الذي يعمل بنظام Windows. قد ينطبق الشيء نفسه على محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة من Microsoft - اعتمادًا على نوع البرامج الثابتة التي يصنعونها.

القابلية للتوسعة

تقدم كل من Microsoft و Sony خيارات لتوسيع تخزين NVMe في وحدات التحكم المستقبلية. لهذا ، ستقوم Microsoft بعمل عامل شكل قابل للإزالة خاص لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ، يذكرنا بالأيام التي تم فيها تغيير خراطيش لوحات المفاتيح بالميغابايت بدلاً من تيرابايت ، ولم تكن محركات أقراص USB المحمولة شائعة. نظرًا لأن جميع المكونات متشابهة ، فإن بطاقة التوسيع ستكون مطابقة وظيفياً لمحرك الأقراص الداخلي. الجانب السلبي هو أن Microsoft ستتحكم في إنتاج وبيع هذه البطاقات ، مما سيؤثر على تكلفتها. حتى الآن ، كان Seagate فقط شريكًا مؤكدًا في بيع بطاقات التوسع المملوكة هذه.



تقوم سوني بالعكس وتتيح للمستخدم الوصول إلى فتحة M.2 PCIe 4.0 القياسية. المتطلبات ليست واضحة تمامًا: ستختبر سوني التوافق مع محركات الأقراص التابعة لجهات خارجية لنشر قائمة التوافق ، لكنهم لا يقولون ما إذا كانت وحدة التحكم الخاصة بهم سترفض محركات الأقراص غير المدرجة. يجب تضمين محرك الأقراص الذي سيتم تضمينه في القائمة ميكانيكيًا في الفتحة ، وتقديم أداء ليس أسوأ من محرك أقراص سوني الداخلي. وهذا يعني أنه حتى الآن لا يوجد محرك أقراص متوفر تجاريًا مناسب لهذا الغرض ، لكن الوضع سيتغير بشكل كبير في العام المقبل.