Solid State Disks (SSDs) sind ein großes Upgrade gegenüber drögen Festplatten. Aber nicht nur das OS, Photoshop und Co. werden schneller, mit DirectStorage profitieren sogar Spiele von den schnellen SSDs.
Den meisten Spieler*innen sollte DirectX ein Begriff sein. Vor allem bei älteren Titeln war die richtige DirectX-Version entscheidend. Inzwischen ist Microsoft bei DirectX 12 Ultimate angekommen und nutzt diese auch für Xbox-Konsolen. DirectX ist aber mehr als nur eine einfache Grafikschnittstelle und besteht aus diversen hochkomplexen APIs (DXGI, DirectWrite, XACT3, DirectX Raytracing usw.).
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Eine davon ist DirectStorage und wurde 2020 mit der Xbox Series X/S eingeführt. Im März 2022 folgte dann ein DirectStorage-Update für Windows. Damit können Grafikkarten und Grafikeinheiten direkt (und rasend schnell) auf Datenträger zugreifen. Voraussetzung ist eine Grafikkarte mit DirectX 12, eine NVMe-SSD und Spiele mit einer DirectStorage-API.
Inhaltsverzeichnis
Die Technik hinter DirectStorage
NVMe-SSDs sind bei Computern schon lange nichts Neues mehr, bei Konsolen sind die schnellen Datenträger aber erst mit der Xbox Series und PlayStation 5 eingeführt worden. Seitdem gibt es eigentlich keine Endkundengeräte mehr ohne Solid State Disks: Notebooks, Autos, Konsolen, Handhelds, Tower-PCs etc. SSDs sind im Grunde große USB-Sticks. Hier werden die Daten auf Chips abgespeichert und es gibt keine beweglichen Teile. Daher sind Lese- und Schreibraten sehr hoch. Im Gegensatz zu klassischen Festplatten, die mit drehenden Scheiben, Magneten und einem Lesekopf arbeiten. SSDs werden über die Schnittstelle PCI Express (PCIe) angesteuert und die vierte bzw. die aktuell fünfte PCIe-Version ermöglichen blitzschnelle Datenübertragungen.
Grafikkarten funktionieren mit einem rasch arbeitenden Zwischenspeicher, dem sogenannten VRAM. Das war damals eine Problemlösung, da klassische Festplatten die nötigen Texturen, Grafik und Dateien viel zu langsam an die Grafikkarte übertragen haben. Daher werden sie auf einem sehr schnellen Speicher auf der Grafikkarte zwischengelagert.
Durch schnelle SSDs, PCIe-Schnittstellen und DirectStorage können Grafikkarten nun mit deutlich weniger Aufwand auf den Datenspeicher zugreifen. Denn „im klassischen Fall“ verarbeitet der Prozessor alle Daten- bzw. I/O-Abfragen. Steht also als Vermittler zwischen Grafikkarte und Datenspeicher, was Datenzugriffe verzögert und obendrein Leistung frisst. DirectStorage reduziert den Aufwand für die CPU und macht große VRAM-Mengen „eigentlich“ überflüssig.
DirectStorage hat das neue Technik-Konzept als API vereinheitlicht und für Windows-Plattformen (ja, auch die Xboxen laufen mit Windows) zugänglich gemacht. Sony hat für die Playstation (läuft mit einer Linux-Variante) ebenfalls ein ähnliches Konzept, Nvida hat mit RTX IO in Teilen sogar eine spannendere Variante.
Fun-Fact: Mit dem Update auf Version 1.2 funktioniert DirectStorage sogar mit klassischen Festplatten (HDDs). Hier werden die Datenabfragen von der GPU gebündelt und vorsortiert, damit der Lesekopf der Festplatte effizienter arbeiten kann und weniger umherspringen muss.
Die Vorteile von DirectStorage
Der Vorteil ist schnell erklärt: Durch DirectStorage (und ähnliche Techniken) wurde ein Flaschenhals entfernt. Grafikkarten können nun große Mengen Daten direkt von der SSD auslesen und nutzen. Teurer und begrenzter VRAM ist damit nicht mehr so entscheidend. In der Realität ist VRAM aufgrund der direkten Anbindung an die Grafikkarte, dem breiten Datenbus und andere Dinge immer noch für sehr zeitkritische Berechnungen wichtig. Ansonsten reicht aber die Anbindung mit DirectStorage.
Was heißt das nun für Spieler*innen? Aktuelle Spiele arbeiten mit hochauflösenden Texturen. Es passen in einen begrenzten VRAM (6-12 GB) aber nur eine bestimmte Menge Texturen, alles weitere muss nachgeladen werden. Entwicklerstudios richten ihre Spiele daher nach den technischen Limitationen aus. Mit mehr Speicher gibt es mehr und hochauflösende Texturen in einer Spielszene. Durch DirectStorage kann eine Grafikkarte also auf deutlich mehr Texturen zurückgreifen und somit gleichzeitig mehr darstellen. Das sorgt für schickere Spiele und mehr Details, bei insgesamt kürzeren Ladezeiten.
Ein gutes Beispiel dafür sind Spiele, die parallel für die alte Xbox One und die neuen Xbox Series erschienen sind. In der alten Konsolengeneration steckt eine gute alte Festplatte, in der neuen eine PCIe-SSD. Spiele laden damit deutlich schneller (laut Entwicklerstudio The Coalition Gears 5 ungefähr viermal) und es kommt zu weniger „Lade-Rucklern“.
Fazit: DirectStorage ist die Zukunft
Auch wenn es für manche nur wie ein kleines Detail wirkt, ist DirectStorage ein großer Schritt hin zu schöneren und action-geladeneren Videospielen. Denn damit können Ladezeiten extrem verkürzt (oder sogar weggelassen) sowie deutlich mehr und hochauflösendere Texturen genutzt werden. Das ist vor allem in Zeiten von immer größer werdenden Monitoren und Fernsehern mit 4K- oder sogar 8K-Auflösung immens wichtig.
Es hebelt auch die hohen Kosten bei Grafikkarten aus, da nur die Spitzenmodelle ausreichend VRAM für aktuelle Titel (bei höchsten Einstellungen) haben. Da die GPU damit direkt auf eine SSD mit vielen Gigabyte oder sogar Terabyte an Daten zugreifen kann, gehört zumindest dieser Flaschenhals theoretisch der Vergangenheit an.
Falls ihr noch auf der Suche nach einer passenden SSD mit PCIe5-Schnittstelle seid, hat mein Kollege Clemens vor einer Weile die Crucial T700 getestet und war davon sehr begeistert. Es gibt davon auch eine günstigere Variante, die Crucial T500.
Natürlich wird es noch eine Weile dauern, bis die Technik breite Verwendung unter den Spieleentwicklern findet. Aber es erscheinen immer mehr Titel mit DirectStorage für PC und Konsolen. Sie wird bestimmt eine tragende Rolle bei der nächsten Konsolen-Generation spielen, da durch sie größere Spiele mit günstigerer Hardware möglich sind. Alles in Allem eine wirklich spannende Technik, die bisherige Grenzen umgehen kann.
Wer mehr darüber erfahren will, kann sich drei YouTube-Videos dazu ansehen. Diese gehen mehr ins Detail und zeigen Beispiele:
– Optimizing IO Performance with DirectStorage on Windows
– GDC 2023 – DirectStorage: Optimizing Load-time and Streaming
– DirectStorage on Windows will make games so much better
Solid State Disks von Crucial im Shop
Quelle: devblogs.microsoft.com
