關(guān)于游戲機SSD我們知道哪些？

新一代游戲機將在今年下半年上市，Xbox的X系列和Playstation 5已經(jīng)造勢一年多了?？煽康募夹g(shù)細節(jié)（不只是謠言）已經(jīng)慢慢展現(xiàn)出來，即使他已經(jīng)發(fā)布并處于預(yù)可用階段，我們對這些游戲機的了解仍少于我們平時對PC平臺和組件的了解。我們已有一些來自微軟和索尼的頂級性能數(shù)據(jù)和總體架構(gòu)信息，但還沒有完整的數(shù)據(jù)工作表。

新一代主機在CPU和GPU性能上會有很大提升，但其實每一代都會有這些提升，而且主機芯片會像他們脫胎于的AMD CPU和GPU一樣進行微架構(gòu)升級，這也不足為奇。這一代最特別的地方是改變了存儲方式：主機跟隨PC市場的腳步，從機械硬盤變成固態(tài)硬盤存儲，而且超越PC市場成為固態(tài)存儲最大受益者。

固態(tài)硬盤曾是PC市場的革命者，極大地提升了整體系統(tǒng)的響應(yīng)能力。游戲主要受益于更快的安裝和關(guān)卡加載時間，但快速存儲也有助于減少游戲運行時加載數(shù)據(jù)的停頓和中斷。近幾年，NVMe SSDs提供的速度理論上比SATA SSDs快幾倍，但對玩家而言，好處微不足道。傳統(tǒng)觀點認為，可能是兩個主要原因?qū)е逻@種遺憾：首先，幾乎所有游戲和游戲引擎仍被設(shè)計為可在硬盤上運行，因為目前的游戲機和很多低端PC沒有SSDs。游戲程序員不能既充分利用NVMe SSD的性能，又不讓它在機械硬盤上慢到不能玩。第二個原因是，SATA SSD已經(jīng)足夠快，能以數(shù)據(jù)解壓縮的方式把瓶頸轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)的其他地方。要讓游戲能從NVMe性能中受益，需要加速SSD之外的一些東西。

微軟和索尼準備用它們的新推出的游戲機解決這些問題。游戲開發(fā)者很快就可以認定用戶都擁有快速的存儲空間了，無論是游戲機上還是個人電腦上。除此之外，新一代游戲機將增加額外的硬件特性以解決中端游戲機配備了高端SSDs時出現(xiàn)的瓶頸。然而，我們?nèi)孕枰辛Φ男麄骰顒觼硗茝V這些即將上市的設(shè)備。兩家公司不好意思大肆宣揚或者過分簡化他們吹捧自己下一代游戲機新功能的意圖，特別是關(guān)于新的SSDs。而且由于這些游戲機仍是封閉的平臺，并未上市，有些最有趣的技術(shù)細節(jié)仍是保密的。

有關(guān)PS5（尤其是SSD）的官方技術(shù)信息的主要來源是其首席設(shè)計師Mark Cerny。3月份，他就PS5做了一個小時的技術(shù)演示，其中三分之一以上的時間重點介紹存儲。沒那么官方的消息是，索尼已經(jīng)申請了幾項顯然與PS5有關(guān)的專利，其中包括一項技術(shù)跟已經(jīng)確認的PS5的存儲技術(shù)相吻合。這項專利公開了索尼在研究PS5發(fā)展時衍生的大量創(chuàng)意，并且其中許多想法都可能在終稿中得以實現(xiàn)。

微軟則采用了通過零散的博客文章和采訪或多或少透露技術(shù)細節(jié)的方式，尤其是通過DigitalFoundry（該公司對PS5的報道也很好）。他們介紹了很多存儲相關(guān)技術(shù)的品牌名（例如Xbox Velocity架構(gòu)），但很多時候我們對某項功能除了名字以外一無所知。

除了官方消息以外，我們還有從合作伙伴和其他行業(yè)來源的不同質(zhì)量的泄密，評論和謠言。這些肯定都有有助于炒作，但特別是關(guān)于游戲機SSDs，這些非官方來源只提供了一丁點關(guān)于真正技術(shù)細節(jié)方面的消息。這給我們留下了很多空白，需要我們分析即將推出的游戲機中哪些是可能存在的。

關(guān)于游戲機SSD我們知道哪些？

微軟和索尼各自自定義他們的游戲機如何使用NVMe SSDs，盡管自定義的設(shè)置不同。索尼的解決方案性能是微軟的兩倍，所以即使他容量更小但成本卻肯定更高。一般來說，索尼的SSD將提供跟高端PCle 4.0 NVMe SSDs相當?shù)男阅?，年底有望在零售市場上看到，而微軟的SSD則是跟入門級NVMe驅(qū)動相比較。兩者都是從機械硬盤驅(qū)動器甚至SATA SSDs的巨大進步。

游戲機SSDs最重要最令人印象深刻的性能標準是他們的連續(xù)讀取速度。SSD的寫入速度與視頻游戲的性能幾乎完全無關(guān)，即使游戲隨機讀取，它的數(shù)據(jù)塊通常也要比SSD隨機IO性能等級基于的4KB數(shù)據(jù)塊大。微軟2.4GB/s的讀取速度是機械硬盤的10—20倍，但遠低于目前配備PCle 3.0x4接口的高端消費級SSD能達到的至少3.5GB/s的速度。索尼5.5GB/s的讀取速度略快于現(xiàn)在可用的基于Phison E16控制器的PCIe 4.0 SSD，但在高端消費級SSD市場競爭的每個人都有更優(yōu)解決方案。到發(fā)售的時候，PS5 SSD的讀取功能跟其他高端SSD比的話，不會太出眾，除非是跟沒有高端存儲預(yù)算的游戲機和廉價游戲PC比。

索尼公司透露，他們的SSD會使用一個帶12通道的NAND閃存接口的自定義控制器。這似乎是他們的設(shè)計中跟傳統(tǒng)消費級SSDs最大的不同之處。高端消費級SSDs通常使用8通道控制器，低端驅(qū)動器一般使用4通道。更多的通道數(shù)一般在服務(wù)器SSDs中更常見，特別是那些需要極端容量的；16通道控制器比較常見，而12和18通道的也不是沒聽過。索尼用了比最近的消費級SSDs更多的通道數(shù)，意味著他們的SSD控制器會很大而且很貴，但與此同時，即使他們每個通道的性能下降一點也能達到5.5GB/s的目標。他們用任意64層或更新的TCL NAND都能有良好的性能，而消費級SSDs想用8通道控制器達到這種程度或更好的性能，則需要配備更新更快的NAND閃存。

12通道控制器也帶來了非同一般的總?cè)萘?。游戲機SSD跟典型的消費性SSDs比起來，不需要超額配置，因此多出來的50%通道應(yīng)該會轉(zhuǎn)變成50%更多的可用容量。PS5將搭載“825GB”的SSD空間，這意味著我們會看到12個通道中每個通道都配備了64GB的原始NAND，每個通道組織為一個512Gbit（64GB）裸片或兩個256Gbit（32GB）裸片。這意味著NAND名義上原始容量是768GiB或824.6（十進制）GB。但考慮到硬盤必須要保留備用空間，可用容量可能更符合硬盤制造商宣稱的750 GB，所以索尼的825GB比存儲行業(yè)的正常水平高出了約10%。這可能讓一些律師垂涎三尺。

值得一提的是，索尼自己設(shè)計高性能NVMe SSD控制器是不可能的，就像他們不能自己設(shè)計CPU和GPU一樣。索尼必須跟現(xiàn)有的SSD控制器供應(yīng)商合作，并委托其定制，很可能是由現(xiàn)有的已驗證的IP組裝，但我們還不知道這個合作商是誰。

由于OEMs已經(jīng)超越SATA SSDs，微軟的SSD不會把性能提升到超過正常PC水平，但是跟游戲機價格一樣的PC里有1TB容量，仍是消費者一大勝利。多個來源表明，微軟用的是從常見對象里挑的一個現(xiàn)成的SSD控制器（可能是the Phison E19T控制器），而驅(qū)動器則是由SSD制造商構(gòu)建的。然而，他們還是宣稱用的自定義形狀因素，還很可能用自制固件。

除了索尼的12通道規(guī)格外，兩家控制器廠商都沒有透露關(guān)于SSD內(nèi)部結(jié)構(gòu)的官方信息，但是容量和性能數(shù)據(jù)還是給了我們一些線索。索尼決定大部分用TLC NAND，而微軟低性能已經(jīng)降低到能把QLC NAND作為選擇的地步：2.4GB/s比我們現(xiàn)在看到的4通道QLC驅(qū)動要快一點，例如Intel 665p（大約2GB/s），但卻比8通道驅(qū)動例如Sabrent Rocket Q慢得多（1TB模型速度能達到3.2GB/s）。目前最符合微軟理想性能的SSD設(shè)計是帶TLC NAND的4通道驅(qū)動器，但Phison E19T等新的4通道控制器在配備合適的QLC NAND下應(yīng)該能達到同樣的速度。任何一款游戲機都有可能在未來得到一個使用QLC NAND的雙容量版本，以達到與原始機型相同的讀取性能。

不用動態(tài)隨機存取存儲器（DRAMless），可行嗎？

沒有寫入和隨機讀取的性能數(shù)據(jù)，我們不能排除任何一個控制器SSD會使用DRAMless的控制器。給位于SSD上的內(nèi)存轉(zhuǎn)換層（FTL）裝一個全尺寸DRAM緩存主要在兩個方面提高性能：當驅(qū)動器已滿，需要更多后臺處理數(shù)據(jù)時能有更快的寫入速度，要在硬盤全范圍讀取數(shù)據(jù)時能有更快的隨機存取速度。這些都不符合控制臺使用情況：嚴重偏向于讀取，并且一次只能訪問一個游戲的數(shù)據(jù)集。就算游戲安裝大小在100~200GB，任何時刻這個游戲調(diào)用的數(shù)據(jù)量也不會超過幾十GB，對于在控制器上有一定數(shù)量SRAM的DRAMless SSDs能輕松處理。微軟的SSD似乎很可能實行DRAMless，盡管其他情況下，看到12通道的DRAMless控制器會很奇怪，但這個選擇對索尼來說好像可行（而且能抵消多通道的成本）。

先前提到的索尼專利深入討論了如何制造DRAMless控制器讓他更適合控制器使用情況。索尼提議把表做得足夠小以嵌入一個小型SRAM緩沖，而不是將FTL的邏輯到物理地址映射表的一部分緩存在控制器上的SRAM中。主流SSDs閃存對DRAM的比率是1TB對應(yīng)1GB。這個比率是FTL以4kB塊管理閃存的結(jié)果。讓FTL用更大的塊來管理閃存能直接減少映射表的內(nèi)存需求。缺點是，較小的寫入速度會導(dǎo)致更大的寫入放大，速度還會變得更慢。Western Digital賣一種專業(yè)的企業(yè)SSD，里面的FTL用的32kB塊而不是4kB塊，因此它也只需要八分之一數(shù)量的DRAM。這個驅(qū)動器的隨機寫入性能很差，但讀取功能仍很有競爭力。索尼專利提議FTL使用比32kB還大的128MB的塊，將映射表縮減到千字節(jié)以內(nèi)。這需要主機系統(tǒng)無論何時何地寫入數(shù)據(jù)都非常小心，但是游戲所需的讀取功能不會受到影響。

總而言之，雖然索尼SSD的速度應(yīng)該會很快，但我敢打賭你不會想讓它出現(xiàn)在你的Windows電腦上。有些微軟SSD可能也是如此，這取決于它們的固件調(diào)試。

擴展性

微軟和索尼都為即將推出的控制器提供了可擴展的NVMe存儲。微軟的解決方案是將他們的內(nèi)部SSD重新打包成定制的可移動形狀因數(shù)，這讓人想起以前存儲卡還是以MB為單位而不是TB的時候，那時候USB閃存驅(qū)動器還沒有普及。因為使用了完全相同的組件，這個擴展卡在功能上與內(nèi)部存儲是相同的。缺點就是微軟可能會控制卡的供應(yīng)甚至定價；目前，Seagate是銷售這些專有擴展卡的唯一確定的合作伙伴。

索尼則采取了截然不同的方法，給用戶配備了標準的M.2 PCle 4.0插槽，以便售后升級。這些要求還沒完全明確：索尼正在與第三方驅(qū)動做兼容性測試，以制作兼容性列表，但他們沒說PS5是否會拒絕不在準許列表上的驅(qū)動。想要被列入索尼的兼容性列表，驅(qū)動器需要機械上適合（例如，沒有過大的散熱片），并且至少提供索尼定制內(nèi)部SSD一樣的性能。這些性能要求意味著目前市面上驅(qū)動器都沒有資格，但明年的情況將會大不相同。

原文標題：Playstation 5竟然采用了PCIe 4.0 SSD！

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責任編輯：haq