Microsoft說明DirectStorage特色，看懂GeForce 30系列RTX IO技術有何優勢

NVIDIA在GeForce 30系列顯示卡發表會上，透露了將會導入以DirectStorage為基礎的RTX IO資料存取技術，達到降低處理器至佔用率並提升存取效能的功效，而Microsoft也在DirectX Developer Blog說明了DirectStorage特色。

繪圖處理器直通固態硬碟

先前Microsoft就已在Xbox Blog說明Xbox Velocity Architecture架構技術，其中的客製化固態硬碟部分提到Xbox Series X主機搭載專1TB NVMe固態硬碟，可以提供2.4GB/s的I/O吞吐量，是Xbox One的40倍，並提高持續效能表現（Consistent, Sustained Performance），而不像PC使用的固態硬碟衝高峰值效能表現（Peak Performance），透過提供I/O效能保證值，協助開發者進行遊戲最佳化。

Xbox Velocity Architecture中的DirectStorage也將成為DirectX家族API的一員並登陸PC，讓PC玩家也能享受縮短遊戲讀取時間、3D場景更加細膩等體驗。雖然這2個特色看來毫無關連，但是都是受益於I/O效能提升，讓遊戲能縮短載入資料的時間，並快速讀取更多如角色服裝、風景等貼圖材質，讓遊戲畫面更加生動。

在過去的遊戲中，可能每秒只需存取50MB的資料，假設檔案叢集的大小為64KB（如單一貼圖材質），整體I/O量也只有800次，對儲存裝置與處理器的負擔還不大，但若以Xbox Series X主機固態硬碟的2.4GB/s吞吐量計算，整體I/O量就會飆升至39,000次左右。

考慮到現有API在管理存取需求時，需要經過「提出請求、等待讀取、完成處理」（Submitting the request, waiting for it to complete, and then handling its completion）等程序，雖然每次存取的效能虛耗並不會很大，但當I/O量變得相當龐大時，對高效能的NVMe固態硬碟也是一大考驗。為了要改善這種狀況，就需將遊戲所需的檔案先行壓縮以降低整體I/O量，而解壓縮則會增加處理器或顯示卡的運算負擔。

DirectStorage技術將可以解決這個問題，透過降低每次存取的效能虛耗、批次平行處理多個存取需求，或先行壓縮檔案以降低整體I/O量，以發揮最大化資料吞吐量以充份利用儲存裝置的所有I/O管線，此外甚至可以不透過處理器直接將資料送至顯示卡，讓遊戲程式能更精細排程存取需求。

DirectStorage的運作除了仰賴更高的傳輸頻寬之外，它還需搭配NVMe介面固態硬碟的硬體資料存取佇列（NVMe Queue）功能，透過單一NVMe固態硬碟具有多個佇列，且每個佇列可以同時處理多個存取需求的特色，發揮平行處理的效果，並給予開發者直接控制這些儲存裝置的能力，以達到最佳化讀取效能的功效。

另一方面，NVIDIA也於Reddit討論區的Q&A中回覆了許多關於以DirectStorage為基礎的RTX IO技術的問題。其中比較重要的資訊包括RTX IO將僅支援Windows 10作業系統與NVMe固態硬碟，但不會要求固態硬碟的效能表現，但速度越快的固態硬碟當然能帶來更出色的遊戲體驗。

▲ Microsoft也會將Xbox Series X主機使用的DirectStorage API下放至PC，讓PC玩家也能享受同樣的遊戲體驗。

▲ 在導入DirectStorage與RTX IO之前，系統需先透過處理器將資料讀出、解壓縮後再送到顯示卡，將造成費許多效能虛耗。

▲ 導入之後，系統可以直接進行平行化資料存取，並將資料直接送至顯示卡，甚至可以在顯示卡上進行解壓縮。

目前Microsoft已開始與產業夥伴合作共同著手DirectStorage設計與開發，並預計於2021年將DirectStorage開發者預覽版交至遊戲開發者手中，所以玩家還需要等待不短的時間才能享受這項全新技術。