在GeForce RTX 30系列顯示卡發表之後，NVIDIA也額外舉辦了技術研討會，就讓我們一起看看這些應用於新顯示卡的技術。在系列文章的第1篇中，筆者將說明RTX IO的運作概念以及所能帶來的優勢。

減緩處理器IO瓶頸

簡單地說，RTX IO就是DirectStorage在NVIDIA顯示卡的實作，我們先前已經在GeForce RTX 30系列顯示卡發表會的文章中，提到RTX IO的技術概念，並在另一篇文章介紹了Microsoft DirectStorage API的特色，建議讀者可以先閱讀下列2篇文章。

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隨著現在遊戲畫質不斷提升，解析度也逐步從1080p推向4K甚至8K，因此開發者往往需要準備解析度更高的材質貼圖，並在畫面上使用更多使用貼圖，以繪製更加逼真的遊戲畫面。這除了增加顯示卡繪圖方面的運算負載、顯示記憶體使用量之外，也會因為系統需要更頻繁讀取容量龐大的貼圖，進而增加儲存裝置的工作負擔。

在過去遊戲解析度比較低的時期，貼圖的總容量並不會太大，存取效能為50MB/s的傳統硬碟可能就足以應付遊戲需求。然而隨著顯示卡的效能不斷提升，能夠繪製更細膩的3D圖像的同時，使用的貼圖也隨之增加，對於儲存裝置效能的需求也越來越高，甚至超過SATA或是PCIe Gen3介面固態硬碟的頻寬。

▲ 《末日之戰》需佔用10GB儲存空間，當時已經是「重量級」的遊戲，而現在的遊戲動輒超過100GB。另一方面儲存裝置的存取效能傳統硬碟的100MB/s，成長到SATA固態硬碟的500MB/s、PCIe Gen3固態硬碟的3,500MB/s，到了PCIe Gen4固態硬碟甚至衝上7,000MB/s。

大幅提升遊戲載入速度

為了增加讀取貼圖的效率，將資料壓縮便成為解決方法之一。若從頻寬為7GB/s的PCIe Gen4介面固態硬碟讀取壓縮貼圖檔案的話，解壓縮後大概等同於具有12GB/s的讀取效能，但這將佔用約24個處理器核心的資源，將造成另一個嚴重的效能瓶頸。

RTX IO的2大優勢是能讓顯示卡直接讀取儲存在固態硬碟中的資料，並在在顯示卡上進行解壓縮。相較於傳統作法需要

1. 透過處理器安排讀取佇列
2. 將資料讀取至主記憶體
3. 透過處理器解壓縮
4. 將資料傳送至顯示記憶體

而RTX IO則只需

1. 透過處理器安排讀取佇列
2. 直接資料讀取至顯示記憶體
3. 透過顯示卡解壓縮

兩者相比，可以發現傳統做法相當耗費系統資源，而RTX IO不但僅需使用大約0.5個處理器核心資源（安排讀取佇列佔用資源極低，僅需1個執行緒即可），還可省下反覆傳輸資料所耗費的時間。另一方面Microsoft DirectX Developer Blog的《DirectStorage is coming to PC》一文也指出，「DirectStorage能夠支援當下以及未來的解壓縮技術」，言下之意除了代表DirectStorage能夠支援多種解壓縮演算法之外，也暗示了可能可以使用其他廠商的軟、硬體解壓縮方案。

NVIDIA技術行銷經理蘇家興在回覆筆者的問題中提到，在RTX IO進行解壓縮的過程中，大約只會佔用1組SM（Streaming Multiprocessor）的運算資源。雖然還是會佔用到顯示卡的資源，但只會對效能造成些許影響（筆者註：若考量到GeForce RTX 3080總共具有68組SM，只佔用1組真的對效能的衝擊有限），相較之下若以純粹以處理器進行解壓縮，推估需要佔用24個處理器核心，可能已經超過許多電腦所能負荷，因此使用顯示卡進行解壓縮有其實用價值。

▲ 最基本讀取材質貼圖的方式，就是讓處理器將未壓縮的資料讀到主記憶體，然後在傳送至顯示記憶體，過程中充滿不同的效能瓶頸。