Microsoft DirectStorage 1.1: Die GPU dekomprimiert Spieldateien rasant
Mit DirectStorage sollen Spiele schneller laden. Mit Version 1.0 der Low-Level-API von Microsoft wurden CPU-Overhead und IO-Durchsatz angegangen. Jetzt hat Microsoft mit DirectStorage 1.1 den nächsten Schritt angekündigt, der die Dekomprimierung von Spieledaten auf der GPU einführt. Das sorgt für noch mehr Leistung.
Das steckt hinter DirectStorage
Die Idee hinter DirectStorage ist die Beschleunigung des Datenstroms vom Massenspeicher zur Grafikkarte. Die Spieldateien sollen durch die bessere Ausnutzung des Leistungspotenzial von NVMe-SSDs schneller übertragen und ohne Umweg über die CPU direkt in der GPU schneller dekomprimiert werden, was unter anderem die Ladezeiten signifikant verringert. Die aktuellen Spielkonsolen haben es schon vorgemacht und die DirectStorage API ist praktisch die Antwort auf die Velocity-Architektur der Xbox Series X nur jetzt auch für den PC.
Im ersten Schritt mit DirectStorage 1.0 wurde zunächst nur der Datentransfer von der SSD zur Grafikkarte beschleunigt, indem durch mehr I/O-Anfragen die hohen Transferraten aktueller NVMe-SSDs besser genutzt werden. Zuvor lag hier viel Potenzial einfach brach.
Schritt 2: Dekomprimierung via GPU
Mit DirectStorage 1.1 folgt der zweite Schritt: die Dekomprimierung der Dateien durch die GPU. Grafikprozessoren sind bekanntlich für paralleles Rechnen prädestiniert und können diese Aufgaben weitaus effizienter als CPUs erledigen. Letztere wird durch die Umverteilung der Arbeit entlastet. In Kombination mit dem beschleunigten Storage-Durchsatz sollen so Spieldaten erheblich schneller im VRAM der Grafikkarte und damit auf dem Bildschirm der Spieler landen.
Mit einem „stark optimierten“ Beispiel demonstriert Microsoft jetzt das Potenzial von DirectStorage 1.1. Wird bei der Übertragung der 5,65 GB großen Spieldateien mit 667 Models und 3.335 Texturen die GPU-Dekomprimierung mit dem neuen Komprimierungsstandard GDeflate genutzt, dauert der Vorgang nur 0,8 Sekunden. Der Durchsatz erreicht rund 7 GB/s und die maximale CPU-Auslastung liegt bei nur rund 15 Prozent.
Im rechten Teil des Bilds wird hingegen der klassische Ansatz mit der Dekomprimierung der gleichen Daten per CPU (via Zlib) veranschaulicht. Hier dauert der Vorgang mit 2,36 Sekunden fast dreimal so lange. Passend dazu beträgt der Durchsatz mit 2,4 GB/s nur etwa ein Drittel. Die CPU ist wiederum in der Spitze zu 100 Prozent ausgelastet. Wie repräsentativ die Demo für kommende Spiele ist, bleibt aber abzuwarten. Microsoft weist darauf hin, dass die Leistung je nach Workload und Hardware abweichen kann.
Voraussetzungen für DirectStorage 1.1
Welche SSD, CPU und GPU jeweils zum Einsatz kam, verrät Microsoft allerdings nicht. Um von DirectStorage spürbar zu profitieren, sollte eine NVMe-SSD mit hohem Durchsatz genutzt werden. Prinzipiell funktioniert es (mit kleineren Vorteilen) aber auch mit SATA-SSDs; HDDs dürften wiederum kaum profitieren, da diese viel zu langsam sind.
Auf Seiten der GPU sollen alle Modelle, die DirectX 12 und das Shader Model 6.0 unterstützen, von der GPU-Dekomprimierung Gebrauch machen können. Microsoft empfiehlt allerdings Grafikkarten mit DirectX-12-Ultimate-Support. Mit den Partnern AMD, Intel und Nvidia werde bereits an Treibern gearbeitet, die für die neue Technik optimiert werden.
Sowohl unter Windows 11 als auch unter Windows 10 sei DirectStorage mit GPU-Dekomprimierung nutzbar. Doch zusätzliche „Optimierungen am I/O-Stack“ werde es nur unter Windows 11 geben, womit Microsoft weitere Argumente für sein jüngstes Betriebssystem schafft.
In dem folgenden Video erklärt Microsoft DirectStorage im Detail:
Erste Spiele im nächsten Jahr
Bis Ende des Jahres will Microsoft den Spieleentwicklern DirectStorage 1.1 mit GPU-Dekomprimierung in die Hände geben. Die ersten Spiele, die davon profitieren sind entsprechend erst ab dem kommenden Jahr zu erwarten. Bekanntlich soll das Action-RPG Forspoken zu den ersten Spielen mit DirectStorage-Support zählen. Dieses wurde zwischenzeitlich auf den 24. Januar 2023 verschoben. Ein Techniktrailer gab schon Ausblick auf die beschleunigten Ladezeiten.
