Une nouvelle génération de consoles de jeu devrait arriver sur le marché plus tard cette année, et le cycle de battage publicitaire pour la Xbox Series X et Playstation 5 est en cours depuis plus d’un an. Des détails techniques solides (par opposition à de simples rumeurs) ont été plus lents à arriver, et nous en savons encore beaucoup moins sur les consoles que nous ne connaissons généralement sur les plates-formes et composants PC pendant la phase de post-annonce et de pré-disponibilité. Nous avons des chiffres de performance de premier ordre et des informations architecturales générales de Microsoft et Sony, mais pas tout à fait une fiche technique complète.

La nouvelle génération de consoles entraînera de grandes augmentations des capacités de CPU et de GPU, mais nous l’obtenons à chaque nouvelle génération et il n’est pas surprenant que les puces de console obtiennent les mêmes mises à jour de microarchitecture que les CPU et GPU AMD dont elles sont dérivées. Ce qui est plus spécial avec cette génération, c’est le passage au stockage: les consoles suivent les traces du marché des PC en passant des disques durs mécaniques au stockage à semi-conducteurs, mais aussi en allant au-delà du marché des PC pour tirer le meilleur parti de stockage à l’état solide.


Internals Xbox Series X

Les disques SSD étaient révolutionnaires pour le marché des PC, apportant d’immenses améliorations à la réactivité globale du système. Les jeux ont bénéficié principalement sous la forme d’une installation plus rapide et de temps de chargement de niveau, mais un stockage rapide a également contribué à réduire les blocages et le bégaiement lorsqu’un jeu doit charger des données à la volée. Ces dernières années, les SSD NVMe ont fourni des vitesses sur papier plusieurs fois plus rapides que ce qui est possible avec les SSD SATA, mais pour les joueurs, les avantages ont été au mieux réduits au silence. La sagesse conventionnelle veut qu’il y ait deux principales raisons de soupçonner cette déception: Premièrement, presque tous les jeux et moteurs de jeu sont toujours conçus pour être jouables sur les disques durs car les consoles actuelles et de nombreux PC bas de gamme manquent de SSD. Les programmeurs de jeux ne peuvent pas tirer pleinement parti des performances du SSD NVMe sans ralentir incroyablement leurs jeux sur les disques durs. Deuxièmement, les SSD SATA sont déjà suffisamment rapides pour déplacer le goulot d’étranglement ailleurs dans le système, souvent sous la forme d’une décompression des données. Quelque chose en dehors du SSD doit être accéléré avant que les jeux puissent bénéficier correctement des performances NVMe.

Microsoft et Sony résolvent ces deux problèmes avec leurs prochaines consoles. Les développeurs de jeux seront bientôt libres de supposer que les utilisateurs auront un stockage rapide, à la fois sur consoles et sur PC. De plus, la nouvelle génération de consoles ajoutera des fonctionnalités matérielles supplémentaires pour résoudre les goulots d’étranglement qui seraient présents s’ils n’étaient que des PC de jeu de milieu de gamme équipés de SSD de pointe. Cependant, nous avons toujours affaire à de puissantes opérations de battage publicitaire faisant la promotion de ces appareils à venir. Les deux sociétés se sont rendues coupables d’exagérer ou de simplifier à outrance leurs tentatives pour vanter les nouvelles capacités de leurs prochaines consoles, notamment en ce qui concerne les nouveaux SSD. Et comme ces consoles sont encore des plates-formes fermées qui ne sont pas encore sur le marché, certains des détails techniques les plus intéressants restent secrets.

La principale source d’informations techniques officielles sur la PS5 (et en particulier son SSD) est le concepteur principal Mark Cerny. En mars, il a fait une présentation technique d’une heure sur la PS5 et en a consacré plus d’un tiers au stockage. Moins officiellement, Sony a déposé plusieurs brevets qui concernent apparemment la PS5, dont un qui correspond bien à ce qui a été confirmé au sujet de la technologie de stockage de la PS5. Ce brevet révèle de nombreuses idées explorées par Sony dans le développement de la PS5, et nombre d’entre elles sont probablement mises en œuvre dans la conception finale.

Microsoft a adopté l’approche consistant à dribbler plus ou moins les détails techniques à travers des articles de blog et des interviews sporadiques, en particulier avec DigitalFoundry (qui a également une bonne couverture de la PS5). Ils ont introduit des noms de marque pour bon nombre de leurs technologies liées au stockage (par exemple, «Xbox Velocity Architecture»), mais dans trop de cas, nous ne savons vraiment rien d’une fonctionnalité autre que son nom.

Outre les sources officielles, nous avons également des fuites, des commentaires et des rumeurs de qualité variable, provenant de partenaires et d’autres sources de l’industrie. Ceux-ci ont certainement contribué à alimenter le battage médiatique, mais en ce qui concerne les SSD de la console en particulier, ces sources non officielles ont produit très peu de détails techniques réels. Cela nous laisse avec beaucoup de lacunes qui nécessitent une analyse de ce qui est possible et probable pour les consoles à venir à inclure.

Que savons-nous des SSD de la console?

Microsoft et Sony utilisent chacun des SSD NVMe personnalisés pour leurs consoles, mais avec des définitions différentes de «personnalisées». La solution de Sony vise plus de deux fois les performances de la solution de Microsoft et est certainement plus coûteuse même si elle aura la capacité la plus faible. D’une manière générale, le SSD de Sony offrira des performances similaires aux SSD PCIe 4.0 NVMe haut de gamme que nous prévoyons voir sur le marché de détail d’ici la fin de l’année, tandis que le SSD de Microsoft est plus comparable aux disques NVMe d’entrée de gamme. Les deux sont un énorme pas en avant par rapport aux disques durs mécaniques ou même aux SSD SATA.

Spécifications confirmées du SSD de la console
Microsoft
Xbox Series X
Sony
Playstation 5
Capacité 1 To 825 Go
Vitesse (lecture séquentielle) 2,4 Go / s 5,5 Go / s
Interface hôte NVMe PCIe 4.0 x4 NVMe
Canaux NAND 12
Puissance 3,8 W

La mesure de performance la plus importante et la plus impressionnante pour les SSD de la console est leur vitesse de lecture séquentielle. La vitesse d’écriture SSD n’est presque pas pertinente pour les performances des jeux vidéo, et même lorsque les jeux effectuent des lectures aléatoires, ce sont généralement pour des blocs de données plus importants que les blocs de 4 Ko que les cotes de performances d’E / S aléatoires SSD sont normalement basées. La vitesse de lecture de 2,4 Go / s de Microsoft est 10 à 20 fois plus rapide que ce qu’un disque dur mécanique peut fournir, mais est bien en deçà des normes actuelles pour les SSD grand public haut de gamme qui peuvent saturer une interface PCIe 3.0 x4 avec au moins 3,5 Go / s vitesses de lecture. La vitesse de lecture de 5,5 Go / s de Sony est légèrement plus rapide que les SSD PCIe 4.0 actuellement disponibles, basés sur le contrôleur Phison E16, mais tous les concurrents du marché des SSD grand public haut de gamme disposent de solutions plus avancées. Au moment de son expédition, les performances de lecture du SSD PS5 seront sans particularité – égalées par d’autres SSD haut de gamme – sauf dans le contexte des consoles et des PC de jeu à faible coût qui n’ont généralement pas de place dans le budget pour le stockage haut de gamme .

Sony a révélé que son SSD utilise un contrôleur personnalisé avec une interface à 12 canaux vers la mémoire flash NAND. Cela semble être la manière la plus importante dont leur conception diffère des SSD grand public typiques. Les SSD grand public haut de gamme utilisent généralement des contrôleurs 8 canaux et les disques bas de gamme utilisent souvent 4 canaux. Un nombre de canaux plus élevé est plus courant pour les SSD de serveur, en particulier ceux qui doivent prendre en charge des capacités extrêmes; Les contrôleurs à 16 canaux sont courants et les conceptions à 12 ou 18 canaux ne sont pas inconnues. L’utilisation par Sony d’un nombre de canaux plus élevé que tout SSD grand public récent signifie que leur contrôleur SSD sera exceptionnellement volumineux et coûteux, mais d’un autre côté, ils n’ont pas besoin d’autant de performances de chaque canal pour atteindre leur objectif de 5,5 Go / s. Ils pourraient utiliser n’importe quelle NAND TLC 64 couches ou plus récente et avoir des performances adéquates, tandis que les SSD grand public espérant offrir ce niveau de performance ou plus avec des contrôleurs à 8 canaux doivent être associés à un flash NAND plus récent et plus rapide.

Le contrôleur à 12 canaux conduit également à des capacités totales inhabituelles. Un SSD de console ne nécessite pas plus de surprovision que les SSD grand public habituels, donc 50% de canaux en plus devraient se traduire par environ 50% de capacité utilisable en plus. La PS5 sera livrée avec « 825 Go » d’espace SSD, ce qui signifie que nous devrions voir chacun des 12 canaux équipés de 64 Go de NAND brut, organisés en une matrice de 512 Gbit (64 Go) ou deux matrices de 256 Gbit (32 Go) par canal. Cela signifie que la capacité brute nominale de la NAND est de 768 Go ou environ 824,6 Go (décimal). le utilisable La capacité après avoir pris en compte la zone de réserve requise réservée par le lecteur sera probablement plus conforme à ce qui serait marqué comme 750 Go par un fabricant de disques, de sorte que les 825 Go de Sony surestiment les choses d’environ 10% de plus que la normale pour l’industrie du stockage. . C’est quelque chose qui peut faire saliver quelques avocats.

Il vaut probablement la peine de mentionner ici qu’il est irréaliste pour Sony d’avoir conçu son propre contrôleur SSD NVMe hautes performances, tout comme ils ne peuvent pas faire un CPU ou un GPU par eux-mêmes. Sony a dû s’associer avec un fournisseur de contrôleurs SSD existant et mettre en service un contrôleur personnalisé, probablement assemblé en grande partie à partir d’IP préexistantes et éprouvées, mais nous ne savons pas qui est ce partenaire.

Le SSD de Microsoft n’augmentera pas les performances au-delà des nouveaux niveaux de PC normaux maintenant que les OEM ont dépassé les SSD SATA, mais un 1 To complet dans un PC au prix similaire aux consoles serait toujours une grande victoire pour les consommateurs. Plusieurs sources indiquent que Microsoft utilise un contrôleur SSD standard d’un des suspects habituels (probablement le contrôleur Phison E19T), et le disque lui-même est construit par un grand OEM SSD. Cependant, ils peuvent toujours prétendre utiliser un facteur de forme personnalisé et probablement un firmware personnalisé.

Aucun des deux fabricants de console n’a partagé d’informations officielles sur les composants internes de leur SSD en dehors de la spécification 12 canaux de Sony, mais les capacités et les chiffres de performance nous donnent une idée de ce à quoi s’attendre. Sony est à peu près déterminé à utiliser TLC NAND, mais l’objectif de performance inférieur de Microsoft est en baisse dans le territoire où QLC NAND est une option: 2,4 Go / s est un peu plus que ce que nous voyons des lecteurs QLC à 4 canaux actuels comme l’Intel 665p (environ 2 Go / s) mais beaucoup moins que les lecteurs QLC à 8 canaux comme le Sabrent Rocket Q (évalué à 3,2 Go / s pour le modèle 1 To). La meilleure solution pour les performances attendues de Microsoft parmi les conceptions SSD actuelles serait un lecteur 4 canaux avec TLC NAND, mais les nouveaux contrôleurs 4 canaux comme le Phison E19T devraient être capables d’atteindre ces vitesses avec le bon QLC NAND. L’une ou l’autre console pourrait à l’avenir avoir une version à double capacité qui utilise QLC NAND pour atteindre les mêmes performances de lecture que les modèles originaux.

Sans DRAM, mais ça va?

Sans spécifications de performances pour les écritures ou les lectures aléatoires, nous ne pouvons pas exclure la possibilité que l’un ou l’autre des SSD de la console utilise un contrôleur DRAMless. L’inclusion d’un cache DRAM de taille normale pour les tables de la couche de traduction flash (FTL) sur un SSD améliore principalement les performances de deux manières: de meilleures vitesses d’écriture soutenues lorsque le disque est suffisamment plein pour nécessiter beaucoup de travail en arrière-plan en mélangeant les données, et un meilleur accès aléatoire vitesse lors de la lecture des données sur toute la plage du lecteur. Aucun de ceux-ci ne correspond vraiment au cas d’utilisation de la console: très fortement orienté en lecture, et n’accédant qu’à un seul jeu de données à la fois. Même si les tailles d’installation du jeu finissent par se situer dans la plage de 100 à 200 Go, à tout moment, la quantité de données utilisée par un jeu ne sera pas supérieure à des dizaines de Go, et cela est facilement géré par les SSD sans DRAM avec une quantité décente de SRAM sur le contrôleur lui-même. L’adoption de DRAMless semble très probable pour le SSD de Microsoft, et bien qu’il serait très étrange dans un autre contexte de voir un contrôleur DRAMless à 12 canaux, cette option semble être viable pour Sony (et compenserait le coût du nombre élevé de canaux) .

Le brevet Sony mentionné précédemment explique en détail comment rendre un contrôleur DRAMless encore plus adapté aux cas d’utilisation de la console. Plutôt que de mettre en cache une partie de la table de mappage d’adresses logique à physique de la FTL dans la SRAM sur le contrôleur, Sony propose de rendre la table elle-même suffisamment petite pour tenir dans un petit tampon SRAM. Les SSD grand public ont un rapport de 1 Go de DRAM pour chaque 1 To de mémoire flash. Ce rapport est une conséquence directe de la gestion du flash FTL par segments de 4 Ko. Le fait que le FTL gère le flash en gros morceaux réduit directement les besoins en mémoire de la table de mappage. L’inconvénient est que les petites écritures entraîneront une amplification d’écriture beaucoup plus importante et seront beaucoup plus lentes. Western Digital vend un SSD d’entreprise spécialisé qui utilise des blocs de 32 Ko pour son FTL plutôt que 4 Ko, et par conséquent, il n’a besoin que d’un huitième de la quantité de DRAM. Les performances d’écriture aléatoire de ce lecteur sont médiocres, mais les performances de lecture sont toujours compétitives. Le brevet de Sony propose d’aller bien au-delà des blocs de 32 Ko pour utiliser des blocs de 128 Mo pour le FTL, réduisant la table de mappage à quelques kilo-octets. Cela nécessite que le système hôte soit très prudent quand et où il écrit des données, mais les performances de lecture sur lesquelles le jeu s’appuie ne sont pas compromises.

En bref, alors que le SSD Sony devrait être très rapide pour sa destination, je parie que vous vraiment ne le voudrait pas dans votre PC Windows. La même chose est probablement vraie dans une certaine mesure du SSD de Microsoft, selon leurs décisions de réglage du firmware.

Extensibilité

Microsoft et Sony offrent tous deux une extensibilité pour le stockage NVMe de leurs prochaines consoles. La solution de Microsoft consiste à reconditionner leur SSD interne dans un facteur de forme amovible personnalisé rappelant les consoles utilisées lorsque les cartes mémoire étaient mesurées en Mo au lieu de To et avant que les lecteurs flash USB ne soient omniprésents. Puisqu’elle utilise tous les mêmes composants, cette carte d’extension sera fonctionnellement identique à la mémoire interne. L’inconvénient est que Microsoft contrôlera l’approvisionnement et probablement le prix des cartes; actuellement Seagate est le seul partenaire confirmé pour la vente de ces cartes d’extension propriétaires.

Sony adopte l’approche inverse, en donnant aux utilisateurs l’accès à un emplacement PCIe 4.0 standard M.2 qui peut accepter les mises à niveau du marché secondaire. Les exigences ne sont pas tout à fait claires: Sony effectuera des tests de compatibilité avec des disques tiers afin de publier une liste de compatibilité, mais ils n’ont pas précisé si les disques ne figurant pas sur leur liste approuvée seront rejetés par la console PS5. Pour figurer sur la liste de compatibilité de Sony, un lecteur devra s’adapter mécaniquement (c.-à-d. Pas de dissipateur thermique excessivement grand) et offrir au moins autant de performances que le SSD interne personnalisé de Sony. Les exigences de performance signifient qu’aucun lecteur actuellement disponible dans le commerce de détail ne sera admissible, mais la situation sera très différente l’année prochaine.