L’SSD DI PLAYSTATION 5: Come funziona e quali vantaggi porta?

La next-gen è ormai alle porte e svariate voci di corridoio stanno alimentando le aspettative dei videogiocatori, soprattutto per quanto riguarda le prestazioni dei nuovi hardware. Xbox One e Playstation 4 nel 2013 si sono rivelate configurazioni deludenti sotto alcuni aspetti, in parte perché concepite in un contesto storico particolare, dove l’arresto temporaneo dei processi produttivi e la crisi economica hanno spinto Sony e Microsoft ad assemblare console più orientate al risparmio e alla semplicità di sviluppo.

Playstation 5 e Xbox Scarlett promettono invece un grande salto generazionale, anche se è ovviamente troppo presto per sbilanciarsi. Le due concorrenti in corsa non si sono ancora sbottonate sulle specifiche ufficiali, sappiamo solo che adotteranno una soluzione AMD Ryzen/Navi affiancata da un SSD di serie. Ed è proprio di questo SSD che parleremo oggi, cercando di spiegare a chi non ne ha mai sentito parlare il motivo per cui potrebbe rappresentare un passo avanti significativo sia per gli utenti durante la fruizione dei giochi, sia e soprattutto per gli sviluppatori.

SSD vs HDD

Il primo passo ora è quello di comprendere le differenze tra un SSD (Solid State Drive) e un HDD (Hard Disk Drive). Si tratta in entrambi i casi di dispositivi di stoccaggio sui quali andiamo a conservare i dati di gioco, ma, in termini di data-rate (velocità di lettura e scrittura), il disco a stato solido surclassa il vecchio disco rigido. I motivi sono innanzitutto (ma non solo) di natura costruttiva: l’hard disk contiene al suo interno alcuni dischi magnetici e una testina che può leggere i dati salvati nei vari settori solo spostandosi fisicamente (impiegando dunque un tot di tempo per lo spostamento e la lettura), mentre il disco a stato solido non ha nessun componente meccanico al suo interno, con conseguente accesso a tutti i dati disponibili senza tempi di attesa.

Esistono poi diverse tipologie di SSD, suddivise a loro volta in sotto categorie che non approfondiremo oggi (onde evitare di ubriacarvi di nozioni superflue), vi basti sapere che i dischi SSD più veloci al momento sono quelli di tipo M.2 NVMe, gli stessi che probabilmente vedremo di serie su Playstation 5 e Xbox Scarlett.

Parlando in termini numerici, il data-rate in lettura di un disco meccanico a 7200RPM (rotazioni per minuto della testina) può raggiungere picchi di circa 200MB/sec, con una media di 160MB/sec, mentre un SSD con interfaccia SATA può arrivare anche a 600MB/sec. Se già questa differenza vi sembrerà enorme sappiate che le attuali console montano Hard disk meccanici da 5400RPM, tendenzialmente più lenti dei modelli a 7200, e che i futuri SSD NVMe di Ps5 e Scarlett potrebbero superare anche i 3000MB/sec.

Il Data-rate nel tempo…

Giorni addietro i redattori di Wired hanno avuto modo di provare un primissimo prototipo di Playstation 5 sotto la supervisione di Mark Cerny (già responsabile della progettazione di Playstation 4). Tra i tanti dettagli scoperchiati nel loro approfondimento vi è un elemento che ha creato molta confusione tra l’utenza e riguarda la questione della “ridondanza dei dati” in giochi come Spider-Man, per far fronte ai vincoli di data-rate degli hard disk meccanici delle attuali console.

Con l’evoluzione tecnologica e degli assets, sono aumentate anche le richieste di data-rate da parte dei videogiochi per sostenere un costante flusso di dati in streaming. Che vuol dire? I dati di gioco si trovano sul disco (il nostro supporto ottico Blu-ray oppure l’hard disk interno di Pc e console), ma per poter essere elaborati devono trovarsi nella memoria volatile (la famosa RAM di sistema).
Di conseguenza quel che avviene dentro al dispositivo è un costante flusso di dati che scorrono dal disco sino alla memoria interna. Questo flusso è vincolato alla velocità con cui avviene il trasferimento dei dati stessi e questa velocità dipende da svariati fattori.

Tornando indietro nel tempo è facile ricordare le infinite installazioni di alcuni giochi Playstation 3, come Devil May Cry 4 o Heavy Rain o ancora le installazioni multiple di Metal Gear Solid 4, con Old Snake che si fumava un pacchetto di sigarette durante il caricamento.
Situazioni che si verificarono solo su PS3 e tendenzialmente solo nella prima parte del suo ciclo vitale, mentre su Xbox 360 ogni gioco era fruibile per intero dal supporto ottico (DVD), senza installazioni obbligatorie.

Per comprendere questa differenza situazionale tra le due console bisognerebbe approfondire la questione delle velocità costanti, delle velocità variabili e del Bit-rate, ma rimanderemo questa specifica spiegazione a un secondo articolo. Quel che ci serve comprendere oggi è che gli sviluppatori obbligavano i giocatori a installare i loro giochi su Playstation 3 semplicemente perché il disco rigido interno garantiva una velocità di trasferimento dati superiore a quella del lettore Blu-ray.

Con il passare del tempo, però, gli sviluppatori hanno trovato una soluzione alternativa per ovviare ai limiti di data-rate del BD-Drive di Playstation 3. Hanno iniziato a sfruttare le grandi dimensioni del Blu-ray, che poteva arrivare a 50GB in dual layer, per ripetere più e più volte gli stessi dati in modo che fossero sempre a disposizione del laser di lettura, scongiurando così la necessità di installarli prima in blocco sul disco rigido interno.

La dinamica è piuttosto semplice: I lettori CD, DVD e BD si basano su di una lente che va a leggere i dati presenti sul disco. Questa si deve muovere lungo i settori dei dischi che ruotano a diverse velocità. Ripetendo più e più volte gli stessi dati, la lente deve compiere meno passaggi per poterli leggere, perché sono sempre (più o meno) a sua disposizione. Lo stesso principio è applicabile agli hard disk meccanici e alla loro testina. Ripetendo alcuni dati in modo che la testina debba compiere meno spostamenti si riducono i tempi di lettura ma di contro, per una conseguenza logica, le dimensioni del gioco aumentano.

Il Data-rate ai giorni nostri…

Questo metodo della moltiplicazione si applica anche oggi su Playstation 4 e Xbox One con la stessa identica funzione che aveva su Playstation 3.

I dischi meccanici delle attuali console sono un grosso tallone d’Achille e non è un caso che uno dei difetti più grossi dell’attuale generazione siano i tempi di caricamento di alcuni giochi, anche se va detto che, per quanto riguarda nello specifico i caricamenti, non è solo questione di tipologia di disco, in quanto anche la CPU riveste un ruolo primario, ma ancora una volta si tratta di un argomento trasversale e che affronteremo in separata sede.

L’argomento centrale di oggi riguarda l’utilità di un data-rate superiore ai fini dell’elaborazione. Durante la fruizione di un gioco ci sono dei dati a cui il dispositivo deve accedere con un’altissima frequenza, questi dati vengono quindi ripetuti più e più volte sul disco rigido e posizionati in modo strategico per far sì che il Seek time si mantenga sempre su di un certo livello senza eccederlo.

Il Seek time è di fatto il tempo (latenza) che impiega la testina del disco rigido per andare a prendere questi dati. È plausibile che un gioco come Spider-Man su Playstation 4, che non presenta caricamenti durante le fasi di gioco, necessiti di un Seek time il più basso possibile, onde evitare artefatti come il Pop-in di geometrie e textures. Di contro, vado a ripetermi ma è necessario ai fini della comprensione, adottando questo metodo della ridondanza le dimensioni in termini di Gigabyte del gioco sono aumentate.

Il Data-rate nel domani…

E arriviamo ora al nocciolo della questione, l’effettiva utilità di un SSD su console. Nel mondo del PC sono moltissimi i giocatori che già adoperano dischi SSD, traendone un enorme vantaggio soprattutto per quanto riguarda i tempi di caricamento. Ciò nonostante, su PC non esiste uno standard condiviso da tutti quanti gli utenti e questo impedisce agli sviluppatori di concentrare i loro sforzi verso lo sfruttamento intensivo di una o l’altra tecnologia.

Per intenderci: su PC tre diversi utenti potrebbero adoperare tre diversi dischi. Un utente potrebbe installare i suoi giochi su di un vetusto hard disk meccanico, un secondo utente potrebbe farlo su di un disco SSD di tipo SATA, mentre un terzo utente potrebbe già disporre di un SSD NVMe di tipo M.2, il tutto considerando che le velocità di scrittura e lettura divergono addirittura da modello a modello, oltre che a seconda dell’interfaccia. Essendo il videogioco un prodotto di mass market, i produttori dovranno rendere il loro gioco fruibile da tutti questi diversi utenti, per garantirsi un ampio bacino di potenziali compratori, implementando soluzioni e astrazione che andranno a limitare lo sfruttamento dei componenti migliori.

Su console invece gli sviluppatori sapranno che ogni singolo utente disporrà dello stesso identico SSD con le stesse identiche velocità e potranno così ottimizzare i loro giochi, direttamente in fase di sviluppo, per sfruttare a pieno i data-rate offerti da questa tipologia di dischi.

La stessa Sony, per mostrare i vantaggi dell’SSD di Playstation 5, ha realizzato una tech demo a partire proprio da Spider-Man per Ps4. Nel video si vede che accelerando lo spostamento della visuale in gioco, l’hard disk di Ps4 genera un collo di bottiglia che porta a ripetute interruzioni necessarie per aggiornare i dati in RAM, su Ps5 invece l’azione scorre ad altissima velocità senza cedimenti.

Ad oggi però ancora non possiamo sapere quanto e come l’SSD di serie su console verrà sfruttato, perché sono decisioni che prenderanno i singoli team di sviluppo. Tuttavia, è facile ipotizzare tempi di caricamento quasi istantanei e una gestione dei dati in streaming, soprattutto nei giochi open world, ad oggi impossibile. Per quanto riguarda invece la ridondanza di cui abbiamo parlato, Mark Cerny ha affermato che su Playstation 5 la ripetizione dei dati non sarà più necessaria e che di conseguenza il “peso in GB” di giochi come un ipotetico seguito di Spider-Man, o delle potenziali patch a seguire, potrebbe essere inferiore. È però chiaro che si tratti di una presa di posizione figlia del marketing.

Il “peso” dei giochi dipende e dipenderà sempre da svariati fattori, non certo solo dalle soluzioni adottate per minimizzare il seek time e durante la prossima generazione di console un progressivo aumento dello spazio occupato su disco è quasi scontato, se non altro per far fronte ad un auspicabile miglioramento della qualità delle textures, oltre che di tutti gli assets in linea generica. Non ci resta dunque che aspettare la nuova generazione di hardware per testare con mano i reali vantaggi offerti dall’SSD di serie, unito, ovviamente, anche ad una componentistica molto più perfomante.