SSDs nas consolas – Como estes sistemas revolucionaram o hardware PC

O SSD nas consolas foi um passo decisivo na resolução de um sério problema do PC. O SSD da PS5, em particular foi revolucionário, mas o certo é que tanto a solução da Sony como a da Microsoft resolveram um problema existente na altura, que era a incapacidade dos sistemas em lidarem com grandes fluxos de dados.

Quando a Sony e a Microsoft, em 2020 lançaram as suas consolas, estas estavam em desenvolvimento já há pelo menos 4 anos. E nessa altura a Sony que desenvolvia a PS5, tal como a Microsoft que na altura desenvolvia a sua Xbox Series, depararam-se com um problema: As máquinas existentes no mercado não estavam desenhadas para a recepção de grandes fluxos de informação, sendo incapazes de lidar com os mesmos.

Com a Xbox e a PlayStation a apoiarem-se em hardware PC, estas empresas constataram que o PC era incapaz de lidar com elevados fluxos de informação em leitura constante e sequencial. Basicamente ao longo dos anos o PC tinha começado a apoiar-se em uma pool de RAM de largas dimensões que continha a totalidade dos dados, carregados antes do jogo se iniciar, não sendo assim dependente de elevadas taxas de transferência fosse de discos ou dos SSDs, para manter a informação atualizada.

Já as consolas não podiam ir por aí. O ter 16 GB de RAM mais 12 GB de memória vídeo, como acontecia com os PCs Gamers da altura era um custo elevadíssimo para uma consola, pelo que uma solução que permitisse às consolas o uso de um streaming de elevado rendimento capaz de refrescar o conteúdo de apenas 16 GB para o GPU+CPU, era algo que tinha de ser desenvolvido.

E nesse sentido, tanto Sony como Microsoft colocaram mãos à obra, sendo que os possuidores de PCs terão de agradecer este desenvolvimento, particularmente o do lado da Microsoft, cuja solução acabou por se arrastar aos PCs, pois caso contrário o problema persistiria e o PC ainda seria incapaz de lidar com grandes fluxos de informação, continuando a apostar nas grandes quantidades de RAM para resolver os seus problemas.

 Mas estamos a colocar a carroça à frente dos bois. Vamos continuar a abordar o problema que as consolas enfrentaram.

Todos sabemos que as consolas não são PCs de topo, mas sim sistemas económicos bastante competentes naquilo que fazem, e que se distinguem por um suporte e optimização dedicados. E nesse sentido apareciam dois problemas às mesmas:

• A necessidade de uma pool de memória elevada.
• Os elevados tempos de loading que jogos de nova geração iriam trazer.

Estes dois problemas seriam teoricamente resolvidos com a presença de um SSD nas consolas, mas este, mesmo assim, na altura não resolvia o principal problema. A incapacidade do hardware em lidar com grandes fluxos de informação.

E pior ainda, da mesma maneira que as consolas tem de poupar na RAM, com a introdução do custo de um SSD, estas tinham de poupar igualmente na sua capacidade, pelo que necessitariam de comprimir os dados mais do que o normal, dificultando ainda mais a obtenção dos mesmos em tempo real e em elevada quantidade.

Assim, ambas as marcas conceberam uma solução.

A da Microsoft acaba por ser a mais interessante, não porque seja a melhor ou mais capaz, mas porque foi a que se estendeu aos PCs, e que lhes permite agora performances que de outra forma seriam impossíveis.

Basicamente o PC, tal como a PS4 e Xbox One, descomprimiam os dados do disco usando o seu CPU. Tal implicava um nível de compressão baixo, mas igualmente uma leitura sequencial igualmente baixa. Este problema foi sendo superado no PC com força bruta, basicamente à custa de memórias cada vez mais rápidas e CPUs cada vez mais potentes.  Mas as consolas tem um hardware fixo durante 8 anos, que teria de acompanhar também a evolução dos jogos, pelo que não podia contar com melhorias no hardware como o PC.

A solução da Microsoft para este problema passou pelo DirectStorage, onde basicamente a tarefa de recepção e tratamento dos dados é passada para o GPU. Uma solução que, apesar de não ser “gratuita” no uso de recursos do hardware, tem um impacto negligenciável no CPU e GPU, ao passo que se fosse efetuado apenas pelo CPU, este seria esmagado pela carga de trabalho a efetuar apenas com a recepção de dados.

A solução da Sony foi mais longe. Não se tendo de preocupar em executar o mesmo código na consola e no PC, a solução da Sony foi mais complexa, tendo criado todo um sistema de I/O dedicado para a sua consola que resolveu esse problema, mas igualmente outros existentes no PC.

Assim, a Sony usa uma memória tampão que recepciona os dados e os descomprime em tempo real, entregando-os ao sistema já tratados. Este sistema não usa recursos do hardware da consola, e é mais capaz, o que permitiu um SSD mais rápido e capaz que o da Xbox. Segundo a Sony, a capacidade desde sistema dedicado equivaler-se-á a um CPU Zen 2 de 9 núcleos dedicado à descompressão.

Quando do lançamento das consolas, este sistema da Sony era revolucionário e sem paralelo, mesmo no PC.

Um dos que duvidaram da capacidade do sistema da PS5 foi Linus Thorvald do Linus Tech, que fez um vídeo onde pegava num CPU AMD Threadripper de 64 núcleos e um SSD de alta performance propondo-se passar os 5 GB/s da PS5 em velocidade sustentada.

Escusado será dizer, pois isso já é história, que falhou miseravelmente, tendo feito posteriormente um novo vídeo onde pedia desculpas por ter duvidado de que o sistema da Sony não tinha paralelo no mercado.

A situação, quatro anos depois, é já bem diferente. O PC com o Direct Storage começou a expandir-se. Os SSDs de PC hoje batem os da PS5, e a capacidade de descompressão dos GPUs atuais, mas se algo mudou, às consolas se deve, pois foi a sua necessidade de otimizar os recursos para um hardware de menor custo que levou a que estas alterações existissem.

No entanto há que se referir que o sistema de I/O da PS5 ainda hoje é revolucionário pois introduziu duas outras situações que ainda hoje são problemas no PC, e apenas superados pela força bruta.

• Os Cache Scrubbers permitem reduzir os tempos de paragem do GPU por stall, bem como otimizar o processamento do GPU.
• Os motores de coerência permitem reduzir a largura de banda da RAM, permitindo uma eficiência equivalente com uma largura de banda inferior.

A questão é que estas duas situações não se revelam castrantes no PC como era o caso do tratamento de grandes quantidades de dados, sendo mais interessantes na perspectiva de redução de custos nas consolas, do que outra coisa.