Как может быть устроен SSD-накопитель новой PlayStation

Разбираемся с заявкой на патент, поданной Sony несколько лет назад.

Одной из главных особенностей нового поколения PlayStation станет очень быстрый твердотельный накопитель: по оценке самой Sony, он быстрее любого аналогичного устройства для PC. Характеристики и устройство накопителя не раскрывались, но мы видели демку, где загрузка на PlayStation 5 действительно была быстрой.

Несколько лет назад Sony Interactive Entertainment подала заявку на патент, описывающий технологию работы очень быстрого накопителя и методы работы с ним. Возможно, эта технология легла в основу разработок для следующего поколения PlayStation.

Исследователи Sony пришли к выводу, что использовать в консоли традиционный SSD-накопитель неэффективно. Чтобы добиться действительно значимого повышения производительности устройства в целом, компания разработала собственный программно-аппаратный комплекс.

В чем проблема

В случае с обычным накопителем бутылочным горлышком, ограничивающим производительность, может стать обработка запросов файловой системы на получение и распаковку данных, проверку прав доступа. Нагрузка особенно велика, если устройство будет одновременно работать с множеством небольших файлов.

Другое узкое место, упомянутое в патенте, это преобразование запросов в адреса блоков данных. Обычно данные хранятся в специальной таблице, занимающей около 0.1% от емкости устройства, и кэшируются в DRAM — в результате обращения к накопителю создают нагрузку на контроллер памяти.

Что предлагает Sony

В первую очередь память DRAM, используемая в обычных накопителях, заменяется на SRAM, обладающую более высокой пропускной способностью и низкой латентностью. Для данных, которые записываются на устройство один раз и не перезаписываются — то есть для дистрибутивов игры — предлагается использовать более крупные блоки.

Использование таких блоков позволит значительно снизить размеры справочной таблицы, в которой хранятся физические адреса блоков данных. По оценке Sony, в случае с терабайтным накопителем таблица может уменьшиться с 1 гигабайта до 32 килобайт.

Кроме того, корпорация предлагает схему унифицированного блока чтения данных, более эффективно работающего с новой схемой. Накопитель также получит дополнительный CPU и аппаратное ускорение дешифровки и декомпрессии данных — это позволит не нагружать процессор устройства, где будет использоваться накопитель.

Под накопитель создана новая файловая система File Archive API, оптимизированная под работу с флэш-памятью и использование данных, однократно записывающихся на устройство, но часто запрашивающихся. Для максимального ускорения чтения данных запросы File Archive API имеют приоритет; когда с устройства идет загрузка, остальные запросы на чтение или запись могут временно блокироваться.

Дополнительный CPU также умеет распараллеливать нагрузку. Запрос данных, пришедший на накопитель, разбивается таким образом, чтобы считываемые блоки могли буферизироваться и проверяться непосредственно в SRAM-памяти устройства.

Примечательно, что в патенте несколько раз упоминается целевой показатель устройства — оно должно обеспечивать чтение данных со скоростью 10 ГБ/сек.

Мы точно не знаем, легли ли технологии из этого патента в основу накопителя для новой PlayStation или Sony разработала другое решение. Но ясно, что еще несколько лет назад игровое подразделение компании думало о том, как адаптировать обычные SSD-накопители к специфическим условиям, в которых работают консоли.