DirectStorage débarque sur PC pour exploiter le potentiel des SSD NVMe

À l’automne 2020, Microsoft a annoncé que son système de transfert de données DirectStorage allait faire le grand saut et passer de la Xbox aux PCs, leur offrant la capacité d’exploiter à fond les vitesses de transfert fulgurantes permises par les SSD NVMe modernes. C’est désormais le grand jour : à partir d’aujourd’hui, tous les jeux pourront bénéficier de ce système qui devrait permettre aux PC de rivaliser avec les consoles en termes de temps de chargement.

Concrètement, DirectStorage est un Software development kit, ou SDK. En substance, ce terme désigne un ensemble d’outils informatiques destinés aux développeurs et qui leur permettent généralement d’implémenter des fonctionnalités tierces dans leur programme. Ici, la fonctionnalité en question est une architecture de transfert de données radicalement différente qui améliore considérablement la vitesse d’accès à la mémoire physique.

“À partir d’aujourd’hui, les jeux peuvent être déployés avec DirectStorage. Ce SDK public lance une nouvelle ère de chargements rapides et de mondes détaillés dans les jeux PC en permettant aux développeurs d’utiliser pleinement la vitesse des derniers systèmes de stockage”, peut-on lire dans le communiqué de Microsoft.

Tourner la page du SATA

Ce dernier terme désigne avant tout les SSD NVMe (pour Nonvolatille Memory Express). Il s’agit d’une technologie qui offre des vitesses très impressionnantes grâce à une différence conceptuelle majeure; contrairement aux SSD plus anciens qui exploitent le bus SATA, ceux-ci empruntent directement le bus PCIe.

Ce bus SATA constitue un goulot d’étranglement majeur; il limite considérablement les performances globales des systèmes modernes, un peu comme un groupe de cyclistes qui serait forcé de ralentir pour attendre un traînard venu en tricycle pour enfants.

Le bus NVMe, en revanche, est nettement plus rapide que le bus SATA. Là où ce dernier est une petite route de campagne pleine d’ornières, les derniers standards PCIe sont d’immenses autoroutes qui permettent à d’ immenses quantités de données de filer à toute allure.

Dès lors, les rôles se sont inversés; alors que le bus de transfert SATA était auparavant le boulet du transfert de données, le bus NVMe est si rapide que c’est le reste du système qui doit se mettre à niveau. Car c’est une chose de pouvoir transférer ces données à une vitesse fulgurante; il faut aussi pouvoir les extraire et les utiliser tout aussi vite.

Une approche complètement différente…

C’est un aspect sur lequel les constructeurs ont beaucoup travaillé sur la dernière génération de consoles, qui offrent des temps de chargement extrêmement rapides. Mais ce type de technologie se fait encore attendre sur les PC grand public, et c’est à ce manque que vient désormais répondre DirectStorage.

Lorsque le système veut réaliser un transfert depuis un SSD (ici NVMe), il commence par envoyer les données dans la mémoire vive du système (DRAM). La première étape consiste à “déballer” ces données, qui sont conservées sous forme compressée sur le SSD. Traditionnellement, c’est le CPU qui se charge de cette étape; après avoir décortiqué ce paquet de données, il peut ensuite l’expédier dans la mémoire de la carte graphique (VRAM) afin que cette dernière puisse le traiter à son tour.

Le problème, c’est que la RAM, aussi rapide soit-elle, est trop lente pour les jeux modernes qui exigent une puissance de traitement graphique considérable. Le pauvre CPU passe donc son temps à décompresser les données pour donner la becquée à la carte graphique, en plus d’assumer ses nombreuses autres tâches; pas besoin d’être ingénieur pour comprendre qu’il y a certainement matière à optimiser cette architecture.

…et bien mieux optimisée

Et c’est précisément ce que permet de faire DirectStorage : ici, on sort entièrement le CPU de l’équation. Une fois les données transférées à la DRAM, elles vont être directement adressées à la VRAM de la carte graphique. C’est cette dernière qui va alors se charger de décompresser elle-même ses données avant de les traiter.

C’est une approche beaucoup moins sinueuse et plus optimisée, puisque les données rencontrent moins d’intermédiaires et restent dans un état compressé jusqu’à la toute fin de la chaîne. Cela comporte de nombreux avantages, à commencer par la vitesse.

En effet, le GPU est beaucoup plus performant que le CPU lorsqu’il s’agit de décompresser des données; dans la pratique, cela se traduit par des débits de données plus importants. Pour un développeur, cela ouvre la porte à la création de mondes toujours plus denses et volumineux tout en bénéficiant de temps de chargement réduits.

De plus, cela libère presque entièrement le CPU de cette tâche ingrate qui consomme autrement une part non négligeable de ses ressources. Cerise sur le gâteau : puisqu’il s’agit d’une différence strictement logicielle, cette approche n’est pas réservée aux machines Windows 11. Les PC sous Windows 10 y ont également accès.

Il reste cependant un bémol de taille : DirectStorage doit être spécifiquement implémenté par les développeurs, ce qui signifie que tous les titres n’en bénéficieront pas. Le premier à y avoir droit sera Forspoken, qui servira de démonstration technique pour ce nouveau système. Il sera présenté à l’occasion de la prochaine GDC, le 23 mars prochain, avant une sortie attendue le 11 octobre.

Ce n’est donc pas demain que vous pourrez exploiter toutes les capacités de vos SSD NVMe flambants neufs sur tous les titres. Mais c’est le début d’une transition générationnelle que tous les joueurs PC attendaient impatiemment; les machines sous Windows pourront bientôt rivaliser avec les consoles spécialisées sur ce critère très important.

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