Nvidia RTX IO, la ''magia'' delle console next-gen anche su PC

Nvidia RTX IO, la ''magia'' delle console next-gen anche su PC

Approfondiamo RTX IO, la tecnologia presentata nelle scorse ore da Nvidia che sfrutta la GPU per accelerare il caricamento di dati di gioco dall'SSD NVMe, sgravando la CPU da questo compito. Fondamentale per il suo funzionamento l'API DirectStorage di Microsoft, creata per la nuova Xbox ma in arrivo anche su PC.

di pubblicata il , alle 13:21 nel canale Storage
GeForceNVIDIAAmpere
 

Illustrando le novità alla base di Playstation 5 e Xbox Series X, Sony e Microsoft hanno puntato molto sul sottosistema di archiviazione, spiegando come l'SSD al centro delle rispettive console cambi tutto in termini di esperienza di gioco, con tempi di caricamento praticamente azzerati, la possibilità di caricare istantaneamente mondi vasti e complessi e molto altro ancora.

Tutto questo non è solo merito dell'introduzione dell'SSD all'interno delle console, una prima assoluta, ma anche di un'architettura di storage vera e propria che contempla unità dedicate alla decompressione dei dati affinché le informazioni finiscano rapidamente dall'SSD alla memoria senza sovraccaricare il chip centrale. Sembrava un'innovazione legata alle sole console, almeno per un po', ma il mondo dei PC poteva restare a guardare a lungo? No, e infatti nelle scorse ore Nvidia ha parlato di RTX IO, una "tecnologia di archiviazione accelerata dalla GPU" che porterà le meraviglie promesse dai produttori di console anche sui nostri PC.


La situazione attuale, con i giochi limitati dall'attuale architettura di storage dei PC

Gli SSD in ambito PC sono una realtà già da anni, e le prestazioni di queste unità basate su memoria NAND flash hanno compiuto passi da gigante nell'ultimo decennio, arrivando agli ultimi SSD M.2 con supporto PCI Express 4.0 che puntano ai 7 GB/s in lettura sequenziale. Ciononostante, da sole nemmeno queste velocissime unità consentono il caricamento istantaneo di scenari di gioco vasti e complessi. Perché? Semplice, le API di archiviazione tradizionali erano superate, pensate per il vecchio mondo degli hard disk, che si tratti di lettura di dati non compressi oppure compressi.

Ed è per questo che Nvidia, lavorando sulle fondamenta della nuova API DirectStorage di Microsoft che ritroviamo anche sulla nuova Xbox come parte della cosiddetta "Xbox Velocity Architecture", ha creato RTX IO, una suite di tecnologie che consentono il caricamento e la decompressione rapida degli asset di gioco sfruttando la GPU, accelerando così le prestazioni di I/O fino a 100 volte rispetto agli hard disk e alle API di archiviazione tradizionali.

RTX IO funzionerà sia sulle nuove GeForce RTX 3000 "Ampere" che sulle precedenti soluzioni Turing RTX 2000. La nuova suite di Nvidia, sfruttando DirectStorage, scarica sulla GPU un sacco di lavoro che altrimenti occuperebbe gran parte delle risorse della vostra CPU (Nvidia pari 24 core su un Threadripper da 24 core per dati compressi!), migliorando di conseguenza il frame rate, la velocità dei caricamenti e aprendo la porta a una era di giochi open world con texture di maggiore qualità. Inoltre, grazie alla compressione lossless, il download dei giochi e le dimensioni delle installazioni saranno più contenuti.

"RTX IO consente la lettura di dati dall'SSD a velocità molto più alte dei metodi tradizionali e consente ai dati di essere immagazzinati e letti in formato compresso dalla GPU, per poi essere decompressi e usati dalla stessa GPU. Non permette all'SSD di rimpiazzare la RAM, ma consente ai dati dell'SSD di arrivare alla GPU e alla memoria grafica molto più velocemente, con molto meno overhead sulla CPU", sottolinea Nvidia, aggiungendo che non ci sono requisiti di velocità da parte dell'SSD per RTX IO.


La compressione dei dati permette di avere giochi migliori e più complessi, ma la CPU fatica a farsi carico delle operazioni di decompressione

Nvidia RTX IO va a braccetto, come dicevamo, con l'API DirectStorage di Microsoft (supportata solo da Windows 10), e più in particolare consente una decompressione lossless basata sulla GPU che permette alle operazioni di lettura di rimanere compresse mentre sono inviate alla GPU per la decompressione, senza passare dalla memoria di sistema e dalla CPU. Ciò rimuove carico dalla CPU (viene impiegato "mezzo core"), migliorando le prestazioni di I/O di un fattore pari a due secondo Nvidia.

L'azienda ci ha mostrato una demo in cui la decompressione di dati tramite GPU impiegava poco più di 1 secondo, a fronte di oltre 5 secondi richiesti dalla CPU con 24 core di AMD.

DirectStorage è una API appositamente creata per gli SSD NVMe e che risponde al modo in cui funzionano i videogiochi moderni. Già, perché i titoli attuali, anziché caricare grandi parti di dati in una volta sola con poche richieste di I/O, suddividono gli asset come le texture in piccole parti, caricando solo quelle necessarie alla scena renderizzata. È un approccio più efficiente da un punto di vista della memoria, ma al tempo stesso genera molte più richieste di I/O.

Le API di archiviazione precedenti a DirectStorage non sono tuttavia ottimizzate per gestire un elevato numero di richieste di I/O e creano così una sorta di collo di bottiglia in presenza dei nuovi SSD NVMe, a causa dell'impossibilità di saturare la pipeline di I/O.


Anziché caricare CPU e RAM, con RTX IO e DirectStorage è possibile sfruttare la GPU per farsi carico più rapidamente degli asset di gioco

"Le API esistenti", spiega Microsoft, "richiedono che l'applicazione gestisca ciascuna di queste richieste una alla volta, inviando anzitutto la richiesta, aspettandone l'elaborazione e poi gestendone il completamento. L'overhead di ogni richiesta non è molto elevato e non era un freno con i giochi più vecchi fatti girare sugli hard disk, ma se moltiplicato per decine di migliaia di volte al secondo, l'overhead dell'I/O può diventare rapidamente troppo alto, impedendo ai titoli di trarre vantaggio delle maggiori larghezze di banda delle unità NVMe".

Molti asset di gioco, inoltre, sono compressi e per essere usati da CPU e GPU devono essere decompressi: DirecStorage offre una soluzione per farlo con efficienza, sfruttando le ultime tecnologie, affinché gruppi di richieste di I/O paralleli possano arrivare in modo efficiente alla GPU e alla sua memoria. Insomma, per farla breve, oggi più che mai non conterà più la semplice forza bruta di un componente, ma la sua capacità di interfacciarsi al meglio con l'intero hardware di un sistema, sfruttandone i punti di forza.

Microsoft presenterà un'anteprima di DirectStorage per Windows dedicata agli sviluppatori il prossimo anno (servirà infatti il supporto da parte dei giochi / software per avvantaggiarsene), quindi bisognerà aspettare per toccarne con mano i benefici.

19 Commenti
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mattxx8803 Settembre 2020, 13:37 #1
la cosa triste è che: serviva avere il pepe al culo dalle console per spremersi un minimo le meningi?
potenzialmente poteva uscire anni fa sta tecnologia, i mezzi c'erano
coschizza03 Settembre 2020, 13:43 #2
Originariamente inviato da: mattxx88
la cosa triste è che: serviva avere il pepe al culo dalle console per spremersi un minimo le meningi?
potenzialmente poteva uscire anni fa sta tecnologia, i mezzi c'erano


se usciva anni fa vuol dire che poteva usarlo quanto il 0,1% del parco macchine? la tecnologia è disponibile da poco tempo anzi è solo su piattaforma amd visto che si punta al pcie 4. I tempi non sono maturi nemmeno ora ma almeno si inizia.
Tetsuro P1203 Settembre 2020, 13:43 #3
Ma non c'erano le super console che standardizzavano il mercato. Ora ci sono.
csavoi03 Settembre 2020, 14:00 #4
Originariamente inviato da: coschizza
se usciva anni fa vuol dire che poteva usarlo quanto il 0,1% del parco macchine? la tecnologia è disponibile da poco tempo anzi è solo su piattaforma amd visto che si punta al pcie 4. I tempi non sono maturi nemmeno ora ma almeno si inizia.


Sono solo politiche commerciali,
queste migliori performance sono disponibili già dagli NVMe PCI3.0 ma ovviamente per il mercato consumer non hanno fatto nulla.
Per il mercato enterprise invece, proponendo eccezionali performance, vendono più o meno lo stesso hardware al triplo del prezzo potendo contare su migliori performance solo abilitando poche righe di codice nei driver (che appunto vengono sviluppati solo per Sistemi Operativi Server).
Questa cosa adesso è ancora più amplificata grazie al PCIExpress 4.0 che raddoppia le performance (sfruttabili, salvo grosse letture sequenziali, solo previa riscrittura dei driver).

Quando si tratta di spennare i polli i tempi sono sempre "maturi" :-)))
FroZen03 Settembre 2020, 14:03 #5
Troppo avanti nvidia.

Le console hanno copiato nvidia ancora prima che annunciassero sta cosa, non a caso montano hardware amd

Quindi tutti a vendere le Z490 e a farsi una bella X570 con un bel ryzen per avere il pci ex 4.0
Gyammy8503 Settembre 2020, 14:19 #6
Non era la solita feature fuffa per consolari e fanboy AMD per gettare fumo negli occhi?
StylezZz`03 Settembre 2020, 14:22 #7
Domanda, funzionerà con un nvme collegato con adattatore PCI 3.0?
Therinai03 Settembre 2020, 14:56 #8
Non ho capito cosa c'entra nvidia, il meccanismo richiede le API DirectStorage di Microsoft e il supporto lato software, poi che le operazioni di i/o puntino direttamente alla memoria di una scheda AMD o NVIDIA cosa cambia?
E infatti sulle console c'è hardware AMD.
mattxx8803 Settembre 2020, 14:57 #9
Originariamente inviato da: coschizza
se usciva anni fa vuol dire che poteva usarlo quanto il 0,1% del parco macchine? la tecnologia è disponibile da poco tempo anzi è solo su piattaforma amd visto che si punta al pcie 4. I tempi non sono maturi nemmeno ora ma almeno si inizia.


Originariamente inviato da: Therinai
Non ho capito cosa c'entra nvidia, il meccanismo richiede le API DirectStorage di Microsoft e il supporto lato software, poi che le operazioni di i/o puntino direttamente alla memoria di una scheda AMD o NVIDIA cosa cambia?
E infatti sulle console c'è hardware AMD.
coschizza03 Settembre 2020, 15:04 #10
Originariamente inviato da: StylezZz`
Domanda, funzionerà con un nvme collegato con adattatore PCI 3.0?

certamente , l'unica cosa richiesta è che sia nvme

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