คุณสมบัติ DirectStorage ใน Windows 11 และ Xbox คืออะไร ? ช่วยอะไรเราได้บ้าง ?

คุณสมบัติ DirectStorage ใน Windows 11 และ Xbox คืออะไร ?

ย้อนกลับไปเมื่อต้นปี (ค.ศ. 2020 หรือ พ.ศ. 2563) ทางค่าย Microsoft ได้เปิดตัวเทคโนโลยี Velocity Architecture ในเครื่องเล่นเกมคอนโซล อย่าง Xbox Series X หากจะให้สรุปง่าย ๆ คือ มันเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้การเปิดเกมพร้อมเล่นได้เร็วขึ้น และยังช่วยลดระยะเวลาที่ต้องใช้ในการโหลดเปลี่ยนฉากให้ลดน้อยลงกว่าเดิมมาก ลองชมคลิปเทรลเลอร์ของ Xbox Velocity Architecture ได้จากวิดีโอด้านล่างนี้

คลิปวิดีโอจาก https://www.youtube.com/channel/UCjBp_7RuDBUYbd1LegWEJ8g

โดยเทคโนโลยีที่ทำให้การดาวน์โหลดเร็วขึ้นได้มาจากคุณสมบัติ DirectStorage ซึ่งเป็น ส่วนต่อประสานแอปพลิเคชัน (API) ตัวหนึ่งใน DirectX ที่เดิมทีออกแบบมาเพื่อใช้งานกับ Velocity Architecture แต่ในเมื่อของมันดีขนาดนี้ จึงไม่น่าแปลกใจที่ทาง Microsoft จะนำมันใช้กับ ระบบปฏิบัติการ Windows ด้วย โดยบนคอมพิวเตอร์ DirectStorage จะอยู่ใน DIRECTX 12 ULTIMATE

DirectStorage ใน DIRECTX 12 ULTIMATE จะปรับปรุงการทำงานของ อุปกรณ์เก็บข้อมูลแบบ SSD ให้วิดีโอเกมที่รองรับสามารถดาวน์โหลดข้อมูลได้เร็วกว่าเดิมหลายเท่า จนแทบไม่รู้สึกว่ามีการรอโหลดเลยด้วยซ้ำไป

สำหรับในบทความนี้ เราจะพาคุณมาทำความรู้จักกับ เทคโนโลยี DirectStorage กัน ว่ามันมีดีอย่างไร ? มีหลักการการทำงานอย่างไร ?

เพิ่มความเร็วให้ SSD ด้วยการบีบอัดข้อมูล
(Speed up your SSD by compressing data)

ก่อนจะไปเข้าเรื่องคุณสมบัติของ DirectStorage เราควรจะมารู้จักเทคนิคที่ SSD สมัยนี้ นิยมใช้ในกาเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูลกันสักหน่อย อย่าง SSD ที่ Sony ใช้ในเครื่องเกม PlayStation 5 สามารถอ่านข้อมูลได้เร็วถึง 5.5 GB/s หรือ SSD รุ่นล่าสุดในคอมพิวเตอร์ก็มีถึงระดับ 7 GB/s ให้เลือกซื้อ

อย่างไรก็ตาม แม้สเปกของ SSD ใน PlayStation 5 จะอยู่ที่ 5.5 GB/s แต่ในการใช้งานจริงมันเร็วกว่านั้น โดยมันสามารถเร็วได้ถึง 9 GB/s เลยทีเดียว ด้วยการอาศัยประโยชน์จากเทคโนโลยีการบีบอัดข้อมูล

ข้อมูลเพิ่มเติม : RAM คืออะไร ? Harddisk คืออะไร ? SSD คืออะไร ? และแตกต่างกันอย่างไร ?

การบีบอัดข้อมูล คือการเข้ารหัสข้อมูลเพื่อให้ข้อมูลมีขนาดเล็กลง ดังนั้นถึงแม้ PlayStation 5 จะยังส่งข้อมูลที่ระดับ 5.5 GB/s แต่เมื่อข้อมูลถูกถอดรหัส ปลายทางก็จะได้รับข้อมูลขนาด 9 GB/s

มันฟังดูเจ๋งก็จริง แต่ความจริงมันไม่ได้เรียบง่ายขนาดนั้น การเข้ารหัส และถอดรหัส เพื่อให้ข้อมูลของวิดีโอเกม หรือแอปพลิเคชัน สามารถใช้งานได้โดย หน่วยความจำหลัก (Random Access Memory - RAM) และ หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit - CPU) ซึ่งงานดังกล่าวต้องใช้ทรัพยากรในการประมวลผล จึงส่งผลให้ระบบทำงานได้ช้าลง

สำหรับการแก้ไขปัญหาของเครื่อง PlayStation 5 ทาง Sony ได้ใส่โปรเซสเซอร์แยก สำหรับทำหน้าที่ถอดรหัสเพียงอย่างเดียว เพิ่มเข้าไปในระบบ ซึ่งการแก้ไขด้วยวิธีนี้เป็นวิธีเฉพาะตัวของ PlayStation 5 สำหรับคอมพิวเตอร์ยังไม่มีผู้ผลิตรายไหนใส่โปรเซสเซอร์ที่มีหน้าที่ถอดรหัสข้อมูลจาก SSD มาให้

ทางออกของคอมพิวเตอร์ คือการใช้ หน่วยประมวลผลกราฟิก (Graphical Processing Unit - GPU) ซึ่งมีคุณสมบัติในการถอดรหัสข้อมูลได้อย่างรวดเร็วอยู่แล้วในการแก้ปัญหา และนี่เองที่เป็นหัวใจสำคัญของคุณสมบัติ DirectStorage ที่เกมบนคอมพิวเตอร์ใช้ในการถอดรหัสข้อมูลแบบเรียลไทม์

DirectStorage ทำงานอย่างไร ?
(How does DirectStorage work ?)

DirectStorage API จะทำหน้าที่ในการโยกย้ายข้อมูลที่ต้องถอดรหัสจาก CPU ไปยัง GPU ซึ่งมีข้อดีตรงที่  GPU สามารถถอดรหัสได้เร็วกว่า และข้อมูลของวิดีโอเกมก็เป็นภาระหน้าที่ของ GPU ในการเรนเดอร์กราฟิกเพื่อแสดงผลอยู่แล้ว

ลองดูแผนภาพด้านล่างประกอบ เพื่อความง่ายต่อการทำความเข้าใจ โดยภาพด้านล่างนี้จะเป็นขั้นตอนแบบดั้งเดิม ที่ข้อมูลจาก SSD จะส่งไปที่ RAM ก่อน จากนั้น RAM จะส่งข้อมูลไปให้ CPU ถอดรหัส แล้วรับข้อมูลที่ถูกถอดรหัสแล้ว ส่งไปให้ GPU ทำงานต่อ

ภาพจาก : https://www.howtogeek.com/785339/what-is-directstorage-on-windows-11-and-xbox/

แต่ถ้าเป็น DirectStorage ข้อมูลจาก RAM จะส่งไปหา GPU โดยตรง ไม่ต้องผ่าน CPU ที่สร้างปัญหาคอขวด  ทำให้ SSD และ GPU สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ภาพจาก : https://www.howtogeek.com/785339/what-is-directstorage-on-windows-11-and-xbox/

DirectStorage จำเป็นหรือไม่ ?
(Is it necessary to use DirectStorage ?)

อ้างอิงจาก Blog ของ Microsoft Developer ได้อธิบายเอาไว้ว่า DirectStorage ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการรับส่งข้อมูลเป็นรูปแบบใหม่ แทนที่จะรับข้อมูลเป็นก้อนขนาดใหญ่ในทีเดียว แต่ DirectStorage จะย่อยข้อมูลให้มีขนาดเล็กลง แล้วทำการส่งก้อนข้อมูลขนาดเล็กแบบต่อเนื่องแทน ทำให้มี I/O Request เกิดขึ้นจำนวนมหาศาล

ซึ่ง Storage API ที่เป็นเทคโนโลยีเก่า (ก่อนหน้าที่จะมี DirectStorage API) ไม่ได้ออกแบบมาให้รับมือกับ I/O Request รูปแบบนี้ได้ ดังนั้น ต่อให้ผู้ใช้มี SSD ความเร็วสูงอยู่ในมือมันก็ไม่สามารถใช้ความเร็วได้เต็มที่

DirectStorage API จึงถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว มันสามารถรับมือ I/O Request เป็นจำนวนมาก เพื่อให้การถอดรหัสสามารถทำได้อย่างต่อเนื่อง เพื่อให้การเรนเดอร์กราฟิกเกมบนจอแสดงผลมีประสิทธิภาพสูงสุดเท่าที่จะทำได้

ความต้องการของระบบ ในการใช้งาน DirectStorage
(System Requirements for using DirectStorage)

DirectStorage จำเป็นต้องใช้ทั้ง ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ และซอฟต์แวร์ ที่รองรับ มันจึงจะสามารถทำงานได้ โดยคอมพิวเตอร์จะต้องใช้งานระบบปฏิบัติการ Windows 11 หรือ Windows 10 และใช้หน่วยความจำแบบ NVM Express (NVMe) หรือ Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification (NVMHCIS)

NVMe เป็นมาตรฐานการสื่อสารของ SSD ที่คอมพิวเตอร์ และเครื่องเกมยุคใหม่นิยมใช้งานกัน เนื่องจากมีความเร็วที่สูงกว่ามาตรฐานเดิมอย่าง SATA หลายเท่า

ในส่วนของกราฟิกการ์ด ต้องเป็นรุ่นที่รองรับ DirectX 12 GPU และสนับสนุน Shader Model 6.0 ซึ่งหากเป็นกราฟิกการ์ดของค่าย AMD ก็จะต้องเป็นรุ่นที่ใช้สถาปัตยกรรม RDNA2 หรือใหม่กว่า ส่วนค่าย NVIDIA ก็จะเป็นซีรี่ย์ RTX 2000 หรือใหม่กว่า

สำหรับบนเครื่องเกมคอนโซลอย่าง Xbox Series X และ Series S เทคโนโลยี DirectStorage เป็นส่วนหนึ่งของ Velocity Architecture ซึ่งตัวเครื่องออกแบบมาให้รองรับการทำงานของ DirectStorage อยู่แล้ว

แต่อย่างไรก็ตาม เกมเก่าที่รองรับ Backward compatible จะไม่ได้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ นั่นเป็นเหตุผลที่ว่า ทำไมเกมเก่าจากเครื่องรุ่นก่อนอย่าง Xbox One และ Xbox 360 สามารถเล่นเกมจาก พอร์ต USB ได้ ส่วนเกมใหม่จะต้องเล่นจาก Xbox SSD เท่านั้น

ข้อมูลเพิ่มเติม : พอร์ต USB คืออะไร ? มีกี่แบบ ? มีวิวัฒนาการอย่างไรบ้าง ?

วิธีเปิดใช้งาน DirectStorage
(How to enable DirectStorage ?)

สำหรับการใช้งาน DirectStorage ไม่ว่าจะบนเครื่องเกม Xbox หรือในคอมพิวเตอร์ที่ใช้งาน ระบบปฏิบัติการ Windows 11 และ Windows 10 ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องสั่งเปิดใช้งาน หรือตั้งค่าใด ๆ ทั้งสิ้น หากฮาร์ดแวร์ที่คุณใช้งานตรงกับความต้องการ และตัวเกมมีการใช้ประโยชน์จาก DirectX 12 ทุกอย่างจะทำงานของมันเองโดยอัตโนมัติ

แต่ถ้าคอมพิวเตอร์ไม่รองรับ ฮาร์ดแวร์ หรือเกมไม่ตรงกับความต้องการของ DirectStorage ก็ไม่ได้หมายความว่า จะไม่สามารถเปิดเล่นเกมดังกล่าวได้ ผู้ใช้ก็สามารถเล่นได้ตามปกติ เพียงแต่ระยะเวลาที่ใช้ในการโหลดนานขึ้นเท่านั้นเอง