Xbox Series X en PlayStation 5

De techniek achter het nieuwe consoletijdperk

Razendsnelle ssd's

Pc's, laptops en apparaten als smartphones profiteren al jarenlang van de snelheid van ssd's en andere vormen van flashgeheugen. Consoles doen het tot nu toe met traditionele harde schijven, die veel langzamer zijn en daarmee een flinke bottleneck vormen. Ontwikkelaars vragen volgens Sony al jaren om een ssd en met de nieuwe generatie wordt daaraan gehoor gegeven. Beide consoles krijgen zéér snelle ssd-opslag; zowel Microsoft als Sony maakte dat al maanden geleden duidelijk.

De fabrikanten spraken al over custom ssd's, maar nu weten we ook de capaciteit en de snelheid. Microsoft en Sony solderen de geheugenchips direct op het moederbord. Het gaat om pci-e 4.0-nvme-ssd's met aanpassingen. Microsoft kiest voor een capaciteit van 1TB en een snelheid van 2,4GB/s. Sony kiest voor 825GB aan geheugenchips met een doorvoersnelheid van 5,5GB/s.

Om die snelheid te halen, gebruikt Sony een eigen geheugencontroller met twaalf kanalen, die in verbinding staat met twaalf geheugenchips. De geheugencontroller communiceert via vier pci-e 4.0-lanes met de cpu en gpu. Beide consoles ondersteunen ook hardwarematige decompressie, waarmee de doorvoersnelheid nog eens verdubbeld kan worden.

Console	Xbox Series X	PlayStation 5	PlayStation 4 Pro	Xbox One X
Opslag	1TB, 'custom nvme-pci-e 4.0-ssd'	825GB, 'custom pci-e- 4.0-ssd'	1TB hdd	1TB hdd
Doorvoersnelheid	2,4GB/s (raw), 4,8GB/s (compressed)	5,5GB/s (raw), 9GB/s (compressed)	Gemiddeld 50-100MB/s	Max. 120MB/s
Uitbreidbare opslag	1TB Expansion Card Usb-hdd of -ssd	M2-nvme-ssd's Usb-hdd of -ssd	Usb-hdd of -ssd	Usb-hdd of -ssd

Consoles zijn in de afgelopen generatie flink beperkt door de hdd. Sony geeft als voorbeeld dat het inladen van 1GB aan assets van de hdd naar het geheugen op de PlayStation zo'n 20 seconden duurt. Niet alleen de doorvoersnelheid van de harde schijf is een beperking, ook heeft een hdd tijd nodig om de data op te zoeken voordat die verstuurd kan worden. Bij een ssd zijn er vrijwel geen zoektijden en de doorvoersnelheid is vele malen hoger. Het inladen van 2GB aan assets kost maar een kwart seconde bij de PlayStation 5.

Trage hdd's beperken ontwikkelaars in hun vrijheid bij het maken van games. Het is niet mogelijk om een grote open wereld te maken met veel details waar spelers snel doorheen kunnen bewegen, want de snelheid tussen de hdd en het geheugen is te laag om de juiste data op tijd te kunnen laden. Sony demonstreerde dat vorig jaar met een aangepaste versie van de Spider-Man-game. In een filmpje is te zien dat de laadtijd een factor tien korter is en dat het mogelijk is om op zeer hoge snelheid door de stad te bewegen, zonder haperingen. Bij de PlayStation 4 Pro is die bewegingssnelheid beperkt.

Bij zijn PlayStation 5-presentatie gaf Mark Cerny nog een interessant detail over Spider-Man. De assets voor de brievenbussen in de game zijn maar liefst vierhonderd keer op de harde schijf geplaatst. Iedere brievenbus in het spel ziet er hetzelfde uit, maar het zou te lang duren om de hdd steeds te laten zoeken naar de assets, terwijl de speler door de stad slingert. De game is op de hdd opgedeeld in blokken voor stadsdelen om het zoeken te verkorten. Ieder blok bevat dus een kopie van de brievenbus. Een dergelijke omweg was de enige manier om de game mogelijk te maken op de PlayStation 4.

Microsoft geeft zijn snelle opslagoplossing de naam Xbox Velocity Architecture. Daaronder vallen de ssd, een hardwarecomponent voor decompressie, een nieuwe DirectStorage-api en Sampler Feedback Streaming. Laatstgenoemde is volgens Microsoft een feature waardoor heel specifiek textures in het geheugen geladen kunnen worden. Zo worden, om het geheugen optimaal te benutten, alleen de delen geladen die nodig zijn voor een bepaalde scène. Microsoft claimt dat deze techniek in feite de prestaties van het geheugen en de ssd nog eens verdubbelt of verdrievoudigt. Door de combinatie van hardware en software kan de ssd als een soort virtueel geheugen worden gebruikt.

De toevoeging van de snelle opslag in consoles kan een veel grotere impact hebben dan een snelle ssd in pc's. Ontwikkelaars die games maken voor de Xbox Series X en PlayStation 5, kunnen ervan uitgaan dat alle gebruikers over dezelfde snelle ssd beschikken. Er hoeft geen rekening gehouden te worden met langzamere configuraties, wat uiteraard wel het geval is bij pc's.

Laadtijden

Vanzelfsprekend worden de laadtijden door de komst van snelle ssd's een stuk korter. Microsoft heeft een vergelijkingsvideo online gezet om dat aan te tonen. Het starten van een potje State of Decay 2 vanuit het hoofdmenu duurt op de Xbox Series X zo'n 9 seconden. De Xbox One X doet daar in dezelfde situatie zo'n 44 seconden over.

Microsoft toont een voorbeeld van één game, dus het is afwachten hoe groot het verschil bij andere spellen is. Wel is bekend dat veel consolegames op de huidige generatie lange laadtijden hebben; die lopen soms op tot meer dan een minuut. Gebruikers kunnen dat met huidige consoles al enigszins versnellen door zelf een ssd te installeren, maar dat levert lang niet zoveel tijdwinst op als het verschil dat Microsoft nu laat zien tussen de Xbox One X en de nieuwe Series X.

Quick Resume voor meer dan één game

Eerder kondigde Microsoft al aan dat de Xbox Series X de mogelijkheid krijgt om verschillende games tegelijk in het geheugen te houden. Spelers kunnen dus het spel afsluiten zonder het op te slaan, en later terugkeren. Met de huidige consoles kan dat ook, maar met één spel tegelijk. Microsoft laat nu in een filmpje zien hoe dit werkt met meer dan één game. In de demo zijn vier Xbox One-games en één Xbox 360-game tegelijk geladen en kan tussen al die games zonder lange laadtijden worden gewisseld. Er is wel een laadtijd van zo'n vijf seconden, blijkt uit de video.

Sony heeft nog geen specifieke details gegeven over hoe de PlayStation 5 hiermee omgaat, maar gezien de snelle ssd moet Sony zeker vergelijkbare resultaten kunnen neerzetten. De PlayStation 4 heeft momenteel al een goed werkende Suspend-functie, waarbij het spel in het geheugen blijft, ook als de console in een slaapstand gaat.

Opslag uitbreiden

De snelle ssd's maken het gebruik van externe opslag iets ingewikkelder. Bij de huidige consoles is het een kwestie van een externe hdd of ssd aansluiten via usb. Het maakt weinig uit of je een game speelt vanaf de interne of van de externe opslag. Om dat mogelijk te maken bij de nieuwe consoles, moet de externe opslag net zo snel zijn als de interne ssd.

Microsoft kiest voor een propriëtair formaat. De console kan uitgebreid worden met een soort uit de kluiten wassen geheugenkaart, met eveneens een opslagcapaciteit van 1TB. Microsoft heeft hiervoor samengewerkt met Seagate. De externe opslag heeft exact dezelfde specificaties als de geïntegreerde ssd en maakt ook gebruik van een pci-e 4.0-verbinding. Vooralsnog heeft Microsoft alleen een 1TB-kaartje getoond, maar als in de loop van de jaren flashgeheugen een hogere dichtheid krijgt en de prijzen dalen, komen er wellicht kaartjes met een grotere capaciteit.

Sony kiest voor een heel andere aanpak. De PlayStation 5 krijgt de mogelijkheid om een m2-ssd toe te voegen. Momenteel zijn er nog geen ssd's die dezelfde prestaties bieden als Sony's geïntegreerde geheugen, maar later dit jaar komen die er waarschijnlijk wel. Sony zal een lijst samenstellen van ssd's die compatibel zijn. Belangrijk is bijvoorbeeld dat de ssd's de juiste afmetingen hebben. Welke controller of welk type nandgeheugen de ssd gebruikt, maakt volgens Sony niet uit. Als het maar een pci-e 4.0-ssd is die de bandbreedte van de interne ssd kan matchen. Deze oplossing is voor gamers waarschijnlijk goedkoper dan Microsofts keuze voor een propriëtair formaat.

De PlayStation 5 krijgt een sleuf voor pci-e-ssd's in m2-formaat. Het is nog wachten op exemplaren die snel genoeg zijn om de interne opslag te matchen.

Beide consoles krijgen ook weer usb-poorten waar externe hdd's of ssd's op aangesloten kunnen worden. Die extra opslagruimte is dan beschikbaar voor back-ups van games en oudere games, die de snelle ssd niet nodig hebben. Vanzelfsprekend profiteren de games die op zo'n externe schijf staan, dan niet meer van de snelle laadtijden.

• Volgende pagina 5. Xbox Series X - Teardown