关于游戏机SSD我们知道哪些？

新一代游戏机将在今年下半年上市，Xbox的X系列和Playstation 5已经造势一年多了。可靠的技术细节（不只是谣言）已经慢慢展现出来，即使他已经发布并处于预可用阶段，我们对这些游戏机的了解仍少于我们平时对PC平台和组件的了解。我们已有一些来自微软和索尼的顶级性能数据和总体架构信息，但还没有完整的数据工作表。

新一代主机在CPU和GPU性能上会有很大提升，但其实每一代都会有这些提升，而且主机芯片会像他们脱胎于的AMD CPU和GPU一样进行微架构升级，这也不足为奇。这一代最特别的地方是改变了存储方式：主机跟随PC市场的脚步，从机械硬盘变成固态硬盘存储，而且超越PC市场成为固态存储最大受益者。

固态硬盘曾是PC市场的革命者，极大地提升了整体系统的响应能力。游戏主要受益于更快的安装和关卡加载时间，但快速存储也有助于减少游戏运行时加载数据的停顿和中断。近几年，NVMe SSDs提供的速度理论上比SATA SSDs快几倍，但对玩家而言，好处微不足道。传统观点认为，可能是两个主要原因导致这种遗憾：首先，几乎所有游戏和游戏引擎仍被设计为可在硬盘上运行，因为目前的游戏机和很多低端PC没有SSDs。游戏程序员不能既充分利用NVMe SSD的性能，又不让它在机械硬盘上慢到不能玩。第二个原因是，SATA SSD已经足够快，能以数据解压缩的方式把瓶颈转移到系统的其他地方。要让游戏能从NVMe性能中受益，需要加速SSD之外的一些东西。

微软和索尼准备用它们的新推出的游戏机解决这些问题。游戏开发者很快就可以认定用户都拥有快速的存储空间了，无论是游戏机上还是个人电脑上。除此之外，新一代游戏机将增加额外的硬件特性以解决中端游戏机配备了高端SSDs时出现的瓶颈。然而，我们仍需要有力的宣传活动来推广这些即将上市的设备。两家公司不好意思大肆宣扬或者过分简化他们吹捧自己下一代游戏机新功能的意图，特别是关于新的SSDs。而且由于这些游戏机仍是封闭的平台，并未上市，有些最有趣的技术细节仍是保密的。

有关PS5（尤其是SSD）的官方技术信息的主要来源是其首席设计师Mark Cerny。3月份，他就PS5做了一个小时的技术演示，其中三分之一以上的时间重点介绍存储。没那么官方的消息是，索尼已经申请了几项显然与PS5有关的专利，其中包括一项技术跟已经确认的PS5的存储技术相吻合。这项专利公开了索尼在研究PS5发展时衍生的大量创意，并且其中许多想法都可能在终稿中得以实现。

微软则采用了通过零散的博客文章和采访或多或少透露技术细节的方式，尤其是通过DigitalFoundry（该公司对PS5的报道也很好）。他们介绍了很多存储相关技术的品牌名（例如Xbox Velocity架构），但很多时候我们对某项功能除了名字以外一无所知。

除了官方消息以外，我们还有从合作伙伴和其他行业来源的不同质量的泄密，评论和谣言。这些肯定都有有助于炒作，但特别是关于游戏机SSDs，这些非官方来源只提供了一丁点关于真正技术细节方面的消息。这给我们留下了很多空白，需要我们分析即将推出的游戏机中哪些是可能存在的。

关于游戏机SSD我们知道哪些？

微软和索尼各自自定义他们的游戏机如何使用NVMe SSDs，尽管自定义的设置不同。索尼的解决方案性能是微软的两倍，所以即使他容量更小但成本却肯定更高。一般来说，索尼的SSD将提供跟高端PCle 4.0 NVMe SSDs相当的性能，年底有望在零售市场上看到，而微软的SSD则是跟入门级NVMe驱动相比较。两者都是从机械硬盘驱动器甚至SATA SSDs的巨大进步。

游戏机SSDs最重要最令人印象深刻的性能标准是他们的连续读取速度。SSD的写入速度与视频游戏的性能几乎完全无关，即使游戏随机读取，它的数据块通常也要比SSD随机IO性能等级基于的4KB数据块大。微软2.4GB/s的读取速度是机械硬盘的10—20倍，但远低于目前配备PCle 3.0x4接口的高端消费级SSD能达到的至少3.5GB/s的速度。索尼5.5GB/s的读取速度略快于现在可用的基于Phison E16控制器的PCIe 4.0 SSD，但在高端消费级SSD市场竞争的每个人都有更优解决方案。到发售的时候，PS5 SSD的读取功能跟其他高端SSD比的话，不会太出众，除非是跟没有高端存储预算的游戏机和廉价游戏PC比。

索尼公司透露，他们的SSD会使用一个带12通道的NAND闪存接口的自定义控制器。这似乎是他们的设计中跟传统消费级SSDs最大的不同之处。高端消费级SSDs通常使用8通道控制器，低端驱动器一般使用4通道。更多的通道数一般在服务器SSDs中更常见，特别是那些需要极端容量的；16通道控制器比较常见，而12和18通道的也不是没听过。索尼用了比最近的消费级SSDs更多的通道数，意味着他们的SSD控制器会很大而且很贵，但与此同时，即使他们每个通道的性能下降一点也能达到5.5GB/s的目标。他们用任意64层或更新的TCL NAND都能有良好的性能，而消费级SSDs想用8通道控制器达到这种程度或更好的性能，则需要配备更新更快的NAND闪存。

12通道控制器也带来了非同一般的总容量。游戏机SSD跟典型的消费性SSDs比起来，不需要超额配置，因此多出来的50%通道应该会转变成50%更多的可用容量。PS5将搭载“825GB”的SSD空间，这意味着我们会看到12个通道中每个通道都配备了64GB的原始NAND，每个通道组织为一个512Gbit（64GB）裸片或两个256Gbit（32GB）裸片。这意味着NAND名义上原始容量是768GiB或824.6（十进制）GB。但考虑到硬盘必须要保留备用空间，可用容量可能更符合硬盘制造商宣称的750 GB，所以索尼的825GB比存储行业的正常水平高出了约10%。这可能让一些律师垂涎三尺。

值得一提的是，索尼自己设计高性能NVMe SSD控制器是不可能的，就像他们不能自己设计CPU和GPU一样。索尼必须跟现有的SSD控制器供应商合作，并委托其定制，很可能是由现有的已验证的IP组装，但我们还不知道这个合作商是谁。

由于OEMs已经超越SATA SSDs，微软的SSD不会把性能提升到超过正常PC水平，但是跟游戏机价格一样的PC里有1TB容量，仍是消费者一大胜利。多个来源表明，微软用的是从常见对象里挑的一个现成的SSD控制器（可能是the Phison E19T控制器），而驱动器则是由SSD制造商构建的。然而，他们还是宣称用的自定义形状因素，还很可能用自制固件。

除了索尼的12通道规格外，两家控制器厂商都没有透露关于SSD内部结构的官方信息，但是容量和性能数据还是给了我们一些线索。索尼决定大部分用TLC NAND，而微软低性能已经降低到能把QLC NAND作为选择的地步：2.4GB/s比我们现在看到的4通道QLC驱动要快一点，例如Intel 665p（大约2GB/s），但却比8通道驱动例如Sabrent Rocket Q慢得多（1TB模型速度能达到3.2GB/s）。目前最符合微软理想性能的SSD设计是带TLC NAND的4通道驱动器，但Phison E19T等新的4通道控制器在配备合适的QLC NAND下应该能达到同样的速度。任何一款游戏机都有可能在未来得到一个使用QLC NAND的双容量版本，以达到与原始机型相同的读取性能。

不用动态随机存取存储器（DRAMless），可行吗？

没有写入和随机读取的性能数据，我们不能排除任何一个控制器SSD会使用DRAMless的控制器。给位于SSD上的内存转换层（FTL）装一个全尺寸DRAM缓存主要在两个方面提高性能：当驱动器已满，需要更多后台处理数据时能有更快的写入速度，要在硬盘全范围读取数据时能有更快的随机存取速度。这些都不符合控制台使用情况：严重偏向于读取，并且一次只能访问一个游戏的数据集。就算游戏安装大小在100~200GB，任何时刻这个游戏调用的数据量也不会超过几十GB，对于在控制器上有一定数量SRAM的DRAMless SSDs能轻松处理。微软的SSD似乎很可能实行DRAMless，尽管其他情况下，看到12通道的DRAMless控制器会很奇怪，但这个选择对索尼来说好像可行（而且能抵消多通道的成本）。

先前提到的索尼专利深入讨论了如何制造DRAMless控制器让他更适合控制器使用情况。索尼提议把表做得足够小以嵌入一个小型SRAM缓冲，而不是将FTL的逻辑到物理地址映射表的一部分缓存在控制器上的SRAM中。主流SSDs闪存对DRAM的比率是1TB对应1GB。这个比率是FTL以4kB块管理闪存的结果。让FTL用更大的块来管理闪存能直接减少映射表的内存需求。缺点是，较小的写入速度会导致更大的写入放大，速度还会变得更慢。Western Digital卖一种专业的企业SSD，里面的FTL用的32kB块而不是4kB块，因此它也只需要八分之一数量的DRAM。这个驱动器的随机写入性能很差，但读取功能仍很有竞争力。索尼专利提议FTL使用比32kB还大的128MB的块，将映射表缩减到千字节以内。这需要主机系统无论何时何地写入数据都非常小心，但是游戏所需的读取功能不会受到影响。

总而言之，虽然索尼SSD的速度应该会很快，但我敢打赌你不会想让它出现在你的Windows电脑上。有些微软SSD可能也是如此，这取决于它们的固件调试。

扩展性

微软和索尼都为即将推出的控制器提供了可扩展的NVMe存储。微软的解决方案是将他们的内部SSD重新打包成定制的可移动形状因数，这让人想起以前存储卡还是以MB为单位而不是TB的时候，那时候USB闪存驱动器还没有普及。因为使用了完全相同的组件，这个扩展卡在功能上与内部存储是相同的。缺点就是微软可能会控制卡的供应甚至定价；目前，Seagate是销售这些专有扩展卡的唯一确定的合作伙伴。

索尼则采取了截然不同的方法，给用户配备了标准的M.2 PCle 4.0插槽，以便售后升级。这些要求还没完全明确：索尼正在与第三方驱动做兼容性测试，以制作兼容性列表，但他们没说PS5是否会拒绝不在准许列表上的驱动。想要被列入索尼的兼容性列表，驱动器需要机械上适合（例如，没有过大的散热片），并且至少提供索尼定制内部SSD一样的性能。这些性能要求意味着目前市面上驱动器都没有资格，但明年的情况将会大不相同。

原文标题：Playstation 5竟然采用了PCIe 4.0 SSD！

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责任编辑：haq