Microsoft DirectStorage: Entenda o que é e quais os benefícios da tecnologia

Há um bom tempo os leitores do Adrenaline e gamers em geral têm ouvido falar muito sobre o DirectStorage, uma tecnologia promissora para a nova geração de jogos a partir de otimização de uso do armazenamento. Nesse artigo você vai entender melhor como esse recurso vai funcionar no PC, o que você precisa para aproveitá-lo e quais são as suas vantagens para a experiência do usuário. 

Como funciona o DirectStorage no Windows?

Para entender melhor como o DirectStorage funciona no seu sistema, é importante primeiro apresentar como os computadores normalmente operam sem essa tecnologia:

Em aplicações como jogos, as informações dos assets saem do seu armazenamento (seja HD ou SSD), são lidos pelo seu processador e redirecionados para a memória RAM, que depois transfere essas informações para o processador novamente e enfim, são destinadas para a GPU, que vai processar essas informações para carregar e exibir os assets do seu jogo.

O DirectStorage chega para basicamente, pular essas etapas que fazem as informações passarem pela CPU e pela memória RAM e fazem os assets armazenados no seu armazenamento (que agora se beneficia muito de estar em um SSD de alta velocidade), se comunicarem diretamente com a sua placa de vídeo. 

A grande e acelerada ascensão dos SSDs no mercado, incluindo de SSDs com interfaces de comunicação cada vez mais rápidas (como PCIe 4.0 e PCIe 5.0), acompanham a necessidade e a implementação do DirectStorage. Isso por que, como os discos rígidos (HDs) tem taxas de transferência muito mais baixas, fazer a informação passar pela CPU e pelas memórias não afetava tanto o resultado final para o carregamento de assets. Com os novos SSDs, esse processo se transforma em um “gargalo” para essa comunicação. 

Outro fator muito importante para ser considerado na implementação do DirectStorage é que os arquivos dos jogos em geral tem seus assets comprimidos para otimizar espaço, que ao passarem pela CPU passavam pela descompressão antes de serem processados na GPU. Se esses dados não passarem mais pelo processador, é preciso pensar em alguma forma da GPU realizar esse trabalho de descompressão, que é um desafio para a entrada da tecnologia do Windows, mas vamos comentar mais sobre em próximos parágrafos. 

Mas o que são assets?

Nos parágrafos anteriores ficou bem claro como carregar os asstes de forma mais rápida na placa de vídeo, mas talvez alguns leitores se perguntem o que são esses tão importantes asstes. Pois bem, eles são basicamente elementos que estruturam o jogo, como texturas, modelos de personagens e de mapas, até efeitos sonoros e o sistema de iluminação.

Quem é desenvolvedor ou acompanha em certo nível como é o desenvolvimento de jogos indie deve até reconhecer que é até possível comprar alguns desses assets já prontos para serem adicionados ao seu jogo. 

Como todos esses elementos precisam ser carregados pela GPU para exibir o game e em jogos mais complexos graficamente com esses asstes cada vez ocupando mais dados, uma comunicação mais eficiente entre armazenamento em que estão essas informações e a GPU que vai processar essas informações para exibir o jogo, é justamente o que compõe o DirectStorage. 

Quando o DirectStorage estará disponível no Windows?

O DirectStorage já é uma tecnologia que existe e está sendo implementada até em jogos, no entanto, apenas para o Xbox, com uma outra tecnologia basicamente idêntica, mas de diferente nome no PlayStation 5. Scorn, por exemplo, foi um jogo lançado recentemente para Xbox e PC, mas que só recebeu suporte para o DirectStorage em sua versão de Xbox.

A tecnologia ainda não recebeu uma implementação prática para usuários no Windows, pois está em fase de desenvolvimento, mas a cada dia que passa, estamos mais próximos de aproveitar os benefícios em games no PC. Ainda em novembro de 2022, a Microsoft lançou oficialmente a API do DirectStorage 1.1 para desenvolvedores, com suporte para placas de vídeo da Nvidia, AMD e até das mais novas da Intel para a descompactação e dados pela GPU. 

DirectStorage 1.1 ganha lançamento oficial compatível com GPUs da NVIDIA e AMD

Ainda mais recentemente, noticiamos que a Nvidia adicionou o suporte para o recém lançado DirectStorage 1.1 (para desenvolvedores) em aplicações baseadas na API Vulkan. 

Quais os requisitos para aproveitar o DirectStorage?

Para aproveitar os benefícios da tecnologia DirectStorage no computador, você precisa ter uma máquina com algumas configurações específicas. A Microsoft deu bastante destaque para o DirectStorage no lançamento do Windows 11, e as especificações do sistema operacional já nos revelam o que precisamos saber:

Imagem: Microsoft/Reprodução

De acordo com essas especificações atualizadas, você precisa ter um SSD na tecnologia NVMe instalado para aproveitar o Direct Storage. No entanto, vale destacar que houve um período próximo ao lançamento do Windows 11 que a Microsoft listava a necessidade do SSD ter pelo menos 1 TB de armazenamento, o que surpreendeu alguns usuários. No entanto, hoje a Microsoft não lista esse espaço de armazenamento como um requerimento, o que pode indicar suporte a diferentes capacidades de SSDs, incluindo modelos de menor capacidade.

De acordo com essas especificações, não é necessário um SSD NVMe que atinge velocidades tão grandes quanto os que operam em PCIe 4.0, então as versões PCIe 3.0 ainda devem ter uma velocidade suficiente para realizar a comunicação adequada com a placa de vídeo. Curiosamente hoje já existem SSDs PCIe 4.0 com velocidade inferior a modelos PCIe 3.0, mas consoles como o PS5 validam apenas modelos PCIe 4.0 e superiores, sem considerar a velocidade real deles.

Uso de GPU para o DirectStorage

Algo que não está nas especificações do Windows 11, mas que pode ajudar com a experiência no uso do DirectStorage é uma placa de vídeo RTX, isso porque a Nvidia divulgou já há um bom tempo a sua tecnologia de descompressão de arquivos pela GPU, RTX IO, que otimiza ainda mais a velocidade de comunicação dos assets com a GPU. 

Vale destacar, no entanto, que a Nvidia não é a única a contar com esse tipo de tecnologia, já que ela é fundamental para um bom funcionamento do DirectStorage, mas a Nvidia tem destaque por ter anunciado sua tecnologia de forma bem adiantada. 

Como comentei anteriormente, os assets não passam mais pelo processador, logo, ele não pode mais realizar o trabalho de descompressão desses arquivos, por isso a GPU acaba realizando esse papel. No PlayStation 5, por exemplo, que conta com uma tecnologia semelhante ao Direct Storage, já foi revelado que a GPU do SOC tem esse papel importante na descompressão.

A Sony explicou como esse processo é realizado no PS5 de forma bem detalhada a partir do minuto 17:57 do vídeo The Road to PS5. Veja o esquema resumido abaixo:

Imagem: PlayStation/Reprodução

Voltando para a realidade da tecnologia do PC, cobrimos o anúncio da tecnologia RTX IO da Nvidia ainda no início de setembro de 2020, no anúncio da geração de placas de vídeo RTX 30 da arquitetura Ampere. A Nvidia inclusive lançou três gráficos ilustrando como o a transferência de assets é gargalada pela CPU tradicionalmente e como o RTX IO otimiza o uso dessa CPU para lidar com uma grande quantidade de informações em compressão:

Imagens: Nvidia/Reprodução

Vocês podem conferir uma explicação detalhada sobre como funciona o RTX IO a partir do próprio CEO da Nvidia, Jensen Huang, no minuto 22:50 do vídeo de lançamento das placas de vídeo Ampere RTX abaixo:

Quando poderei aproveitar o DirectStorage em games?

Como já comentamos anteriormente nesse artigo, a implementação do DirectStorage para Windows não é tão simples quanto para os consoles da nova geração, por exemplo. Por isso, infelizmente é impossível dar uma data que quando teremos o primeiro jogo compatível com a tecnologia na plataforma.

O que podemos dizer é que esse dia está chegando cada vez mais perto, com mais notícias se acumulando sobre a tecnologia ganhando cada vez mais suporte para desenvolvedores e APIs.