Les SSD accélèrent-ils les jeux ?

Introduction

Comme on a pu le voir mi-septembre, les SSD apportent un plus indéniable lorsqu’ils sont utilisés en tant que périphérique de stockage pour l’OS, mais aussi pour ce qui est du temps de chargement des programmes.

Aujourd’hui ce sont les jeux qui sont à l’honneur : nous avons retenu trois titres sachant que chacun aura droit à une analyse en trois parties. C’est un point qui nous paraissait important du fait que la plupart des tests de SSD se focalisent sur des benchmarks dont le but est de quantifier les performances à un niveau général, mais on manque d’information concrète pour ce qui est des jeux. Les indicateurs impliqués nous sont bien connus puisque l’on retrouvera notamment :

• Les écritures aléatoires de fichiers 4 Ko
• Les lectures aléatoires de fichiers 4 Ko
• Les lectures séquentielles de fichiers 128 Ko
• Les écritures séquentielles de fichiers 128 Ko

Pour voir dans quelle mesure un périphérique de stockage influe sur les temps de chargement ainsi que l’expérience de jeu, les élus sont Battlefield 3, F1 2011 et Rift. Chaque titre a-t-il le même profil d’activité E/S ? Un SSD peut-il se justifier pour jouer ?

Configuration du test

A propos des jeux :

• Battlefield 3 a été installé avec client Origin d’EA
• F1 2011 a été installé via Steam
• Rift a été installé en intégralité (mises à jour incluses) depuis l’utilitaire dédié.

Battlefield 3 : lancement

Pour mémoire, le Busy Time représente le laps de temps pendant lequel le SSD est actif.

Battlefield 3 nécessite la bagatelle de 20 Go d’espace disque, soit plus du double de ce qui est nécessaire pour Crysis 2 par exemple. D’après nos relevés, il n’y a qu’environ 320 Mo utilisés pour le lancement du titre.

Le fps de DICE a beau être un des jeux les plus impressionnants parmi ceux qui sont sortis cette année, on peut constater que les opérations E/S nécessaires au démarrage de Battlefield 3 sont nettement moins intenses que l’on ne pourrait l’imaginer. Environ 50 % des accès sont aléatoires et la plupart d’entre eux concernent des fichiers 4 Ko avec une seule commande en file d’attente. Etant donné que les disques durs tendent à souffrir avec les données aléatoires quand bien même la file d’attente est courte, un SSD sera ici à son avantage.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 93 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 53 % sont aléatoires
• 42 % portent sur des transferts de 4 Ko
• 16 % portent sur des transferts de 8 Ko
• 11 % portent sur des transferts de 16 Ko
• 15 % portent sur des transferts de 32 Ko
• 11 % portent sur des transferts de 128 Ko                

Battlefield 3 : chargement des niveaux

Le chargement des niveaux est plus intense que le lancement du jeu, ce qui est logique vu qu’il y a alors d’importantes quantités de données graphiques à gérer.

Lorsque l’on lance la mission Thunder Run, notre Vertex 3 doit lire un peu plus de 370 Mo de données presque exclusivement séquentielles. Les transferts de 128 Ko sont les plus courants mais les petits fichiers sont loin d’être négligeables dans la séquence de chargement, or ce sont eux qui constituent un goulet d’étranglement. En clair, un SSD apportera un vrai plus par rapport à un disque dur pour ce qui est du chargement des niveaux de Battlefield 3.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 76 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 72 % sont séquentielles
• 20 % portent sur des transferts de 4 Ko
• 12 % portent sur des transferts de 8 Ko
• 17 % portent sur des transferts de 16 Ko
• 11 % portent sur des transferts de 32 Ko
• 33 % portent sur des transferts de 128 Ko

Battlefield 3 : gameplay

La séquence retenue pour Battlefield 3 dure un peu plus de 18 minutes durant la mission Kaffarov, à partir du moment où Dima touche le sol jusqu’à ce qu’il prenne l’hélicoptère.

Le chargement des niveaux de Battlefield repose très largement sur des opérations en lecture et c’est également le cas en cours de partie. A vrai dire ce constat nous a paru surprenant ; nous avons donc contacté EA pour en savoir plus mais les réponses se font encore attendre.

Deuxième constat intéressant, les trois quarts des opérations sont effectuées avec une file d’attente limitée à une seule commande. Il y a certes plusieurs approches possibles : la nôtre est plutôt rapide, mais quel que soit le style de jeu, on continue à ne voir qu’une seule commande en file d’attente.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 26 % portent sur des transferts de 4 Ko
• 37 % portent sur des transferts de 128 Ko
• 67 % sont séquentielles
• 75 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 23 % se font avec deux à trois commandes en file d’attente

F1 2011 : lancement

F1 2011 a beau se contenter de 12 Go d’espace disque (à comparer aux 20 Go de Battlefield 3), le lancement du jeu est plus intense qu’avec le fps de DICE : notre Vertex 3 doit lire environ 600 Mo de données entre sa sélection dans Steam et l’écran de sélection du Grand Prix.

Les fichiers de 128 Ko constituent la plupart des transferts, ce qui est logique vu que l’on a affaire à des accès majoritairement séquentiels. Ceci reflète la structure du répertoire d’installation : au lieu d’avoir une abondance de fichiers de toutes tailles, on n’en trouve que quelques-uns d’une taille conséquente. L’avantage d’un SSD ici est particulièrement sensible sur les opérations aléatoires, vu que les performances permettent d’éviter un allongement de la file d’attente comme on le verrait sur un disque dur.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 62 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 36 % se font avec deux à trois commandes en file d’attente
• 79 % sont séquentielles
• 5 % portent sur des transferts de 4 Ko
• 10 % portent sur des transferts de 8 Ko
• 80 % portent sur des transferts de 128 Ko

F1 2011 : chargement d’une course

A défaut d’avoir eu le temps d’enchainer les circuits pour progresser dans le jeu, nous avons choisi d’emblée le mode Grand Prix. Le chargement n’est pas long parce qu’il s’appuie essentiellement sur des opérations séquentielles, mais il existe néanmoins un goulet d’étranglement vu que la majorité des transferts portent sur des fichiers de moins de 128 Ko. Faute de pouvoir traiter une longue file d’attente comme les SSD savent si bien le faire, un disque dur ne sera pas vraiment pénalisant par rapport à un Vertex 3.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 30 % portent sur des transferts de 32 Ko
• 43 % portent sur des transferts de 128 Ko
• 35 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 65 % se font avec deux à quatre commandes en file d’attente
• 88 % sont séquentielles

F1 2011 : gameplay

Le benchmark est ici effectué sur 2 minutes d’un Grand Prix.

Alors que Battlefield 3 génère majoritairement des opérations en lecture (séquentielles pour les deux tiers), on voit que F1 2011 provoque une majorité d’opérations en écriture presque exclusivement séquentielles (98 %). D’autre part, une petite moitié des accès se font avec une file d’attente de deux commandes, ce qui contraste là aussi avec Battlefield 3.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 91 % portent sur des transferts de 128 Ko
• 98 % sont séquentielles
• 50 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 44 % se font avec deux à trois commandes en file d’attente

Rift : lancement

Des trois jeux testés aujourd’hui, Rift est le moins gourmand en espace disque puisqu’il ne nécessite que 9,5 Go. C’est également le titre le plus léger au lancement puisqu’il n’y a que 205 Mo à charger, presque exclusivement en lecture.

Contrairement à F1 2011 on constate que la majorité des accès sont aléatoires, se font sur des fichiers de taille assez diverses et avec une file d’attente ne contenant qu’une seule commande dans 81 % des cas. C’est un contexte dans lequel un SSD fait une réelle différence par rapport à un disque dur.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 81 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 65 % sont aléatoires
• 16 % portent sur des transferts de 4 Ko
• 40 % portent sur des transferts de 16 Ko
• 27 % portent sur des transferts de 32 Ko

Rift : chargement des royaumes

Comme c’est le cas pour la plupart des MMORPG, Trion Worlds a cherché doter Rift d’un système de fichiers axé sur la modularité. Les mises à jour sont ensuite publiées sous formes d’archives, décompressées et extraites dans leurs répertoires de destination respectifs : cette approche est payante dans le sens où l’ajout de quelques fichiers permet d’étendre facilement l’univers de Rift.

En contrepartie, les fichiers sont nombreux et de taille variée, ce qui nécessite donc des opérations aléatoires comme on peut le voir en chargeant le royaume de Bois d’Argent. Ce type de charge étant encore particulièrement pénible pour un disque dur récent, les SSD permettent donc de charger les niveaux bien plus rapidement.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 44 % portent sur des transferts de 64 Ko
• 48 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 18 % se font avec deux commandes en file d’attente
• 19 % se font avec trois à sept commandes en file d’attente
• 94 % sont aléatoires

Rift : gameplay

D’une durée de 15 minutes, le benchmark sous Rift passe par un déplacement dans le sanctuaire suivi d’une session dans Bois d’Argent.

D’après le relevé à la trace, les transferts continuent à porter sur des fichiers de taille variée de même que les accès aléatoires dominent, ce qui est logique au vu de la structure du jeu. Environ deux tiers des opérations se font avec une seule commande en file d’attente, sachant que celle-ci ne dépasse pas 12 commandes dans tous les cas de figure.

Les opérations E/S se répartissent comme suit :

• 32 % portent sur des transferts de 16 Ko
• 27 % portent sur des transferts de 64 Ko
• 85 % sont aléatoires
• 63 % se font avec une file d’attente limitée à une seule commande
• 31 % se font avec deux à huit commandes en file d’attente

SSD contre disque dur

S’il est clair que les SSD apportent un vrai plus en termes de confort, il est important de montrer précisément ce qui fait la différence. Les benchmarks de Battlefield 3, F1 2011 et Rift comptabilisent intégralement le temps alloué à naviguer dans les menus ainsi que les séquences cinématiques, raison pour laquelle on ne peut s’appuyer dessus pour comparer un ssd à un disque dur.

Le contraste entre les deux au niveau du temps de lancement de chaque jeu est on ne peut plus clair une fois que l’on a éliminé les biais. Cependant, les écarts de performances sont liés au type de charge exercé sur le périphérique de stockage : Rift témoigne par exemple du plus grand écart parce que son lancement nécessite essentiellement des accès aléatoires. A l’opposé, on voit un écart nettement moins important avec F1 2011 (surtout au niveau du chargement de la course en elle-même, ci-dessous) du fait qu’il y a peu de commandes en file d’attente d’une part, et que les accès sont largement séquentiels d’autre part.

Quid de la répercussion sur le nombre d’ips ?

On pourrait être tenté de croire qu’un SSD améliore le nombre d’ips, ce qui n’est pas le cas. Ce fait est toutefois assez difficile à prouver du fait que l’on ne joue pas exactement de la même manière d’une partie à l’autre, sachant que l’on ne peut pas non plus s’appuyer sur les scènes cinématiques vu qu’elles sont pré-rendues. Il faut donc trouver des séquences de jeu reproductibles : dans le cas de Battlefield 3, c’est par exemple au tout début du niveau Going Hunting lorsque Hawkins va vers son F-18 Hornet.

Nous avons finalement retenu l’introduction de la mission Thunder Run pour comparer disque dur et SSD vu que la scène est plus exigeante techniquement parlant. Ceci se traduit par une activité E/S plus importante ainsi qu’un plus grand nombre de textures chargées depuis le périphérique de stockage.

Ce benchmark ne vient que confirmer ce que l’on savait déjà : les SSD n’améliorent pas le nombre d’ips. Concrètement, les données sont lues depuis le périphérique de stockage avant de passer en mémoire, or c’est seulement après que l’on mesure le nombre d’ips.

Au-delà des temps de chargement, quel est donc l’intérêt d’un SSD pour jouer ? S’ils n’augmentent pas le nombre d’ips, les SSD ont la capacité à maintenir des débits très élevés quand bien même le nombre de commandes en file d’attente baisse. Il en résulte que les SSD ne sont pas touchés par cet effet de micro-coupures que l’on voit souvent avec les disques durs, le meilleur exemple pour illustrer ce phénomène étant de lancer une analyse anti-virus en tâche de fond.

Dans le cas d’un SSD, l’analyse sera terminée avant que l’on ne commence à jouer alors que le même processus nécessite facilement 20 à 30 minutes sur un disque dur. Il en résulte des micro-coupures qui ne permettent plus au jeu d’être fluide vu que le système attend que le disque dur ait finit de lire ou écrire des informations.

Les performances d’un SSD et d’un disque dur seront les mêmes entre les micro-coupures, mais ces dernières font chuter le nombre d’ips moyen : avec une analyse sous Norton Internet Security 2012 en tâche de fond, on passe ainsi de 59,6 à 53,5 ips dans Battlefield 3 (mode Ultra, GTX 580).

Conclusion

C’est après avoir pris le temps de décomposer l’activité E/S provoquée par le lancement d’un jeu, le chargement d’un niveau et enfin d’une partie réelle que l’on prend vraiment la mesure de ce qu’il se passe. Non seulement il est délicat d’extrapoler sur les performances ludiques à partir de benchmarks généralistes, mais en plus chaque jeu a son propre profil d’activité E/S. Battlefield 3 et Rift nous ont ainsi surpris en continuant à générer une majorité d’opérations E/S en lecture au cours d’une partie, alors qu’il s’agissait a priori d’une caractéristique du chargement de niveaux ainsi que du lancement d’un jeu.

Autre élément notable, le profil d’E/S de chaque jeu s’est révélé être un bon moyen d’anticiper le gain de performances qu’apporte un SSD. Naturellement ce sont les performances en cours de partie qui priment vu que le temps nécessaire au chargement d’un jeu/niveau n’est finalement pas une vraie contrainte, or les conséquences de micro-coupures sont aussi réelles qu’elles sont caractéristiques des configurations à disque dur.

La vidéo ci-dessus illustre ce qu’il se passe lorsqu’une analyse antivirale est en tâche de fond sur une configuration utilisant un disque dur. La suivante montre la même séquence mais avec un SSD au lieu d’un disque dur, la carte graphique restant une GTX 580 dans les deux cas.

Ce phénomène est peut-être le meilleur argument pour passer à un SSD. Non seulement une configuration tend à s’alourdir de petits programmes dans le temps mais il faut en plus compter sur les processus en arrière-plan. Ceci ne se limite pas à une analyse antivirus et pourrait par exemple être une mise à jour de Windows, le service d’indexation, une défragmentation ou encore la récupération automatique d’un mail dans Oultlook.

L’impact sur les performances n’est peut-être pas aussi impressionnant que souhaité, mais un SSD reste le meilleur choix pour améliorer la réactivité d’une configuration. Ceci n’est pas aussi enthousiasmant qu’une nouvelle carte graphique et c’est également un choix qui demande un budget conséquent, mais l’apport d’un SSD est tangible au quotidien. A vrai dire nous avons de plus en plus de mal à repasser sur des disques durs au niveau des configurations de test.

Ceci étant dit, le but était surtout de faire des corrélations entre les benchmarks classiques des SSD et une suite de tests pensée pour évaluer les performances ludiques en situation bien réelle : suivant les titres auxquels on joue et les différents SSD que nous testons régulièrement, le SSD « idéal » pour jouer ne sera pas le même pour tout le monde.