Gears of War E-Day auf Xbox: So können Spiele Speicherlimits umgehen

Die offizielle Veröffentlichung von Gears of War E-Day steht kurz bevor, doch das Spiel ist bereits im Early Access verfügbar. Auch Testberichte sind vorab an die Öffentlichkeit gelangt. Die Umsetzung für Xbox Series X, Series S und PC hat The Coalition vor unterschiedliche Herausforderungen gestellt. Das gilt besonders für die Xbox Series S, die über weniger Arbeitsspeicher als die Series X verfügt. Beide Konsolen nutzen jedoch NVMe-Speicher, der den Entwicklern geholfen hat, mehr Leistung aus der Series S herauszuholen.

Digital Foundry hat das Spiel auf der Xbox Series S getestet und festgestellt, dass Größe und Detailgrad der Spielwelt unverändert bleiben. Das ohne Abstriche umzusetzen, ist allerdings schwierig gewesen. Das Studio hat deshalb eine Lösung entwickelt, um die verfügbaren 10GB gemeinsam genutzten GDDR6-Speicher möglichst effizient zu nutzen. Zusammen mit dem Xbox-Plattformteam und der Advanced Technology Group hat es ein speziell angepasstes System entwickelt, das das NVMe-Laufwerk als Arbeitsspeicher nutzt.

Das Grundprinzip des virtuellen Speichers, bei dem schneller Massenspeicher als RAM genutzt wird, ist nicht neu. Die Besonderheit liegt in der Umsetzung für Gears of War: E-Day und darin, wie die damit verbundenen Nachteile bewältigt werden. Sobald der Arbeitsspeicher voll ist, werden inaktive Speicherseiten auf den Massenspeicher ausgelagert und bei Bedarf wieder geladen. Dieser Vorgang wird als Paging oder Swapping bezeichnet. Dank der höheren Geschwindigkeit von NVMe-Laufwerken läuft er deutlich schneller ab als mit herkömmlichen SSDs oder Festplatten.

Das von The Coalition entwickelte System funktioniert ähnlich und legt komplexe Daten der Stadtumgebung auf dem NVMe-Laufwerk ab. In den Arbeitsspeicher werden jedoch nur gezielt ausgewählte Teile geladen, die die Entwickler als notwendig eingestuft haben. So soll das Nachladen das Spiel nicht ausbremsen. Wie Digital Foundry erläutert, lassen sich theoretisch durch einige Gigabyte NVMe-Speicher etwa 1GB zusätzlicher Arbeitsspeicher gewinnen. Die genaue Festlegung dieser Teilbereiche ermöglicht es, Gears of War: E-Day auf der Xbox Series S ohne eine verkleinerte Spielwelt auszuführen.

Für diese Auswahl setzt The Coalition auf fortgeschrittene Heuristiken. Das System verfolgt Zugriffsmuster und prüft, welche Daten zuletzt verwendet worden sind. Auf Speicherbereiche, die während eines einzelnen Frames oder über mehrere Frames hinweg nicht genutzt werden, kann es zur Auslagerung zurückgreifen. Häufig benötigte Daten bleiben im RAM, während ungenutzte Daten auf die SSD verschoben werden können.

Die technischen Einschränkungen, darunter die langsamere CPU, haben The Coalition allerdings dazu gezwungen, auf Lumen-Reflexionen zu verzichten, um auf der Series S das Ziel von 60 FPS einzuhalten. Dadurch erreicht die Grafik nicht das Niveau der Series X oder eines vergleichbar ausgestatteten PCs. Trotz der beachtlichen Leistung auf der Series S fällt die Bildrate in verschiedenen Leistungsmodi zudem gelegentlich unter den jeweiligen Zielwert.

Laut Kate Rayner, der technischen Leiterin des Studios, gehört Gears of War E-Day zu den ersten Spielen, die diese Technik einsetzen. Andere Studios haben jedoch bereits Interesse bekundet. Je nach Umsetzung könnte diese gezielte Anpassung des virtuellen Speichers neue Möglichkeiten für künftige Spiele auf Hardware mit wenig Arbeitsspeicher eröffnen.