TW202014898A - 電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品 - Google Patents

電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品。電腦系統包括第一儲存器、第二儲存器及處理器。第一儲存器用以儲存遊戲的數個遊戲檔案。第二儲存器之存取速度比第一儲存器快。處理器耦接第一儲存器及第二儲存器。處理器執行此遊戲，依據遊戲進行的遊戲進度而將第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到第二儲存器中，並存取第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續此遊戲的遊戲進度。藉此，可減短遊戲場景載入時間，進而提升遊戲體驗。

Description

電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品
本發明是有關於一種針對遊戲的記憶體存取技術，且特別是有關於一種電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品。
對於遊戲玩家而言，在遊戲過程中最為有感的使用者體驗莫過於遊戲畫面的流暢度(利如，每秒顯示幀數(Frame Per Second，FPS)以及遊戲進度(利如，場景、關卡)的載入時間。表(1)為高階電競平台上評估不同儲存裝置(本實驗的儲存裝置分別是硬碟(Hard Disk Drive，HDD)、序列先進技術附接(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)介面的固態硬碟(Solid-State Drive，SSD)(反及(NAND)媒體)、快捷外設互聯標準(Peripheral Component Interconnect Express，PCIe)介面的快捷非揮發性記憶體 (Non-Volatile Memory Express，NVMe)(NAND媒體)、Intel 900p(3D Xpoint媒體)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM) 磁碟(Disk)(動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory ，DRAM)媒體))對遊戲體驗的影響。由實驗結果可得出，不同儲存裝置對於遊戲的標竿(Benchmark)及平均FPS都沒有太大的影響。由此可知，影響前述兩個因素的最大主因並不在於儲存裝置。而遊戲場景載入時間卻會隨著不同效能的儲存裝置而變化。毫無疑問地，硬碟在場景載入時間的表現上最差(載入時間最長)，再來是NAND 基礎的SSD。而PCIe的NVMe係較為強大的控制器並採用PCIe協定(較高頻寬)，使其場景載入表現相較於SATA的SSD更加優異。接著，有更好表現的儲存裝置是採用更高速存取媒體的3D Xpoint以及RAM Disk。由此得知，(儲存)媒體的響應時間將是影響場景載入時間的最關鍵因素，且響應時間與載入時間呈線性成長。 表(1)
Figure 107135015-A0304-0001
圖1是習知電腦系統的硬體架構，基於表(1)的結果，可得到以下兩結論。(1)FPS為遊戲的即時幀數表現：由於遊戲場景移動快速，每秒所需要輸出的幀數相當多，必須透過高存取速度媒體來當作媒介才得以負荷瞬間多圖檔的輸出，所以顯示卡所採用的影像記憶體(例如，影像隨機存取記憶體(Video Random Access Memory，VRAM)及顯示卡晶片(例如，系統單晶片(System on a Chip，SoC)將是影響FPS輸出的最關鍵因素。(2)遊戲場景載入時間：第(1)點所提到，短時間內遊戲需要的大量圖檔將透過影像記憶體輸出給顯示器，然在進入每個場景前都會歷經一段遊戲載入時間。在這段時間過程中，遊戲會向終端的儲存裝置提取接下來遊戲關卡所需的素材，且提取的素材將暫存在系統記憶體以供影像記憶體進行即時的資料交換。(3)遊戲跑分：原則上這項數值較不客觀，其是因為各個遊戲跑分的計算權重並不相同，且由本實驗的結果可知，場景載入時間在遊戲跑分軟體上幾乎毫無影響力，故這項數值針對不同平台的效能進行比較才可能會比較客觀。由此可知，若能減短遊戲場景載入時間，將有助於提升使用者的遊戲體驗。
有鑑於此，本發明提供一種電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品，其將遊戲檔案暫存到高存取速度的媒體，以提升遊戲檔案的存取速度，從而減短遊戲場景載入時間。
本發明的電腦系統，其包括第一儲存器、第二儲存器及處理器。第一儲存器用以儲存遊戲的數個遊戲檔案。第二儲存器之存取速度比第一儲存器快。處理器耦接第一儲存器及第二儲存器。處理器執行此遊戲，依據遊戲進行的遊戲進度而將第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到第二儲存器中，並存取第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續此遊戲的遊戲進度。
本發明的遊戲載入方法，其適用於電腦系統。此電腦系統包括第一儲存器，第一儲存器儲存遊戲的數個檔案。而此遊戲載入方法包括下列步驟。提供第二儲存器，其存取速度比第一儲存器快。執行遊戲。依據遊戲進行的遊戲進度而將第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到第二儲存器中。存取第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續此遊戲的遊戲進度。
本發明的電腦程式產品，其經由電腦系統之處理器載入程式以執行下列步驟。反應於電腦系統之第一儲存器所儲存的遊戲之執行，依據遊戲進行的遊戲進度而將第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到第二儲存器中，而此第二儲存器之存取速度比第一儲存器快。存取第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續此遊戲的遊戲進度。
基於上述，本發明實施例的電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品，其基於遊戲進度而將對應遊戲檔案暫存到更快存取速度的另一儲存器中。而藉由對更快存取速度的儲存器載入遊戲檔案(例如，遊戲素材或其他遊戲相關檔案)，相較於對原儲存器可有效改善遊戲場景載入時間，從而提升遊戲體驗。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2是依據本發明一實施例之電腦系統100的元件方塊圖。請參照圖2，電腦系統100可以是桌上型電腦、筆記型電腦、伺服器、一體機(AIO)等電子裝置。電腦系統100至少包括但不僅限於第一儲存器110、第二儲存器130及處理器150。
第一儲存器110可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、快閃記憶體（Flash Memory）、傳統硬碟(Hard Disk Drive，HDD)、固態硬碟(Solid-State Disk，SSD)、其他非揮發性(non-volatile)記憶體(例如，NVMe、儲存等級記憶體(Storage Class Memory，SCM)、持久型(persistent)記憶體、3D Xpoint記憶體、磁阻式隨機存取記憶體(Magnetoresistive Random Access Memory， MRAM)等具備非揮發性的儲存特性之記憶體)或類似元件或上述元件之組合的儲存器。於本實施例中，第一儲存器110用於儲存緩衝的或永久的資料、軟體模組、作業系統、應用程式、驅動程式、遊戲G的遊戲檔案GF1~GFn(n係正整數，本實施例的各遊戲檔案GF1~GFn可能是一個關卡或場景的檔案集合、或至少一個檔案)(例如，遊戲素材、或其他遊戲相關檔案(影片、音樂、樣板(template)等))等資料或檔案，且其詳細內容待後續實施例詳述。
第二儲存器130的實施態樣可參酌第一儲存器110之說明，於此不再贅述。值得注意的是，本發明實施例第二儲存器130的存取速度比第一儲存器110快。例如，第一儲存器110是硬碟，而第二儲存器130是SSD。或者，第一儲存器110是SSD，而第二儲存器130是3D Xpoint記憶體。應用者可依據實際需求而自行調整第一儲存器110及第二儲存器130的類型，本發明不加以限制。第二儲存器130亦可用於儲存緩衝的或永久的資料、軟體模組、應用程式、驅動程式、作業系統等資料或檔案，並供遊戲G的遊戲檔案GF1~GFn儲存，其詳細運作內容待後續實施例說明。
處理器150與第一儲存器110及第二儲存器130耦接，並可以是中央處理單元(CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合。在本發明實施例中，處理器150用以執行電腦系統100的所有作業，且可載入並執行第一、第二儲存器110, 130所記錄的各軟體模組、驅動程式、檔案及資料。例如，處理器150存取遊戲檔案GF1以載入到系統記憶體。
為了方便理解本發明實施例的操作流程，以下將舉諸多實施例詳細說明本發明實施例中電腦系統100對遊戲G的載入流程。下文中，將搭配電腦系統100的各項元件及模組說明本發明實施例所述之方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。
圖3是依據本發明一實施例之遊戲載入方法的流程圖。請參照圖3，反應於使用者透過電腦系統100之輸入裝置(例如，滑鼠、鍵盤、觸控面板等)對遊戲G之應用程式所進行的開啟操作，處理器150執行遊戲G(步驟S310)。例如，使用者透過滑鼠點選遊戲G在桌面上的捷徑。或者，使用者按壓鍵盤上預先設定快速開啟遊戲G的按鍵。
處理器150依據遊戲進行的遊戲進度而將第一儲存器110中對應遊戲檔案儲存到第二儲存器130中(步驟S330)。具體而言，由表(1)的實驗結果可知，場景載入時間與儲存裝置的響應時間相關(即與存取速度、介面頻寬相關)。若改由對存取速度較快的儲存裝置存取遊戲檔案GF1~GFn，將能相較於存取速度較慢的儲存裝置，更快載入場景或關卡所需要的遊戲檔案GF1~GFn。此外，雖然某一遊戲G的所有遊戲檔案GF1~GFn可全部暫存到存取速度較快的儲存裝置，但有鑑於遊戲G的總檔案大小很大且存取速度較快的儲存裝置通常容量較小，故需善加利用儲存裝置的儲存空間。
基於前述技術思想，處理器150會讀取遊戲G的遊戲存檔紀錄以得出使用者的遊戲進度，並依據第二儲存器130的剩餘空間，將第一儲存器110所儲存遊戲存檔紀錄對應當前遊戲階段的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn儲存至第二儲存器130中。此遊戲進度可能是關卡數、完成百分比、最後記錄位置、最後記錄時間等。而處理器150是先找出此遊戲進度對應遊戲素材或相關檔案(即，遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn)的檔案或資料夾路徑，再比對當前遊戲階段的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn是否超過第二儲存器130的剩餘空間。若未超過剩餘空間，則處理器150將這些遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn自第一儲存器110中複製到第二儲存器130，並進一步評估是否尚有剩餘空間可將接續遊戲階段的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn預先儲存在第二儲存器130。此接續遊戲階段則是在當前遊戲階段之後，例如，當前遊戲階段是第3關卡，而接續遊戲階段是第4、5關卡(接續遊戲階段的數量可依據需求或剩餘空間而改變)。另一方面，若超過剩餘空間，則處理器150會將重要/必要/優先載入的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn先複製到第二儲存器130。
接著，處理器150存取第二儲存器130所儲存的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn以接續遊戲G的遊戲進度(步驟S350)。具體而言，原先，處理器150反應於遊戲G之執行，將會自第一儲存器110載入對應遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn到系統記憶體。而本發明實施例的處理器150已將遊戲進度對應的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn暫存到第二儲存器130，因此處理器150即可改變為直接自第二儲存器130載入對應遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn，以加速載入這些遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn。
另值得注意的是，為了有效利用儲存空間，本發明實施例採用循環錄影對檔案管理的概念。反應於當前遊戲階段之結束或其部分遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn已載入，處理器150可自第二儲存器130存取接續遊戲階段或當前遊戲階段尚未載入的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn，並將第二儲存器130中當前遊戲階段的已載入或完成的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn刪除。藉此，第二儲存器130即有空間可再接續儲存其他遊戲階段的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn。
需說明的是，前述是關於遊戲G開啟階段的載入行為，而在遊戲G執行的過程中，處理器150會持續監控遊戲G的遊戲進度，並判斷遊戲G即將或未來可能進行的遊戲階段。例如，處理器150讀取自動儲存的遊戲存檔，或者偵測當前關卡或場景。處理器150可依據第二儲存器130的剩餘空間，對即將或未來可能進行的遊戲階段對應的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn預先儲存到第二儲存器130。接著，處理器150即可對第二儲存器130預先儲存的遊戲檔案GF1、GF2…及/或GFn進行存取，以接續遊戲進度。
為了讓讀者更加理解本發明精神，以下再另舉一實施例說明。圖4是依據本發明一實施例之電腦系統100的系統架構圖。請參照圖4，電腦系統100更包括系統記憶體420(例如，DRAM)、顯示卡440(不限制傳輸介面)及顯示器460(例如，LCD、LED顯示器、OLED顯示器等)。於本實施例中，第一儲存器110是硬碟430，而第二儲存器130是Optane記憶體410。
Optane記憶體410是採用3D Xpoint 為傳輸媒介，其響應時間已相當接近DRAM，且是一種高速儲存媒體。Optane 記憶體410在電腦系統100中的定位類似於快取(Cache)。藉由此Optane 記憶體410可用來加速較慢的硬碟430，使得搭載硬碟430的電腦系統100也能夠有如同SSD的使用效能。只要電腦系統100的檔案被Optane記憶體410所暫存，其優異的響應表現將能夠有效提升使用者感受。
而Optane記憶體410的加速方式可分為區塊快取(Block Cache)、最高存取內容(Top Accessed Content)、及使用者釘選檔案(User Pinned Files)。其中，區塊快取係藉由Optane記憶體410自身的演算法來計算使用者的使用習慣(例如，命中率/觸擊率(Hit Rate))，並暫存演算法認為對使用者重要的資料。最高存取內容則是Optane演算法已預先設定要加速的系統檔案(例如，微軟(Windows)系統開關機的Hiberfil、系統分頁檔Pagefile等等)。而使用者釘選檔案則是可依據需求而釘選所需要加速的檔案(可以是應用程式或是資料夾路徑)，使得檔案能夠在第一次使用就能夠帶給使用者100%加速的感受(相較於區塊快取加速可能要超過兩次以上)。
圖5是區塊快取及檔案釘選加速的比較圖。請參照圖5，由於區塊快取功能需要透過演算法來計算各檔案被使用者所使用的命中率/觸擊率，因此檔案一定不會立即被100%加速(檔案不會完全暫存到Optane記憶體410)。採用區塊快取加速511將需要等到遊戲被執行第13次才會被100%加速，而採用檔案釘選加速513則是遊戲第一次運行就能夠有100%加速(即，指定的檔案馬上完全暫存到Optane記憶體410)。圖5的實驗為檔案被連續13次開啟才能夠100%加速，完全不適用於一般使用者行為(一般使用者行為應該還會摻雜其他使用情境，例如，上網、文書處理等等)。此外，由表(2)可得出檔案釘選與區塊快取對於總場景載入時間的差異，而檔案釘選的載入時間相當接近採用RAM DISK。由此得知，如果能夠有效的運用使用者釘選功能，以加速對使用者而言真正需要被加速的檔案，則將讓使用者獲得更佳的使用體驗。 表(2)
Figure 107135015-A0304-0002
此外，由於現今的大型遊戲動輒40或50GB以上，而市面上所販售Optane記憶體410的大小只有16GB/32GB/64GB，且Optane記憶體410的儲存空間至少還會區分成檔案釘選區411及區塊快取區413，以分別供使用者釘選檔案、及區塊快取功能使用。最後，Optane記憶體410中可用於檔案釘選的空間(即，檔案釘選區411)大概只佔全部容量的1/4，恐不足以加速整個遊戲的檔案。
而本發明實施例將著重於如何加速全部的遊戲檔案GF，使得使用者在執行遊戲G的過程中能夠都有100%的加速效果。請返回圖4，處理器150可背景或前景運行的存取控制程式483來讀取遊戲G的遊戲存檔記錄，並找出此遊戲進度所對應遊戲檔案GF(例如，素材)的檔案路徑或資料夾路徑。處理器150再透過儲存器驅動程式481，而依據檔案釘選區411的剩餘空間將遊戲紀錄檔對應當前遊戲階段的遊戲檔案GF(例如，當前關卡S2)以及接續遊戲階段(之後可能會訪問到)的遊戲檔案GF(例如，下一個關卡S3或下下個關卡S4，並依檔案釘選區411之剩餘空間而調整)的檔案路徑或資料路徑預先釘選到檔案釘選區411，以將遊戲進度對應的遊戲檔案GF儲存到檔案釘選區411。
而在當前遊戲階段結束(例如，目前關卡通關)之後，處理器150可將已結束/完成/通關的遊戲檔案GF從檔案釘選區411刪除，並且將接續遊戲階段所需要的遊戲檔案GF釘選到檔案釘選區411。藉此，能夠突破檔案釘選區411所存在有限空間的限制，並有效的利用檔案釘選區411，更使得使用者在遊戲過程中都能夠獲得100%的加速。
本發明的另一實施例提出一種電腦程式產品，用以執行上述遊戲載入方法的各個步驟(圖3~圖5所示實施例)。此電腦程式產品包括多個程式指令，且電腦系統100中的處理器150載入並執行這些程式指令之後，可完成上述的遊戲載入方法以及實現電腦系統100的功能。
綜上所述，本發明實施例的電腦系統、其遊戲載入方法及電腦程式產品，透過偵測使用者執行遊戲的遊戲進度，預先幫使用者加速(遊戲檔案暫存到較高存取速度之儲存器)接續可能會訪問到的資料(關卡)(這些資料可能是關卡所需的影像、音樂、樣板等)。此外，本發明實施例更刪除使用者已經通關的遊戲素材，以騰出足夠的空間放置後續所需加速的檔案。藉此，可有效改善遊戲場景載入時間，從而提升使用者的遊戲體驗。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電腦系統110:第一儲存器130:第二儲存器150:處理器S310~S350:步驟410:Optane記憶體411:檔案釘選區413:區塊快取區420:系統記憶體430:硬碟440:顯示卡441:影像記憶體443:晶片460:顯示器481:儲存器驅動程式483:存取控制程式G:遊戲GF、GF1~GFn:遊戲檔案S1~S6:關卡511:區塊快取加速513:檔案釘選加速
圖1是習知電腦系統的硬體架構。 圖2是依據本發明一實施例之電腦系統的元件方塊圖。 圖3是依據本發明一實施例之遊戲載入方法的流程圖。 圖4是依據本發明一實施例之電腦系統的系統架構圖。 圖5是區塊快取(block cache)及檔案釘選(pinning)加速的比較圖。
S310~S350:步驟

Claims (10)

  1. 一種電腦系統，包括： 一第一儲存器，儲存一遊戲的多個遊戲檔案； 一第二儲存器，其存取速度比該第一儲存器快；以及 一處理器，耦接該第一儲存器及該第二儲存器，且該處理器執行該遊戲，依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到該第二儲存器中，並存取該第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續該遊戲的遊戲進度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電腦系統，其中該處理器讀取該遊戲的遊戲存檔紀錄以得出該遊戲進度，並依據該第二儲存器的剩餘空間將該遊戲存檔紀錄對應當前遊戲階段及接續遊戲階段的遊戲檔案儲存至該第二儲存器，其中該接續遊戲階段在該當前遊戲階段之後。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電腦系統，其中反應於該當前遊戲階段之結束，該處理器自該第二儲存器存取該接續遊戲階段的遊戲檔案，並將該第二儲存器中該當前遊戲階段的遊戲檔案刪除。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電腦系統，其中該第二儲存器係一3D Xpoint記憶體，且該3D Xpoint記憶體經組態有一檔案釘選(pinning)區，而該處理器依據該遊戲進行的遊戲進度釘選對應遊戲檔案的檔案路徑或資料夾路徑，以將該遊戲進度對應的遊戲檔案儲存到該檔案釘選區。
  5. 一種遊戲載入方法，適用於一電腦系統，其中該電腦系統包括一第一儲存器，該第一儲存器儲存一遊戲的多個遊戲檔案，而該遊戲載入方法包括： 提供一第二儲存器，其中該第二儲存器的存取速度比該第一儲存器快； 執行該遊戲； 依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到該第二儲存器中；以及 存取該第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續該遊戲的遊戲進度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的遊戲載入方法，其中依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到該第二儲存器中的步驟包括： 讀取該遊戲的遊戲存檔紀錄以得出該遊戲進度；以及 依據該第二儲存器的剩餘空間將該遊戲存檔紀錄對應當前遊戲階段的遊戲檔案預先儲存至該第二儲存器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的遊戲載入方法，其中依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到該第二儲存器中的步驟包括： 依據該第二儲存器的剩餘空間將該遊戲存檔紀錄對應接續遊戲階段的遊戲檔案預先儲存至該第二儲存器，其中該接續遊戲階段在該當前遊戲階段之後。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的遊戲載入方法，其中存取該第二儲存器所儲存的遊戲檔案的步驟包括： 反應於該當前遊戲階段之結束，自該第二儲存器存取該接續遊戲階段的遊戲檔案；以及 將該第二儲存器中該當前遊戲階段的遊戲檔案刪除。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的遊戲載入方法，其中該第二儲存器係一3D Xpoint記憶體，且該3D Xpoint記憶體經組態有一檔案釘選區，而依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到該第二儲存器中的步驟包括： 依據該遊戲進行的遊戲進度釘選對應遊戲檔案的檔案路徑或資料夾路徑，以將該對應遊戲檔案儲存到該檔案釘選區。
  10. 一種電腦程式產品，經由一電腦系統之處理器載入程式以執行： 反應於該電腦系統之第一儲存器所儲存的遊戲之執行，依據該遊戲進行的遊戲進度而將該第一儲存器中對應遊戲檔案儲存到一第二儲存器中，其中該第二儲存器之存取速度比該第一儲存器快；以及 存取該第二儲存器所儲存的遊戲檔案以接續該遊戲的遊戲進度。
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