Intel Optane Memory: “cứu cánh” cho HDD?

Được quảng bá rằng bộ nhớ Intel Optane Memory sẽ tạo ra một cầu nối giữa CPU và ổ lưu trữ HDD để mang lại trải nghiệm máy tính thông minh, đáng kinh ngạc? Có thật thế không?

Sau ổ SSD hàng đầu Optane DC P4800X dành cho phân khúc doanh nghiệp, Intel tiếp tục giới thiệu sản phẩm mới theo thương hiệu Optane: thanh nhớ Intel Optane Memory với 2 bộ dung lượng 16GB hoặc 32GB. Đây là loại thiết bị nhỏ gọn, không dùng để thay thế bộ nhớ RAM mà dùng để làm bộ đệm tăng tốc độ truy cập ứng dụng cho các giải pháp lưu trữ dựa trên giao diện SATA (như HDD, SSD hay SSHD) ở phân khúc người dùng cá nhân.

Công nghệ Intel Optane - 3D XPoint

Optane là thương hiệu của Intel dùng cho các dòng sản phẩm sử dụng công nghệ bộ nhớ 3D XPoint, bao gồm thanh nhớ Optane Memory và các loại Optane SSD (cho người dùng cá nhân và khách hàng doanh nghiệp). Tiền thân của Optane là công nghệ bộ nhớ 3D XPoint do Intel hợp tác phát triển cùng với Micron. Đây là dạng bộ nhớ Non-Volatile Memory Express (NVMe), dựa trên cấu trúc xếp chồng các lớp bán dẫn theo chiều dọc để tiết kiệm không gian, tăng dung lượng và tốc độ kết nối. Do đó, 3D XPoint không phải là biến thể của bộ nhớ flash NAND - công nghệ chính đang được áp dụng đại trà để sản xuất ổ SSD hiện nay.

Trong khi bộ nhớ flash NAND, kể cả NAND cũ và 3D NAND mới, đang vấp phải nhiều vấn đề khi thu hẹp diện tích để có mật độ cao hơn, bị giới hạn về hiệu năng và độ bền khiến chi phí sản xuất tăng cao, thì 3D XPoint được kỳ vọng sẽ nhanh hơn đối thủ gấp 1.000 lần cũng như có độ bền về tác vụ ghi cao hơn cũng 1.000 lần. Còn so với DRAM thì bộ nhớ 3D XPoint được cho là có mật độ dày đặc hơn 10 lần, tương ứng sẽ rẻ hơn ở từng GB khi so sánh cùng mức dung lượng bộ nhớ. Một điểm đáng lưu ý là ngay cả khi không được cấp điện, bộ nhớ 3D XPoint vẫn có khả năng lưu trữ dữ liệu (tương tự như các thiết bị lưu trữ), chứ không mất sạch dữ liệu như bộ nhớ DRAM.

Tuy nhiên, những so sánh đó là về nguyên bản công nghệ của bộ nhớ 3D XPoint chứ không phải về hiệu suất của bộ nhớ hay ổ SSD đang có, bởi công nghệ bộ nhớ này sẽ không dự kiến thay thế hoàn toàn cho bộ nhớ flash NAND hoặc bộ nhớ DRAM trong tương lai gần. Bởi vì bộ nhớ 3D XPoint có độ trễ thấp hơn đáng kể so với bộ nhớ flash NAND nhưng chi phí lại cao hơn nhiều khi “đọ giá” ở từng GB, mặt khác, hạn chế về độ bền của 3D XPoint chưa thể là sự thay thế phù hợp cho DRAM. Vì vậy, ở giai đoạn hiện nay, bộ nhớ 3D XPoint dường như đang xen giữa DRAM và bộ nhớ flash NAND, bởi nhanh hơn flash NAND nhưng lại chậm hơn bộ nhớ DRAM.

Bộ nhớ Intel Optane Memory

Như đã nêu, Intel tung ra 2 loại thanh nhớ Optane Memory là 16GB và 32GB, sử dụng giao tiếp M.2 NVMe PCIe 3.0 x2. Giá bán lẻ tham khảo ở thị trường Việt Nam lần lượt ở mức 1,25 triệu đồng và 2,1 triệu đồng. Kích thước các thanh nhớ khá nhỏ gọn (22x80mm) và mỏng chỉ 1,5mm, trong khi trọng lượng nhẹ 40g.

Quan sát trực tiếp, người dùng có thể thấy bộ điều khiển Optane Memory nhỏ hơn nhiều so với bộ điều khiển trong SSD M.2 NVMe, và dù các thành phần được tập trung bố trí ở 1 bề mặt nhưng trên thanh nhớ còn nhiều diện tích trống. Sự khác biệt giữa 2 loại thanh nhớ Optane Memory cũng rất dễ phân biệt bởi trên thanh nhớ 16GB chỉ có 1 khối module nhớ, trong khi ở thanh nhớ 32GB thì số lượng khối module nhớ là 2.

Theo giải thích của Intel, bộ nhớ Optane Memory kết nối CPU với những loại ổ lưu trữ kết nối SATA (HDD, SSHD hoặc SSD), tạo thành bộ nhớ đệm (cache) cho ổ lưu trữ. Optane Memory có cơ chế hoạt động tương tự DRAM, nhưng không thay thế DRAM và tuyệt hơn DRAM bởi có khả năng nắm bắt những dữ liệu thường dùng, qua đó cải thiện tốc độ truy cập của hệ thống máy tính vào các ứng dụng, tăng tốc hiệu năng và khả năng phản hồi của máy tính, giúp máy tính thực thi tác vụ nhanh hơn và giảm thời gian chờ xử lý dữ liệu. Nhờ đó, bộ nhớ Optane Memory giúp máy tính giảm thời gian khởi động Windows 10, khởi chạy ứng dụng nhanh hơn, tối ưu trải nghiệm máy tính từ hoạt động tương tác truyền thông xã hội đến trải nghiệm giải trí và game của người dùng.

Giải pháp lưu trữ bộ nhớ đệm mới nhất của Intel không phải là cách để tăng hiệu suất cho các hệ thống máy tính cao cấp, bởi hãng này dự kiến tung ra loại ổ lưu trữ Optane SSD cho người dùng cá nhân vào cuối năm nay. Ở thế hệ đầu tiên, Optane Memory tập trung tăng cường hiệu năng cho những máy tính đang sử dụng ổ cứng cơ HDD, nhưng vẫn có thể được sử dụng để truy cập nhanh hơn vào các ổ SSD SATA hoặc ổ đĩa lai SSHD (dù sẽ không tiết kiệm chi phí). Mục tiêu của Intel ở thế hệ Optane Memory đầu tiên là đưa HDD lên mức hiệu năng SSD với chi phí tăng thêm khiêm tốn.

Người dùng cần lưu ý bởi hiện nay bộ nhớ Optane Memory có khá nhiều hạn chế: đòi hỏi bo mạch chủ có giao tiếp M.2 và hỗ trợ BIOS cho Optane, bo mạch chủ sử dụng chipset Intel (gồm Z270, Q270, H270, Q250, B250 và C236) và chỉ hỗ trợ bộ xử lý Intel Kaby Lake thế hệ thứ 7 (Core i3, i5 và i7, có thể hỗ trợ thêm những thế hệ mới hơn). Trong số các hệ điều hành hiện hữu thì Windows 10 64-bit là hệ điều hành được hỗ trợ duy nhất.

Do bộ nhớ Optane Memory được gắn vào giao tiếp M.2 trên bo mạch chủ nên người dùng sẽ không cần loại bỏ thiết bị phần cứng nào, nhưng thanh nhớ phải được gắn ở giao tiếp M.2 kết nối với các làn PCIe do chipset điều khiển (một số bo mạch chủ có giao tiếp M.2 không hỗ trợ Optane hoặc Rapid Storage Technology RAID). Thêm vào đó, Optane Memory hỗ trợ duy nhất ổ lưu trữ HDD/SSD cài đặt Windows (cùng các phân vùng trên ổ này).

Để thiết lập Optane Memory, người dùng chỉ cần gắn thanh nhớ vào khe M.2, cài đặt trình điều khiển, sau đó ghép nối bộ nhớ Optane Memory với ổ HDD (khởi động Windows). Khi người dùng đã cài đặt và khởi chạy, Optane Memory sẽ nhận diện và di chuyển một số tập tin ở hệ điều hành vào thanh nhớ để tăng hiệu suất. Trường hợp quyết định tháo thanh nhớ ra, người dùng cần phải bỏ ghép nối Optane Memory và HDD trước, nếu không sẽ bị mất một số dữ liệu và có nguy cơ không thể khởi động Windows. Sau lần khởi động đầu tiên, Optane Memory sẽ học hỏi, dự đoán và lưu trữ dữ liệu sẽ được yêu cầu, cung cấp khả năng truy cập nhanh vào các tác vụ có khối lượng dữ liệu lớn, thậm chí là các trò chơi. Do vậy, để phát huy tác dụng của Optane Memory, người dùng cần chạy ứng dụng thường dùng khoảng 4-5 lần thì khi đó bộ nhớ này mới thực sự tăng tốc cho HDD.

Sự hấp dẫn của Optane Memory có lẽ vẫn còn hạn chế ở thời điểm ban đầu. Theo đánh giá của chuyên trang GameSpot, bộ đôi Optane Memory và HDD chưa thể thay thế SSD do người dùng có thể phải đối phó với vấn đề tắc nghẽn bộ nhớ đệm, nhưng dù sao đi nữa thì chắc chắn rằng hiệu năng của bộ đôi vẫn nhanh hơn nhiều so với một ổ cứng tiêu chuẩn. Ít ra thì công nghệ mới của Intel cho phép người dùng khởi động máy tính nhanh hơn, làm cho hệ thống đáp ứng nhanh hơn, và các trò chơi khởi động và các ứng dụng nhanh hơn với mức chi phí tăng thêm không quá đắt.

Do đó, ở phương diện người dùng cá nhân, Intel Optane Memory là giải pháp khả thi để cải thiện tốc độ cho người đang sử dụng HDD, đặc biệt là những ai có nhu cầu dung lượng lưu trữ cao hàng TB của HDD nhưng không nhiều tiền để mua nhiều SSD. Hiện nay, giá bán Optane Memory bản 16 và 32GB cũng ngang ngửa với SSD SATA loại 120GB và 240GB, cho thấy Intel đang quyết tâm đưa hình thức Optane Memory + HDD cạnh tranh trực tiếp với SSD + HDD. Rõ ràng đây là quyết định không dễ dàng cho người dùng khi mà giá SSD dung lượng cao lại có xu hướng giảm.

Tỉnh táo trước lời quảng cáo

Optane Memory được đồn thổi như là một “cứu cánh” giúp HDD vươn tới hiệu năng của SSD, thực tế thì sao?

Test Lab tiến hành thử nghiệm với thanh nhớ Optane Memory 32GB cùng ổ HDD Seagate Baracuda 2TB bằng ATTO Disk Benchmark. Ở phép thử này, tốc độ đọc ngẫu nhiên của ổ HDD được Optane Memory tăng cường khá ấn tượng từ 170,4MB/s tăng đến 1.412,8MB/s – tức gần 8,3 lần, trong khi tốc độ ghi ngẫu nhiên tăng 1,78 lần từ 167,7MB/s lên 298,8MB/s. Thêm vào đó, thực tế kiểm chứng cho thấy sự kết hợp giữa HDD và Optane Memory giúp thời gian PC khởi động vào Windows 10 nhanh hơn hẳn chỉ tầm 10-15 giây, đồng thời tốc độ mở và tải cảnh những ứng dụng hoặc game (Adobe Photoshop, Adobe Photoshop Lightroom, Dragon Age Inquisition, Fallout 4) đều nhanh hơn từ 40% trở lên so với khi chỉ sử dụng HDD. Điều này có nghĩa là Optane Memory 32GB đã giúp ổ HDD tăng mạnh cả về khả năng đọc và ghi ngẫu nhiên. Do đó, nếu có nhu cầu sử dụng HDD hoặc đang sử dụng HDD cho máy tính chạy bộ xử lý Kaby Lake thì Optane Memory sẽ là tùy chọn nâng cấp đáng giá cho người dùng.

Tuy nhiên, nếu so tốc độ với 1 ổ SDD thông thường như SSD Kingston HyperX Savage 240GB (tốc độ đọc và ghi ngẫu nhiên đạt lần lượt là 562,7MB/s và 541,7MB/s) thì nhìn qua bộ đôi Optane Memory 32GB cùng ổ HDD Seagate Baracuda 2TB có tốc độ đọc ngẫu nhiên nhanh gấp 2,5 lần ổ SSD nhưng tốc độ ghi ngẫu nhiên lại kém gần gấp đôi (1,8 lần). Do đó, nếu người dùng cần sao chép dữ liệu thường xuyên vào ổ lưu trữ thì rõ ràng SSD vẫn có ưu thế hơn về tốc độ ghi.

Theo lý thuyết hoạt động của bộ nhớ Optane Memory, những dữ liệu cần dùng của các ứng dụng khởi chạy gần nhất sẽ được lưu vào thanh nhớ Optane Memory để hệ thống có thể lấy ra sử dụng nhanh nhất. Do đó, chỉ những ứng dụng đã có dữ liệu chứa sẵn trong thanh nhớ mới đạt tốc độ nhanh hơn lúc chỉ dùng HDD, còn nếu dữ liệu đã lưu lại bị xóa khỏi thanh nhớ (do đầy dữ liệu) thì tốc độ chạy ứng dụng sẽ “trở về” như lúc chỉ dùng HDD. Đây là điểm khác biệt so với SSD bởi SSD có tốc độ đọc và ghi ổn định “mọi lúc mọi nơi” bất kể dữ liệu lưu ở đâu.

Bởi vậy, so sánh với SSD (SATA 3) thì sự hỗ trợ của thế hệ Optane Memory đầu tiên chỉ giúp HDD tăng đáng kể tốc độ đọc ngẫu nhiên (với điều kiện dữ liệu đã lưu sẵn trong thanh nhớ), còn tốc độ ghi tuy cũng được cải thiện nhưng không đáng kể. Bởi vậy, người dùng sẽ cần lưu ý nhu cầu sử dụng để lựa chọn cho phù hợp, tránh vỡ mộng “HDD như SSD”.

Khả năng tiêu thụ điện năng và thông số độ bền của bộ nhớ Optane Memory chưa được ấn tượng lắm. Công suất hoạt động 3,5W thấp hơn nhiều SSD M.2 PCIe và đủ thấp đến nỗi việc điều chỉnh nhiệt không thành một vấn đề. Công suất nhàn rỗi 1W cũng không hấp dẫn bởi nhiều SSD M.2 NVMe cũng đạt mức này. Và bởi vì con số điện năng tiêu thụ còn phải cộng thêm phần tiêu thụ điện của ổ HDD nên cấu hình bộ nhớ đệm Optane sẽ không mang lại sự tiết kiệm điện năng.
Về thông số kỹ thuật, không có gì đáng ngạc nhiên khi thấy tốc độ đọc tuần tự thấp hơn so với các ổ SSD NVMe tốc độ cao (900MB/s cho thanh nhớ 16GB và 1.350MB/s cho thanh nhớ 32GB.)
Trong khi đó, nhiều kết quả thử nghiệm cho thấy tốc độ đọc của HDD khi kết hợp bộ nhớ Optane Memory có thể tăng gấp nhiều lần so với mức khi không kết hợp, và có thể gấp đôi so với SSD SATA (mức 500MB/s). Tuy nhiên, tốc độ ghi lại không được cải thiện đáng kể và kém hẳn SSD.

 

PC WORLD VN, 07/2017
 

Từ khóa: CPU, HDD, Hồng Linh, Intel Optane, ổ cứng, Optane Memory, ssd, SSHD