Tìm hiểu về bộ nhớ Optane của Intel

Trong quá trình tìm kiếm, nghiên cứu để tạo ra những chiếc máy tính có tốc độ xử lý nhanh hơn, Intel đã liên tục giới thiệu những nâng cấp mới trong sản phẩm của mình nhằm thử nghiệm và kiếm thêm tiền từ khách hàng doanh nghiệp và những người đam mê công nghệ. Một trong số những công bố ấn tượng nhất của Intel là bộ nhớ Optane, được tung ra cùng với bộ vi xử lý Core thế hệ thứ 7.

• Tự thiết lập một máy tính cho riêng mình - Phần 1: Chọn phần cứng

Optane là gì?

Optane dựa trên công nghệ gọi là 3D Xpoint chứ không phải chip NAND flash hoặc DRAM, cung cấp năng lượng cho SSD hoặc bộ nhớ hệ thống điển hình. Mục đích ban đầu của Optane là dùng làm bộ nhớ cache tốc độ cao để lưu trữ cơ học chậm hơn, nhưng nó hiện thích hợp để sử dụng làm bộ nhớ với dung lượng cao hơn. Optane ban đầu được phát hành ở dạng M.2 80mm dung lượng nhỏ 16, 32 và 64GB, nhưng sau đó đã được cập nhật để bao gồm ổ lên đến 1,5TB.

Trước đây, Optane bị giới hạn trong các nền tảng mới của Intel, nhưng giờ đây nó đã có sẵn trên nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm cả CPU AMD. Ví dụ, Optane có thể là một lựa chọn tuyệt vời cho máy trạm Threadripper tiếp theo của bạn.

Bạn có thể tìm hiểu thêm về công nghệ 3D NAND tại đây: Bộ nhớ và lưu trữ 3D NAND là gì?

Optane không là gì?

Bộ nhớ Optane không phải là loại bộ nhớ máy tính truy cập ngẫu nhiên thông thường hay RAM. Và nó không phải là công nghệ đang được sử dụng cho những công cụ lưu trữ bạn vẫn thấy, cũng chưa phải được tạo ra cho cấp độ của người dùng bình thường. Thay vào đó, đối với người dùng bình thường, Intel cung cấp mô-đun M.2 Optane có dung lượng 16GB và 32GB, có thể làm việc như một bộ nhớ đệm, nối giữa RAM và ổ cứng, cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn giữa bộ nhớ, ổ cứng, bộ xử lý. Nhờ đó, làm tăng tốc độ xử lý cho người dùng cuối, đặc biệt là khi kết hợp với phần mềm bộ nhớ đệm (giúp lưu trữ thông tin một cách thông minh trên ổ đĩa Optane) để phục hồi (retrieval) gần như tức thì.

Hãy tưởng tượng rằng bộ nhớ Optane giống như bộ siêu tăng áp cho những động cơ chạy bằng xăng thông thường: nó không phải là bộ phận thiết yếu để khiến động cơ làm việc, nó không thay thế bất kỳ bộ phận nào hiện có, nó chỉ đơn giản là làm cho cả hệ thống chạy nhanh hơn thôi.

Ý tưởng sử dụng một phần nhỏ của bộ nhớ flash siêu nhanh để tăng cường hiệu suất cho ổ lưu trữ chính không phải là mới. Trong thực tế, Optane về cơ bản là thế hệ tiếp theo của công nghệ phản hồi thông minh (Smart Response Technology (SRT)) mà Intel tạo ra. SRT có thể sử dụng các SSD giá rẻ, dung lượng thấp để lưu trữ dữ liệu dưới dạng cache cho những ổ cứng lưu trữ thông thường, có dung lượng lớn nhưng tốc độ chậm. Sự khác biệt là Optane sử dụng bộ nhớ do Intel sản xuất và bán, cùng với phần cứng và phần mềm đặc biệt trên bo mạch chủ tương thích.

Intel Optane hoạt động như thế nào?

Với chip 3D Xpoint, Optane có thể đạt được sự cân bằng hiệu suất thú vị giữa SSD NVMe điển hình và RAM hệ thống. Hầu hết mọi người đều biết rằng bộ nhớ hệ thống nhanh và nhạy hơn nhiều so với ổ SSD thông thường, đặc biệt là nhanh hơn ổ cứng HDD. Tuy nhiên, bộ nhớ hệ thống rất dễ biến đổi (volatile), có nghĩa là khi mất điện, tất cả thông tin được lưu trữ ở đó sẽ biến mất.

Các chip 3D Xpoint của Optane nằm ở đâu đó giữa RAM và SSD NVMe, chúng phản hồi nhanh hơn nhiều so với SSD trung bình, nhưng không bằng RAM. Với Optane, tất cả đều không khả biến (non-volatile), vì vậy chúng lưu trữ thông tin giống như SSD. SSD NVMe tốt hơn nhiều cho các hoạt động tuần tự, như đọc và ghi nhiều dữ liệu vào ổ cùng một lúc, nhưng đối với các tác vụ truy cập ngẫu nhiên, Optane mới thực sự chiếm ưu thế.

Điều này là do thước đo hiệu suất mà bạn không thường nghe nói đến - IOPS (Input/Output Operations per Second). Chỉ số này đo lường khả năng truy cập ngẫu nhiên của thiết bị lưu trữ, chỉ số này cho thấy khả năng đáp ứng của hệ thống nhiều hơn một chút khi sử dụng desktop thông thường.

Hãy xem một ví dụ trong thế giới thực.

“Ông hoàng” của ổ SSD PCIe 3.0 NVMe ở thời điểm hiện tại là dòng Samsung 970 Evo. Một trong những ổ này tự hào có khả năng đọc tuần tự là 3400MB và ghi tuần tự khoảng 2500MB ở mức tối đa 1TB, nhưng nó phụ thuộc một chút vào dung lượng của bạn. Ngược lại, một ổ Optane tương đương chỉ có số lần đọc tuần tự là 2600MB và lần ghi tuần tự là 2200MB.

Tuy nhiên, khi xem xét IOPS, 970 Evo đạt được tối đa 500.000 IOPS ghi ngẫu nhiên và 450.000 IOPS đọc ngẫu nhiên ở độ dài hàng đợi là 32 (độ dài hàng đợi - queue depth - là số hoạt động đang chờ xử lý cho một volume nhất định. Độ dài hàng đợi càng thấp, IOPS càng thấp); 15.000 IOPS ghi ngẫu nhiên và 50.000 IOPS đọc ngẫu nhiên ở độ dài hàng đợi 1.

Optane đo được ở mức 575.000 IOPS ghi ngẫu nhiên và 550.000 IOPS đọc ngẫu nhiên ở độ dài hàng đợi là 16, ngay cả trên các ổ dung lượng nhỏ, trước đây hoạt động kém hơn về vấn đề này. Thực tế là việc Optane có thể làm tốt hơn 970 Evo ở độ dài hàng đợi thấp như vậy là điều không thể tin được.

Tuy nhiên, hiệu suất này cũng đi kèm với một mức giá. Một chiếc Evo 1TB 970 từ Samsung sẽ chỉ tiêu tốn của bạn khoảng $130, trong khi Optane 960GB 905p tương đương có giá khởi điểm khoảng $1262. Những ổ nhỏ hơn có giá hợp lý hơn một chút, chẳng hạn như phiên bản 380GB của 905p có giá khoảng $505 (110 MM M.2), nhưng có thể sẽ không phù hợp với hầu hết các bo mạch chủ không được sản xuất trong vòng 3 năm qua.

Optane đang được sử dụng để làm gì?

Mặc dù Optane dành cho người dùng phổ thông bị giới hạn trong những mô-đun M.2 siêu nhanh, nhưng Intel đã bắt đầu bán ổ cứng lưu trữ Optane cho các trung tâm dữ liệu của doanh nghiệp, mang thành phần bộ nhớ đắt đỏ nhưng có tốc độ siêu nhanh này đến với những máy chủ quan trọng. Hiện tại, chỉ có những ổ cứng lưu trữ Optane phiên bản doanh nghiệp với dung lượng 375GB, gắn trực tiếp vào khe PCI Express và được bán với giá hàng ngàn đô la cho các khách hàng là doanh nghiệp. Như vậy, có thể thấy rằng Optane không phải là một khoản đầu tư khôn ngoan cho các khách hàng cá nhân hay những người muốn tự lắp ráp máy tính.

• 8 lời khuyên khi bạn muốn tự lắp ráp máy tính

Intel đã bày tỏ rằng những ổ cứng lưu trữ có Optane, cả trong dòng sản phẩm M.2 và dạng SSD 2.5 inch chuẩn sẽ được sản xuất cho những người dùng bình thường, nhưng đó là trong tương lai gần, chưa phải bây giờ.

Có thể sử dụng bộ nhớ Optane thay cho DRAM hay ổ SSD không?

Không. Các mô-đun Optane M.2 bản 16GB và 32GB hiện đang được bán cho người dùng phổ thông không có các chức năng như một bộ nhớ máy tính chính thức, và chúng không thể thay thế ổ đĩa lưu trữ trên máy.

Optane làm máy tính nhanh hơn như thế nào?

Theo tài liệu mà Intel cung cấp, việc bổ sung mô-đun bộ nhớ Optane M.2 vào bo mạch chủ có thể làm tăng tổng hiệu suất lên 28%, tăng 1400% tốc độ khi truy cập vào dữ liệu cho các ổ cứng cũ và độ phản hồi tăng gấp 2 lần cho mọi tác vụ thường xuyên được thực hiện trên máy.

Những con số này được đưa ra dựa trên một loạt các điểm chuẩn - benchmark, SYSmark 2014 SE Responsiveness và PCMark Vantage HDD Suite, vì vậy chúng khá tin cậy. Phần cứng được Intel sử dụng để kiểm tra những thông số trên không phải là những phần cứng đang đứng đầu, đó là: bộ vi xử lý Core i5-7500, 8GB bộ nhớ DDR-2400 và 1TB ổ cứng thông thường với tốc độ 7200RPM.

Anandtech đã làm một loạt các điểm chuẩn chuyên sâu hơn sử dụng cùng một thử nghiệm SYSmark 2014. Họ phát hiện ra rằng việc kết hợp một mô-đun bộ nhớ Optane với một ổ cứng quay thông thường có thể làm tăng hiệu năng của hệ thống, trong một số trường hợp còn hơn cả một ổ SSD. Trong mọi trường hợp, hiệu suất đạt được gần bằng với ổ SSD. Dựa trên những phát hiện này, có thể kết luận rằng Optane lý tưởng cho những ai muốn sử dụng một ổ cứng HDD với dung lượng lưu trữ lớn trên máy tính hơn là SSD nhanh nhưng dung lượng thấp hơn.

Optane có nhược điểm không?

Các mô-đun Optane có giá tương đối rẻ (50USD cho thẻ M.2 16GB và 100USD cho bản 32GB, tại thời điểm viết bài) nên có vẻ như nó có thể phổ biến đến mọi người dùng. Không, hãy nhớ rằng, bạn cần bộ vi xử lý thế hệ thứ 7 mới nhất và bo mạch chủ tương thích để có thể sử dụng nó. Hơn nữa, dù Intel quảng cáo là Optane có thể tăng hiệu suất cho các tác vụ, ứng dụng, nhưng cải thiện đáng kể nhất chỉ đến với những máy tính đang dùng ổ cứng quay, không phải loại SSD đang ngày càng phổ biến. Hệ thống có Optane cũng sẽ ngốn điện hơn.

Thế nếu là hệ thống kết hợp, sử dụng SSD như một ổ đĩa chứa hệ điều hành chính và ổ đĩa cứng dung lượng lớn để lưu trữ file thì sao? Rất tiếc, Optane chỉ hoạt động với ổ đĩa chứa hệ điều hành chính và thậm chí chỉ với phân vùng chính. Bạn có thể lắp bộ nhớ Optane vào máy tính để bàn sử dụng cả SSD và HDD, nhưng nó sẽ không cải thiện tốc độ của ổ cứng lưu trữ thứ cấp. Thay vào đó, bạn nên đầu tư vào RAM hoặc mua một ổ SSD lớn hơn sẽ có hiệu quả nhiều hơn.

Optane yêu cầu phần cứng như nào?

Chip Intel thế hệ Core thứ 7: Core i3, i5, i7 với số model trong định dạng 7XXX.

Bo mạch chủ tương thích, có Intel chipset hỗ trợ Optane và ít nhất một khe cắm mở rộng cho M.2. Bo mạch chủ không nhất thiết phải là Intel, các bo mạch chủ tương thích bao gồm: ASUS, Asrock, Biostar, ECS, EVGA, Gigabyte, MSI và SuperMicro. Chúng có kích thước từ mini-ITX đến ATX, vì thế bạn cũng có khá nhiều lựa chọn.

Optane làm việc với bất kỳ mô-đun RAM, ổ cứng, card đồ họa nào tương thích với bo mạch chủ. Hiện tại, Optane chưa được bán cho dòng laptop, và chỉ tương thích với Windows 10. Trong tương lai loại máy và hệ điều hành có thể sẽ được mở rộng hơn.

Ai cần Optane?

Nói chung, nếu có khả năng mua Optane, bạn nên cài đặt hệ điều hành của mình trên đó. Hiệu suất đọc và ghi ngẫu nhiên thực sự đáng kinh ngạc và nó cải thiện đáng kể khả năng phản hồi của hệ thống. Tuy nhiên, nếu bạn không đủ tiền mua Optane, thì một ổ SSD NVMe chất lượng cao như 970 Evo vẫn là một lựa chọn thực sự tuyệt vời.

Hy vọng bài viết giúp bạn hiểu thêm phần nào về Optane.