Các công nghệ bộ nhớ trong hiện nay: không phải mọi ổ đặc đều giống nhau

Trong bài này mình tổng hợp những công nghệ sử dụng làm bộ nhớ trong cho laptop, smartphone, tablet. Chúng ta sẽ bắt đầu bằng HDD, một công nghệ lâu đời nhưng vẫn còn được sử dụng vì giá thấp và dung lượng cao, cho đến SSD tốc độ cao hơn, rồi cả những công nghệ thường dùng trong thiết bị di động như eMMC và UFS nữa. Mời anh em theo dõi để biết được chiếc máy mình đang xài hoặc sắp mua dùng công nghệ gì, ưu nhược ra sao nhé.

Tóm tắt ngắn gọn:

• HDD: ổ đĩa cứng dùng phiến đĩa và đầu kim, rẻ, dung lượng cao, kém bền và tốc độ chậm
• SSD: ổ đặc dùng chip nhớ, đắt, dung lượng thấp, tốc độ rất nhanh, bền bỉ
• eMMC: dùng chip nhớ, chậm hơn SSD, rẻ hơn, tiết kiệm điện
• UFS: dùng chip nhớ, nhanh tiệm cận hoặc bằng SSD, đắt hơn eMMC, tiết kiệm điện
• Intel Optane: dùng chip nhớ, có tính năng của SSD + RAM, hiện dùng làm cache

Loại ổ lưu trữ vừa rẻ tiền vừa có dung lượng cao là đây. Sử dụng các phiến đĩa và đầu kim để đọc dữ liệu, HDD đã có mặt trên máy tính hàng chục năm nay và tới giờ vẫn còn tiếp tục được dùng như một giải pháp bộ nhớ trong giá tốt cho cả laptop lẫn desktop. Những ổ cứng di động giờ có thể chứa tới 1TB, 2TB và hơn thế nữa nhờ sự ra đời của các công nghệ sản xuất mới cho phép tăng mật độ lưu trữ trên mỗi phiến đĩa.

Nhược điểm của HDD là tốc độ đọc ghi chậm hơn so với các ổ SSD do đầu kim phải di chuyển vật lí đến sector và track cần thiết mới, mà tốc độ di chuyển vật lý như thế này làm sao so được với tốc độ của dòng điện chạy trong các con chip của SSD. Hơn nữa, do có nhiều bộ phận chuyển động nên HDD có nguy cơ bị hỏng hóc cao hơn, đặc biệt là khi ổ đang chạy mà bạn cầm máy lên đột ngột hay lỡ làm rơi máy. Nhiều anh em hẳn đã từng "dính đạn" vì laptop còn chạy mà đã cất máy vào balo mang đi, một lúc sau mở lên mới tá hỏa vì ổ cứng lỗi.

Một cái tên thường được nhắc đến nhiều thứ hai sau HDD. Thay vì các phiến đĩa và đầu kim, SSD sử dụng những con chip NAND Flash để lưu dữ liệu. Những con chip này thực chất là một tập hợp các ô nhớ (memory cell), dữ liệu sẽ được ghi vào các ô này và chúng sẽ nằm yên trên đó ngay cả khi đã ngắt điện chứ không bị mất đi như chip trên RAM. Ngoại hình của SSD loại gắn trong máy tính nhìn sơ qua khá giống với HDD (2,5" form factor), sau này người ta phát triển thêm những ngoại hình khác cho SSD để phù hợp hơn với laptop mỏng nhỏ nhẹ, ví dụ như loại card SSD gắn qua cổng M.2 hay PCIe chẳng hạn. Ngoài chip nhớ, SSD còn được trang bị một bộ điều khiển (controller), trong đó chứa phần mềm (firmware) được tối ưu cẩn thận để tăng tốc độ ghi dữ liệu, giảm lượng điện tiêu thụ và dọn dẹp "rác" trong các ô nhớ thông minh.

Như đã nói ở trên, do sử dụng chip nhớ nên tốc độ đọc ghi của SSD cực kì nhanh, đạt tới vài trăm MB hay cả GB mỗi giây là chuyện không quá ngạc nhiên, đồng nghĩa với việc bạn sẽ khởi động máy nhanh hơn, mở app nhanh hơn, mở file cũng nhanh hơn, copy file giữa các thư mục cũng tốn ít thời gian hơn. SSD cũng không có bất kì bộ phận chuyển động nào cả nên nó chịu sốc rất tốt. Chiếc máy tính của bạn đang chạy mà bạn cầm lên quay vòng vòng cũng không sao cả.


Bù lại, giá của SSD giờ vẫn đắt hơn so với HDD. Ví dụ, một ổ SSD 128GB dùng chuẩn 2,5" cổng SATA 3 có giá chính hãng tại Việt Nam vào khoảng 1,3 triệu đồng, trong khi với cùng số tiền này bạn đã sắm được một ổ HDD tới 1TB rồi. Một số máy tính có sẵn SSD cũng có giá đắt, và càng lựa chọn ổ dung lượng cao thì giá tiền chênh lệch càng lớn hơn.

Để giải quyết vấn đề quá đắt của SSD, các hãng như Western Digital, Seagate, Toshiba có đưa ra giải pháp ổ SSHD, tức là lai giữa SSD và HDD. Một ổ HDD 1TB khi đó sẽ có thêm một SSD nhỏ chừng 32GB hoặc 64GB để chứa phần mềm và hệ điều hành, những thứ khác vẫn lưu trên ổ cứng như thường. Bằng cách này bạn vừa có được tốc độ chạy app nhanh, vừa có nhiều không gian lưu trữ và giá cũng giảm đi. Tuy nhiên, nếu so với một ổ SSD thuần thì tốc độ của SSHD vẫn chưa bằng.



MultiMediaCard (MMC) là một chuẩn thẻ nhớ giống như thẻ SD, và đã từng có thời hai chuẩn thẻ này cạnh tranh khốc liệt với nhau trước khi MMC đi vào dĩ vãng và SD lên thống trị. Ngày nay người ra không còn quan tâm nhiều tới MMC nữa, tuy nhiên cấu hình MMC nhúng (embedded MMC - eMMC) để làm bộ nhớ trong thì vẫn còn được tiếp tục phát triển.

Về cơ bản, eMMC cũng là một tập hợp các chip nhớ giống như SSD. Tuy nhiên, loại chip dùng cho eMMC thường có giá rẻ hơn nhằm giảm giá thành nên tốc độ không được nhanh như chip nhớ cao cấp dùng cho SSD. eMMC cũng có một bộ điều khiển, tuy nhiên firmware của nó rất đơn giản và không có nhiều sự tối ưu như firmware dành cho SSD vì nhà sản xuất cần tiết kiệm chi phí nghiên cứu. Đây cũng là một nguyên nhân nữa khiến eMMC không thể nhanh bằng SSD, cũng giống như việc một cái thẻ SD chẳng thể nào đọ được với SSD vậy.

Bù lại, eMMC là một giải pháp lưu trữ rất tốt dành cho những chiếc laptop, smartphone và tablet giá thấp. Ngày nay bạn sẽ thường thấy eMMC trong các điện thoại Android, tablet giá rẻ chạy Windows Android cũng như trong các laptop ChromeOS tầm 199$-299$. Ít nhất thì nó cũng nhanh bằng hoặc hơn so với HDD trong khi bền bỉ hơn, và có khả năng tiết kiệm điện rất cao. Theo Hiệp hội JEDEC, nơi quản lý các cấu hình tiêu chuẩn của chip nhớ, thì eMMC bản mới nhất đang là 5.1.



Universal Flash Storage cũng là một chuẩn dành cho bộ nhớ flash, nó cũng được sinh ra bởi JEDEC và cấu hình mới nhất chính thức được phát hành tính đến thời điểm viết bài này là 2.1. Nếu như eMMC dành cho thiết bị giá rẻ không đòi hỏi quá cao về tốc độ thì UFS ngược lại, nó sinh ra để phục vụ cho "các ứng dụng di động và hệ thống điện toán cần hiệu năng mạnh với mức độ tiết kiệm cao". UFS 2.1 đang được sử dụng trên Galaxy S8, HTC U11, OnePlus 5, nói chung là các dòng điện thoại flagship và chủ yếu là có giá cao.

Nhưng cũng có một số thiết bị có thể dùng cả UFS lẫn eMMC tùy theo nhà sản xuất đang có linh kiện gì trong tay lúc đó. Ví dụ, Huawei P10 được phát hiện là dùng cả chip nhớ UFS 2.1, 2.0 và eMMC 5.1 với tốc độ đọc / ghi giảm dần theo thứ tự.


Việc UFS sở hữu tốc độ rất nhanh sẽ rất có lợi khi chạy các app càng ngày càng lớn (tức là app chạy nhanh và mượt hơn), hỗ trợ ghi dữ liệu video 4K xuống nhanh hơn, dữ liệu hình ảnh phục vụ cho chức năng AR, VR cũng được truy xuất nhanh chóng hơn. UFS vẫn sẽ tồn tại song song với eMMC vì giá của các chip nhớ UFS 2.1 vẫn còn khá cao.

Đây là một công nghệ mới nổi trong thời gian gần đây kết hợp cả RAM và SSD vào chung một module. Ở thời điểm hiện tại các module nhớ Intel Optane có tốc độ nhanh hơn so với SSD cơ bản nên được xài để làm bộ nhớ đệm cache, nhưng trong tương lai Intel hứa hẹn sẽ cho ra đời những ổ SSD với tốc độ gần bằng RAM luôn trong khi giá lại không quá đắt. Nói cách khác, bạn sẽ có dung lượng RAM lớn hơn và máy tính sẽ gọn gàng hơn do 1 module có thể phục vụ chức năng của cả hai món. Một điểm mới của Optane đó là nó dùng các chip nhớ với các ô nhớ được chồng lên nhau theo chiều dọc, gọi là 3D Vertical NAND giúp tăng dung lượng lưu trữ mà không làm tăng diện tích của module bộ nhớ. Công nghệ 3D NAND cũng bắt đầu được áp dụng cho nhiều ổ SSD cao cấp.