Dù SSD phát triển như vũ bão nhưng ổ cứng truyền thống HDD vẫn luôn có chỗ đứng trên thị trường nhờ giá/dung lượng tốt hơn. HDD vẫn được các hãng đầu tư phát triển, dung lượng tiếp tục tăng nhờ các công nghệ ghi từ mới hay sử dụng khí helium nhưng hiệu năng của ổ cứng cơ vẫn rất hạn chế. Seagate đang tìm cách cải tiến hiệu năng của HDD với một công nghệ có thể tăng gấp đôi tốc độ đọc/ghi gọi là Multi Actuator (đa bộ dẫn động đầu từ).
Có nhiều cách để cải tiến hiệu năng truy xuất của ổ cứng cơ. Cách đây 15 năm, Western Digital đã ra mắt nhiều phiên bản ổ HDD tốc độ 7200 rpm với dung lượng bộ đệm lớn (lúc đó là 8 MB so với chỉ 2 MB trên các ổ cứng dung lượng 80 GB). Tất cả các ổ HDD ngày nay đều được tích hợp bộ nhớ đệm nhưng bộ đệm vốn có dung lượng nhỏ chỉ giúp ổ HDD nhanh hơn đôi chút. Phương pháp tiếp cận tiếp theo là tăng tốc độ vòng quay của các phiến đĩa lên gấp đôi, tức 15000 rpm. Tốc độ vòng quay cao hơn sẽ mang lại tốc độ truy xuất nhanh hơn nhưng điều này cũng đồng nghĩa ổ cứng sẽ ồn hơn, tốn điện hơn và khó chế tạo các linh kiện bên trong có thể chịu được tốc độ vòng quay lớn.
Seagate chọn cách thứ 3 đó là thiết kế đa bộ dẫn động đầu từ (actuator). Ổ cứng cơ được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1956 và được dùng làm bộ nhớ lưu trữ cho chiếc máy tính xử lý giao dịch theo thời gian thực của IBM. Sau hơn 61 năm, cấu trúc của ổ cứng cơ vẫn có các thành phần và cơ chế hoạt động cơ bản gồm một trục quay (spindle) có gắn các phiến đĩa từ (platter). Trục quay gắn trực tiếp với mô-tơ quay của ổ cứng. Tiếp theo là đầu đọc/ghi (head) được làm bằng ferit và cuộn dây như nam châm điện.
Đầu từ được gắn trên cần hay cánh tay di chuyển (actuator arm) và trên ổ cứng sẽ có nhiều cần di chuyển, nhiều đầu đọc, mỗi cụm gắn với một phiến đĩa, bao nhiêu đĩa bấy nhiêu cần. Bộ phận này luôn di chuyển song song với các đĩa từ ở một khoảng cách nhất định và có nhiệm vụ đưa đầu từ đến vị trí chính xác trên phiến đĩa, từ mép ngoài cùng đến vùng phía trong gần trục quay để đọc/ghi từ. Cả cần di chuyển và đầu đọc đều di chuyển đồng thời do được gắn trên cùng một trục quay (actuator axis). Truyền động cho trục quay này có thể là mô-tơ điện đồng bộ hoặc cuộn cảm để tác động bằng lực từ, toàn cụm này là actuator.
Ý tưởng của Seagate không mới bởi hãng này từng thử nghiệm trong quá khứ nhưng phải tử bỏ do những thách thức về thiết kế, khiến ổ cứng nặng hơn và chi phí vật liệu cộng thêm. Như hình trên, một chiếc ổ cứng thông thường chỉ có 1 bộ actuator với nhiều actuator arm, mỗi cánh tay như vậy đi với một phiến đĩa.
Hệ thống actuator arm lớn nhất của Seagate hiện tại có 8 phiến đĩa và 16 đầu từ nhưng các đầu từ này đều được lắp trên một cấu trúc duy nhất. Trên mỗi mặt từ của phiến đĩa sẽ được chia ra thành nhiều vòng tròn đồng tâm, đây được gọi là các rãnh từ (track) nhưng chúng rất nhỏ để các đầu từ có thể tiếp cận đồng thời, từ đó hạn chế khả năng đọc/ghi tốc độ cao, đặc biệt là khi truy xuất các dữ liệu ngẫu nhiên. Thiết kế của Seagate sẽ tăng gấp đôi số lượng actuator nhưng không đổi số lượng đầu từ. Tức là thay vì chỉ một bộ actuator vận hành với 16 đầu từ thì giờ đây có 2 bộ actuator cho 16 đầu, mỗi bộ actuator sẽ có thể vận hành độc lập với nhau. Nhờ đó, đĩa cứng có thể thực hiện 2 tác vụ đọc hoặc ghi khác biệt cùng lúc hoặc thực hiện 2 lệnh song song chẳng hạn như ghi trên một đầu từ trong khi đọc bằng một đầu từ khác.
Seagate không nói công nghệ này sẽ đưa hiệu năng ổ cứng HDD lên ngang ngửa với SSD. Lý do mà hãng phải tăng hiệu năng truy xuất đó là việc tăng dung lượng ổ cứng sẽ trở nên vô nghĩa nếu bạn không thể ghi dữ liệu vào ổ trong một khoảng thời gian hợp lý. Thử hình dung nếu hệ thống của bạn duy trì tốc độ ghi 250 MB/s và bạn cần ghi đầy dữ liệu lên một chiếc ổ 20 TB thì quá trình này sẽ mất khoảng 24 giờ dưới điều kiện tốt nhất. Trong tình huống xấu hơn, tốc độ ghi sẽ giảm khi đầu từ bắt đầu ghi tại các lớp đĩa trong cùng và sẽ mất thời gian ghi hơn. Hiện tại là 2 actuator, Seagate muốn mở rộng thành 4 actuator hoạt động cùng lúc trong tương lai và hiệu năng ổ cứng cơ sẽ một lần nữa được tăng gấp đôi.
Có nhiều cách để cải tiến hiệu năng truy xuất của ổ cứng cơ. Cách đây 15 năm, Western Digital đã ra mắt nhiều phiên bản ổ HDD tốc độ 7200 rpm với dung lượng bộ đệm lớn (lúc đó là 8 MB so với chỉ 2 MB trên các ổ cứng dung lượng 80 GB). Tất cả các ổ HDD ngày nay đều được tích hợp bộ nhớ đệm nhưng bộ đệm vốn có dung lượng nhỏ chỉ giúp ổ HDD nhanh hơn đôi chút. Phương pháp tiếp cận tiếp theo là tăng tốc độ vòng quay của các phiến đĩa lên gấp đôi, tức 15000 rpm. Tốc độ vòng quay cao hơn sẽ mang lại tốc độ truy xuất nhanh hơn nhưng điều này cũng đồng nghĩa ổ cứng sẽ ồn hơn, tốn điện hơn và khó chế tạo các linh kiện bên trong có thể chịu được tốc độ vòng quay lớn.
Seagate chọn cách thứ 3 đó là thiết kế đa bộ dẫn động đầu từ (actuator). Ổ cứng cơ được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1956 và được dùng làm bộ nhớ lưu trữ cho chiếc máy tính xử lý giao dịch theo thời gian thực của IBM. Sau hơn 61 năm, cấu trúc của ổ cứng cơ vẫn có các thành phần và cơ chế hoạt động cơ bản gồm một trục quay (spindle) có gắn các phiến đĩa từ (platter). Trục quay gắn trực tiếp với mô-tơ quay của ổ cứng. Tiếp theo là đầu đọc/ghi (head) được làm bằng ferit và cuộn dây như nam châm điện.
Đầu từ được gắn trên cần hay cánh tay di chuyển (actuator arm) và trên ổ cứng sẽ có nhiều cần di chuyển, nhiều đầu đọc, mỗi cụm gắn với một phiến đĩa, bao nhiêu đĩa bấy nhiêu cần. Bộ phận này luôn di chuyển song song với các đĩa từ ở một khoảng cách nhất định và có nhiệm vụ đưa đầu từ đến vị trí chính xác trên phiến đĩa, từ mép ngoài cùng đến vùng phía trong gần trục quay để đọc/ghi từ. Cả cần di chuyển và đầu đọc đều di chuyển đồng thời do được gắn trên cùng một trục quay (actuator axis). Truyền động cho trục quay này có thể là mô-tơ điện đồng bộ hoặc cuộn cảm để tác động bằng lực từ, toàn cụm này là actuator.
Seagate không nói công nghệ này sẽ đưa hiệu năng ổ cứng HDD lên ngang ngửa với SSD. Lý do mà hãng phải tăng hiệu năng truy xuất đó là việc tăng dung lượng ổ cứng sẽ trở nên vô nghĩa nếu bạn không thể ghi dữ liệu vào ổ trong một khoảng thời gian hợp lý. Thử hình dung nếu hệ thống của bạn duy trì tốc độ ghi 250 MB/s và bạn cần ghi đầy dữ liệu lên một chiếc ổ 20 TB thì quá trình này sẽ mất khoảng 24 giờ dưới điều kiện tốt nhất. Trong tình huống xấu hơn, tốc độ ghi sẽ giảm khi đầu từ bắt đầu ghi tại các lớp đĩa trong cùng và sẽ mất thời gian ghi hơn. Hiện tại là 2 actuator, Seagate muốn mở rộng thành 4 actuator hoạt động cùng lúc trong tương lai và hiệu năng ổ cứng cơ sẽ một lần nữa được tăng gấp đôi.
Theo: ExtremeTech
