Bạn có thường chạy đồng thời nhiều ứng dụng cùng lúc hay chơi những game
thuộc hạng nặng như Battlefield hay F.E.A.R ? Nếu như bạn thường cảm thấy hệ thống của
mình luôn luôn ì ạch một cách khó hiểu khi chạy các chương trình như vậy thì chắc chắn bạn
cần đầu tư thêm cho bộ nhớ...
Tại sao tôi cần quan tâm tới việc lựa chọn RAM ?
Bạn có thường chạy đồng thời nhiều ứng dụng cùng lúc hay chơi những game thuộc hạng nặng như
Battlefield hay F.E.A.R ? Nếu như bạn thường cảm thấy hệ thống của mình luôn luôn ì ạch một cách khó
hiểu khi chạy các chương trình như vậy thì chắc chắn bạn cần đầu tư thêm cho bộ nhớ - một trong số
những thành phần quan trọng nhất có ảnh hưởng tới hiệu năng của toàn bộ hệ thống máy tính.
Bộ nhớ mà chúng ta nói đến ở đây là bộ nhớ trong, hay còn biết đến dưới một số tên gọi khác như Main
memory hay phổ biến nhất là RAM (Random Access Memory – Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên). Đây là một
thành phần quan trọng không thể thiếu đối với bất kì một chiếc máy tính nào (thuật ngữ “máy tính” ở
đây được hiểu theo nghĩa rộng, không chỉ bao gồm máy tính cá nhân PC mà còn nói tới cả các hệ thống
máy tính vi mô và vĩ mô khác như Pocket PC, Laptop, Workstation, Server,...). RAM đảm nhận vai trò lưu
trữ các dữ liệu và các chương trình tạm thời đang chờ được xử lí của hệ thống. Do đó, việc sở hữu một
bộ nhớ RAM có dung lượng lớn và tốc độ cao cũng đồng nghĩa với việc bạn có thể chạy nhiều chương
trình cùng lúc hơn, đồng thời hiệu suất của toàn bộ hệ thống cũng được cải thiện một cách đáng kể.
Tuy nhiên, trước khi đi sâu vào những vấn đề chính sắp đề cập dưới đây, chúng tôi cũng xin có một lưu
ý nhỏ là bộ nhớ RAM mặc dù có tốc độ rất cao so với các phương tiện lưu trữ khác nhưng chúng ta
không thể lưu trữ dữ liệu lâu dài trong RAM vì toàn bộ sẽ bị xóa sạch mỗi khi ngắt nguồn điện. Và dĩ
nhiên, trong giới hạn bài viết, chúng ta chủ yếu sẽ chỉ bàn về những vấn đề thường gặp và cách lựa
chọn RAM đối với các hệ thống máy tính cá nhân PC (Personal Computer) và mở rộng thêm đôi chút đối
với các hệ thống máy chủ, máy trạm (Server/Workstation) vừa và nhỏ mà thôi.
Có những loại RAM nào?
Song hành với các thành phần khác của PC, công nghệ sản xuất RAM luôn phát triển từng ngày, từng
giờ. Tính đến thời điểm hiện tại, trên thị trường phần cứng đã và đã từng có rất nhiều các chủng loại bộ
nhớ với sự xuất hiện lần lượt theo đà phát triển cùng qui luật từ thấp đến cao của ngành công nghiệp
phần cứng. Đặc trưng cho từng loại RAM là các yếu tố như: giao tiếp, khe cắm, chip nhớ sử dụng, công
nghệ đóng gói và bảng mạch in PCB (Print Circuit Board). Phổ biến nhất hiện nay trong các hệ thống
máy tính cá nhân là loại RAM được thiết kế theo module DIMM (Dual In-Line Memory Module) với tốc độ
“vận chuyển” dữ liệu là 64 bit trong mỗi chu kì.
Một điểm cần lưu ý khi chọn mua RAM là mỗi loại RAM sẽ được hỗ trợ bởi các nền tảng phần cứng khác
nhau. Về mặt kĩ thuật, tính tương thích và khả năng hỗ trợ RAM được qui định bởi bộ điều khiển bộ nhớ
(Memory Controller). Memory Controller thường được tích hợp vào chipset của bo mạch chủ (đối với các
hệ thống sử dụng CPU Intel) hoặc vào ngay trong CPU (đối với thế hệ CPU AMD K7 và K8). Bởi vậy, bạn
cần xác định sẽ sử dụng bo mạch chủ hay CPU nào trước khi lựa chọn RAM cho mình. Sau đây, chúng ta
sẽ cùng tìm hiểu các loại bộ nhớ theo chuẩn DIMM phổ biến nhất hiện nay (và cả trong quá khứ), trên
cơ sở lần lượt đi theo chiều tăng từ thấp đến cao của những tiến bộ trong công nghệ, nhằm không chỉ
giúp bạn có một sựa lựa chọn đúng đắn trong việc mua sắm mà còn có thể khiến bạn có một cái nhìn
tổng quan nhất về ngành công nghiệp sản xuất bộ nhớ qua các thời kì phát triển.
SDRAM
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) hoạt động dựa trên nguyên tắc đồng bộ hóa
dữ liệu. Trong mỗi xung nhịp đồng hồ, SDRAM sẽ nhận hoặc gửi một tín hiệu đồng thời với CPU qua
tuyến bus hệ thống (System Bus). Điều này đã cải thiện đáng kể tốc độ truyền – nhận dữ liệu so với
những loại RAM đời cũ không hỗ trợ đồng bộ hóa.
Dựa trên tần số hoạt động, người ta chia SDRAM ra thành từng loại khác nhau, phổ biến là SDRAM
100MHz (PC100) và SDRAM 133MHz (PC133) với giao tiếp khe cắm 168 chân. Gần giống như CPU, đại
lượng đặc trưng cho tốc độ xử lí của RAM là tần số hoạt động, xác định bởi số lệnh tối đa có thể thực
hiện tại mỗi thời điểm. Dĩ nhiên, tần số hoạt động càng cao thì tốc độ truyền – nhận dữ liệu của RAM
càng lớn.
Chính vì nguyên tắc đồng bộ hóa dữ liệu nên SDRAM cần hoạt động trên các hệ thống có tần số bus
(Bus speed) tương đương để phát huy tối đa hiệu quả và tránh lãng phí. Ví dụ, nếu bạn sử dụng CPU
Intel Pentium III 1GHz với tần số bus là 100MHz thì cũng phải dùng RAM có tần số 100MHz. Trong
trường hợp đó, bạn cũng có thể sử dụng SDRAM 133MHz nhưng sẽ gây lãng phí tài nguyên vì hệ thống
sẽ chỉ nhận diện xung làm việc là 100MHz.
Mặc dù có nhiều cải tiến về công nghệ và thiết kế so với các loại RAM không hỗ trợ đồng bộ hóa dữ liệu
(Asynchronous DRAM), song do nhược điểm là tiêu thụ điện năng tương đối lớn và chỉ có thể truyền –
nhận tín hiệu theo một chiều nên SDRAM đã dần bị thay thế bởi các loại RAM có ưu thế hơn về tốc độ
cũng như hiệu năng xử lí. Hiện nay, chúng ta chỉ có thể bắt gặp SDRAM trên một số hệ thống máy tính
đời cũ khoảng từ năm 2002 trở về trước.
RDRAM
RDRAM là chữ viết tắt của Rambus Dynamic Random Access Memory. Đây là một loại RAM được sản
xuất, đóng gói theo tiêu chuẩn RIMM (Rambus In-line Memory Module) với 184 chân và phát triển dựa
trên công nghệ độc quyền của công ty Rambus – một đại gia trong làng phần cứng thế giới. Công nghệ
này cho phép RDRAM có thể hoạt động với băng thông rất lớn. Tuy nhiên, do tỏa nhiều nhiệt khi hoạt
động và giá thành quá cao nên ngay từ khi ra đời, RDRAM đã được xem như một sản phẩm chỉ dành
cho những nhà thiết kế video/audio chuyên nghiệp hay những người có nhu cầu chạy các ứng dụng
nặng. Chính vì những nhược điểm kể trên mà RDRAM dần trở nên ít phổ biến và bị thay thế bởi DDR
SDRAM mà chúng ta sẽ đề cập ở phần sau của bài viết
Mặc dù vậy, RDRAM vẫn tạo được dấu ấn riêng cho mình nhờ ưu điểm tuyệt vời về tốc độ. Bằng chứng
là RDRAM đã được sử dụng trong hệ máy chơi game danh tiếng PlayStation 2 của Sony và người kế
nhiệm của nó – XDRAM sẽ tiếp tục được Sony đặt hàng cho sản phẩm PlayStation 3 của mình.
Tuy nhiên, do là sản phẩm độc quyền của một hãng nên RDRAM đã không thể phát triển một cách phổ
biến trên các hệ thống PC được. Do đó hiện nay bạn cũng chỉ có thể tìm thấy RDRAM trên các hệ thống
Pentium IV đời đầu của Intel hay các hệ thống máy chủ, máy trạm sử dụng bộ vi xử lí Cell của IBM.
Chính vì lí do này nên cũng giống như SDRAM, có lẽ bạn không cần dành sự quan tâm của mình cho
RDRAM vào thời điểm hiện nay.
DDR SDRAM
Sau các thất bại của RDRAM, các nhà sản xuất bộ nhớ lại tiếp tục giới thiệu đến giới tiêu dùng một loại
bộ nhớ trong mới là DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)
thiết kế theo chuẩn 184 chân và hoạt động với điện thế 2.6 – 2.8 volt (cá biệt có những loại DDR
SDRAM cho tốc độ rất cao hoạt động với điện thế tới 2.9 - 3.0 volt). Đây cũng là một trong số những
loại RAM phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
DDR SDRAM cho phép truyền và nhận dữ liệu giữa bộ nhớ và CPU theo cả hai chiều cùng một lúc. Chính
sự cách tân về mặt công nghệ này đã giúp cho tốc độ hoạt động của DDR SDRAM tăng gần như gấp đôi
về mặt lý thuyết so với SDRAM. Cũng hoạt động với tần số 133MHz (hay cao hơn đối với những loại
DDR SDRAM sau này), nhưng do đặc điểm truyền và nhận dữ liệu đồng thời nên DDR SDRAM đem lại
băng thông cao hơn tới hai lần so với bộ nhớ SDRAM truyền thống. Vì vậy, chúng ta mới có thói quen
gọi tên các loại bộ nhớ DDR SDRAM theo băng thông và tốc độ truyền – nhận dữ liệu thay vì gọi tên
theo tần số làm việc là DDR 266 (2x133MHz), DDR 333 (2x166MHz), DDR 400 (2x200MHz) hay DDR 433
(2x216.5MHz)...
Ngoài cách gọi tên thông thường như trên, các nhà sản xuất còn đưa ra cách gọi tên theo băng thông
hoạt động như PC2700, PC3200, PC3500,... Tuy nhiên phổ biến nhất trong số đó là loại DDR 400
(PC3200) được rất nhiều nền tảng phần cứng hỗ trợ.
Dưới đây là các loại bộ nhớ DDR SDRAM thường thấy trong các hệ thống PC từ cấp thấp đến cao cấp:
* PC1600 chạy với tốc độ 200MHz (tần số 100MHz)
* PC2100 chạy với tốc độ 266MHz (tần số 133MHz)
* PC2700 chạy với tốc độ 333MHz (tần số 166MHz)
* PC3200 chạy với tốc độ 400MHz (tần số 200MHz)
* PC3500 chạy với tốc độ 433MHz (tần số 216.5MHz)
* PC3700 chạy với tốc độ 466MHz (tần số 233MHz)
* PC4000 chạy với tốc độ 500MHz (tần số 250MHz)
* PC4200 chạy với tốc độ 525MHz (tần số 262.5MHz)
Như đã nói ở trên, phổ biến hiện nay là loại DDR 400 với băng thông hoạt động 3200MHz. Các loại DDR
SDRAM có tốc độ thấp hơn hầu hết đã ngừng sản xuất và không còn được hỗ trợ bởi các nhà sản xuất
phần cứng. Thường thì các loại DDR có tốc độ cao hơn 400MHz (và giá cũng đắt hơn nhiều lần) chỉ phù
hợp với những người thích ép xung máy tính (overclock). Bởi lẽ, các CPU hỗ trợ bộ nhớ DDR SDRAM
thường chỉ làm việc trên các tuyến bus có xung nhịp tối đa là 200MHz. Đối với những tay overclocker, họ
thường tăng xung hệ thống này lên cao hơn để chạy đồng bộ với băng thông rộng thênh thang của các
loại DDR SDRAM cao cấp kể trên. Còn nếu bạn là một người tiêu dùng thông thường hay một nhân viên
văn phòng,... và có ý định xây dựng một hệ thống sử dụng DDR SDRAM thì chắc chắn bộ nhớ PC3200
hoàn toàn có thể đáp ứng mọi nhu cầu học tập – làm việc – giải trí của bạn.
DDR2 SDRAM
Ra đời sau DDR SDRAM và mang nhiều cải tiến về mặt kĩ thuật so với người anh em của mình, điển hình
như chức năng OCT ( On-Chip Termination ) tự ngắt tín hiệu từ bên trong bộ nhớ, công nghệ đóng gói
240 chân cho phép hoạt động với điện thế cực thấp (từ 1.8 – 2.1 volt), DDR2 SDRAM hiện đang dần trở
thành loại bộ nhớ được sử dụng phổ biến nhất đối với các nhu cầu phổ dụng của người tiêu dùng.
Tuy nhiên bạn không nên nhận định dựa theo tên gọi rằng DDR2 SDRAM sẽ nhanh gấp đôi so với DDR
SDRAM. Cái tên DDR2 SDRAM chỉ để cho ta phân biệt được hai loại bộ nhớ này, chứ không nói lên tốc
độ của chúng. Mặc dù có xung nhịp cao hơn nhiều so với bộ nhớ DDR SDRAM truyền thống nhưng do
độ trễ tương đối lớn nên DDR2 SDRAM vẫn chưa thể chứng tỏ được sự vượt trội nhiều về tốc độ so với
DDR SDRAM. Nói như vậy không có nghĩa là DDR2 SDRAM không có điểm gì nổi bật đáng để ta quan
tâm. Trái lại, bằng những ưu điểm của mình như băng thông lớn, tiết kiệm điện, bộ nhớ DDR2 SDRAM
đang dần khẳng định vị trí của mình trên thị trường và được giới chuyên môn đánh giá là “bộ nhớ của
tương lai”.
Không như khi mới ra đời, hiện nay DDR2 SDRAM đã được nhiều nhà sản xuất phần cứng hỗ trợ. Trong
số đó có cả AMD – hãng sản xuất CPU danh tiếng trước đây từng trung thành với bộ nhớ DDR SDRAM,
nay cũng đã chuyển sang hỗ trợ bộ nhớ DDR2 SDRAM với dòng CPU AMD Athlon X2 sử dụng socket
AM2.
Tính đến thời điểm này, trên thị trường đã xuất hiện các loại bộ nhớ DDR2 SDRAM với các tốc độ
400MHz, 533MHz, 667MHz, 800MHz, 1000MHz và 1200MHz.
Tôi cần chú ý tới những đặc điểm nào để chọn cho mình loại RAM phù hợp?
Sau khi đã xác định các loại RAM phổ biến nhất hiện nay, chúng ta sẽ cùng đi vào từng vấn đề cụ thể.
Hiện nay có vô số các chủng loại RAM từ các nhà sản xuất khác nhau trên thị trường. Dĩ nhiên, những
loại RAM đó cũng sẽ có nhiều điểm khác nhau – cả về hiệu năng lẫn giá thành. Ở đây chúng tôi xin trình
bày một số tiêu chí căn bản để bạn có thể tham khảo khi chọn mua RAM.
Dung lượng
Nói chung, nếu dung lượng RAM càng lớn thì các ứng dụng hạng nặng của bạn sẽ chạy càng ngọt ngào
hơn. Mặc dù không phải là yếu tố duy nhất quyết định đến hiệu năng của RAM nhưng lẽ dĩ nhiên khi
chọn mua RAM, đây là một trong số những tiêu chí hàng đầu của đa số người tiêu dùng. Tuy vậy, đối
với những nhu cầu sử dụng thông thường thì không bạn không nên sử dụng bộ nhớ RAM có dung lượng
lớn hơn 2GB vì sẽ gây lãng phí, do hầu hết các ứng dụng hiện tại đều không cần tới một không gian lưu
trữ cao như vậy – ít nhất là trong thời điểm hiện tại.
Tốc độ
Tốc độ là một trong những chi tiết phức tạp nhất trong việc chọn mua RAM. Bởi lẽ nó xác định bởi hai
yếu tố: tốc độ làm việc (hay nói chính xác hơn là tốc độ truyền – nhận dữ liệu) và băng thông. Trong
đó, băng thông theo một nghĩa hẹp nào đó được hiểu như độ rộng của lượng dữ liệu được lưu thông từ
bộ nhớ tới CPU. Để thấy rõ tầm quan trọng của băng thông, bạn hãy tưởng tượng nó như một tuyến
đường cao tốc vậy, đường càng rộng thì cùng lúc càng có nhiều xe cộ có thể qua lại hai địa điểm trên và
càng ít xảy ra tai nạn hơn.
Như đã nói ở trên, ở đây chúng ta chỉ bàn tới hai loại bộ nhớ phổ biến nhất trong các hệ thống PC hiện
nay là DDR SDRAM và DDR2 SDRAM. Thuộc loại bộ nhớ 8 byte (64 bit) giống như SDRAM đã đề cập ở
phần đầu của bài viết, trong mỗi chu kì, DDR SDRAM và DDR2 SDRAM có thể “vận chuyển” cùng lúc 8
byte dữ liệu. Do đó, băng thông của chúng sẽ được tính theo công thức:
Băng thông = Tốc độ làm việc x 8 (byte)
Trong đó băng thông được tính bằng đơn vị MB/s, tốc độ làm việc tính theo MHz và 8 là khối lượng dữ
liệu tối đa, được tính bằng đơn vị byte mà bộ nhớ có thể truyền – nhận trong một chu kì. Quay trở lại ví
dụ về đường cao tốc ở trên, điều này cũng giống như số lượng hàng hóa tối đa mà mỗi xe có thể chở từ
“nhà máy” RAM tới “thành phố” là CPU và ngược lại.
Đối với DDR SDRAM, hiện nay có các loại bộ nhớ phổ biến với băng thông lần lượt là 2100MB/s
(8x266MHz), 2700MB/s (8x333MHz), 3200MB/s (8x400MHz),... như đã nói ở trên.
Các loại DDR2 SDRAM 400MHz, 533MHz, 667MHz, 800MHz, 1000MHz và 1200MHz có băng thông tương
ứng là 3200MB/s, 4200MB/s, 5300MB/s, 6400MB/s, 8000MB/s và 9600MB/s và được gọi tên theo băng
thông lần lượt là PC2-3200, PC2-4200, PC2-5300, PC2-6400, PC2-8000 và PC2-9400.
Lưu ý rằng băng thông được đề cập ở đây là băng thông trong trường hợp hệ thống của bạn thiết lập
RAM chạy ở chế độ kênh đôi (Single Channel). Đối với những hệ thống kênh đôi Dual Channel, băng
thông trên lý thuyết sẽ tăng gấp đôi (vấn đề về hệ thống RAM kênh đôi sẽ được đề cập trong một bài
viết khác).
Độ trễ (CAS Latency và Timing)
CAS là từ viết tắt của Column Address Strobe – Tín hiệu địa chỉ cột. Khái niệm CAS dùng để chỉ tín hiệu
được gửi từ CPU tới các cột trong mỗi ô nhớ của RAM. Bộ nhớ RAM lưu trữ dữ liệu trên một ma trận dày
đặc các ô nhớ được sắp xếp thành các cột ( Column ) và hàng ( Row ). CAS Latency hay còn gọi tắt là
CL chỉ khoảng thời gian để truy xuất tới hàng chứa ô nhớ có dữ liệu cần xử lí, giống như những tọa độ
trên bản đồ vậy. Rõ ràng, khoảng thời gian này càng ngắn thì tốc độ truy xuất dữ liệu càng nhanh, hệ
quả là hiệu năng của RAM càng được cải thiện.
Quan trọng không kém CL là các khái niệm khác như tRCD ( Row to Column Delay ), tRP ( Row
Precharge time ) và tRAS ( Minimum Row Active time ). Bộ tứ gồm CL – tRCD – tRP – tRAS được gọi là
“Timing” của bộ nhớ. Bốn chỉ số này càng nhỏ thì độ trễ của RAM càng thấp. Những bộ nhớ có độ trễ
thấp nhất hiện nay là các dòng DDR SDRAM “low latency” của các nhà sản xuất RAM tên tuổi như:
Corsair, Kingston, OCZ, Mushkin,... với độ trễ thấp tới mức đáng nể là 2-2-2-5 theo thứ tự bốn chỉ số
trên. Đối với các dòng DDR SDRAM PC3200 phổ thông trên thị trường thì Timing thường gặp là
2.5-4-3-7 hay 3-3-3-8,...
Các loại bộ nhớ DDR2 SDRAM có độ trễ cao hơn nhiều lần so với DDR SDRAM. Timing của chúng
thường gặp là 4-4-4-12, 5-5-5-15,... Đây cũng chính là lí do khiến bộ nhớ DDR2 chưa đem lại hiệu năng
vượt trội nhiều so với DDR SDRAM. Tuy nhiên nhược điểm này sẽ dần được khắc phục, bởi băng thông