• Thứ Tư, 06/07/2011 10:49 (GMT+7)

    Công nghệ PC chuyển mình

    Lê Duy
    Máy tính đã đi qua nhiều cột mốc phát triển quan trọng. Bài viết sẽ mang đến cho bạn cái nhìn sâu hơn về máy tính hiện nay và các xu hướng phát triển công nghệ có thể ảnh hưởng đến việc nâng cấp hay mua PC mới của bạn.

    Bo mạch chủ - còn là bệ phóng?
    Đúng

    Không ai không biết tầm quan trọng của bo mạch chủ trong một bộ máy. Nó là nền tảng, bệ phóng cho mọi thành phần khác. Trong vài tháng gần đây, những điều mới nhất của các dòng bo mạch chủ thế hệ mới là hỗ trợ cổng SATA 6Gbps, tăng gấp đôi băng thông so với tốc độ SATA II hiện thời. Tuy vậy, các thiết bị lưu trữ hiện còn khá "lạc hậu" như ổ cứng, ổ quang... chưa hỗ trợ SATA 6Gbps. Nhưng không lâu nữa, dòng ổ cứng SSD sẽ hỗ trợ chuẩn giao tiếp này, và hứa hẹn sẽ là chuẩn phổ biến trong PC. 

    Một điểm nhấn mới của bo mạch chủ hiện nay là hỗ trợ USB 3.0, cho băng thông đến 5Gbps (so với 480Mbps của USB 2.0, www.pcworld.com.vn/A1101_83) và sắp đến là công nghệ truyền Thunderbolt của Intel (www.pcworld.com.vn/A1105_82). Một số thiết bị lưu trữ USB 3.0 cũng đã xuất hiện trên thị trường và Thunderbolt cũng đang nằm trong kế họach của nhiều hãng sản xuất máy tính, trong đó có cả Apple với chiếc MacBook Pro sắp đến. Thunderbolt không phải là công nghệ chỉ để truyền tải dữ liệu, nhưng vì nó hỗ trợ truyền tải đồng thời theo cả 2 chiều nên cũng được ứng dụng như là kênh kết nối giữa các thiết bị. Các hãng sản xuất ổ cứng như LaCie và Western Digital cũng đã có sản phẩm tương thích Thunderbolt và có nhiều tin cho rằng, máy ảnh Nikon D4 sắp đến cũng hỗ trợ chuẩn này. Đương nhiên, các nhà sản xuất bo mạch chủ không thể làm ngơ với Thunderbolt nếu muốn hoà cùng dòng chảy công nghệ.

    Bên cạnh những công nghệ nền tảng kể trên, mỗi nhà sản xuất bo mạch chủ đều đưa ra công nghệ thiết kế riêng cho sản phẩm của họ xoay quanh các tiêu chí như tăng khả năng tản nhiệt, giảm thiểu điện năng tiêu thụ, công nghệ ép xung, tăng vòng đời sản phẩm như Ultra Durable 3 của Gigabyte, Digi+ VRM của Asus, Military Class II của MSI …

    Hiệp hội UEFI (www.uefi.org) gồm nhiều thành viên tên tuổi (AMD, Apple, Intel, IBM, Microsoft…), cùng phát triển một nền tảng BIOS chung, cập nhật. Theo lộ trình này, họ vừa tung ra chi tiết kỹ thuật của UEFI ngày 8/4 vừa qua.
    Một điều khác biệt vừa xảy ra cho bo mạch chủ chính là UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), cải thiện hiệu năng của BIOS rất nhiều, nhất là thời gian khởi động máy tính. Trong một thử nghiệm của PC Plus, máy tính khởi động với BIOS mới chỉ mất 1,37 giây. Hơn nữa, UEFI còn có nhiều đặc điểm hấp dẫn khác như hỗ trợ dung lượng phân vùng ổ cứng khởi động (MBR) lên hơn 2,2TB (terabyte), so với BIOS lâu nay chỉ hỗ trợ phân vùng tối đa 2,2TB và chỉ cho phép ổ cứng chia làm 4 phân vùng chính. Ngoài ra, UEFI cũng hỗ trợ GUID Partition Table để tăng thêm hỗ trợ dung lượng phân vùng cho ổ cứng, cụ thể với nền tảng 64-bit, UEFI có thể nhận diện được đĩa có dung lượng đến 9,4 zettabyte.

    Bộ xử lý – AMD hay Intel?
    Intel vẫn dẫn dầu

    Mô hình thiết kế chip Gulftown của Intel. Nguồn: Intel

    Có thể nói không ngoa rằng, nhờ thế cạnh tranh giữa Intel và AMD từ xưa đến nay mà người dùng được thừa hưởng những bước tiến đột phá trong công nghệ sản xuất bộ xử lý. Từ khi BXL Core 2 của Intel ra đời và hiện nay là Sandy Bridge, Intel vẫn luôn dẫn đầu về tốc độ xử lý. Tuy vậy, một "vũ khí bí mật" của AMD sắp trình làng mang tên Bulldozer với thiết kế hoàn toàn mới có thể là mối đe dọa cho ngôi vị của Intel bấy lâu nay. Trong kiến trúc mới Bulldozer, mỗi đơn vị xử lý cơ bản đều là một module 2 nhân, có thể chia sẻ tài nguyên giữa 2 engine tính toán hoặc chia hết cho các nhân để tăng tối đa khả năng tính toán song song. BXL Bulldozer đầu tiên, tên mã là Zamberzi sẽ có các phiên bản 4, 6 và 8 nhân. 

    Tuy nhiên, Bulldozer không liên quan gì đến Fusion. Chip Fusion với nhân Bobcat thiết kế cho dòng máy như netbook và máy tính xách tay siêu mỏng. Trong khi đó, chip Fusion dành cho máy tính để bàn lại được sản xuất dựa trên kiến trúc Phenom II, dự kiến được tung ra cùng lúc với Bulldozer.

    Hiện tại, Intel đã có kế họach ngưng sản xuất BXL Nehalem, Core và Atom. Tuy nhiên, họ vẫn tiếp tục giữ thương hiệu Pentium và Celeron cho dòng máy phổ thông, giá rẻ và tập trung nhiều vào thiết kế Sandy Bridge với socket mới (1155LGA). Ngoài ra, Intel cũng đang triển khai kế họach sản xuất BXL mới Ivy Bridge trên công nghệ 22nm, dẫn trước AMD về mảng này. Về mặt lý thuyết thì công nghệ 22nm giúp Intel tăng tốc độ cho BXL và giảm chi phí sản xuất. Dù vậy, hiện tại BXL máy tính để bàn mạnh nhất hiện nay vẫn là Core i7-980X được sản xuất trên nền tảng Nehalem (32nm) với khả năng tính toán mạnh hơn nhiều so với các BXL SandyBridge.

    BXL Intel Core i7-980X (Gulftown) được đánh giá là có những đột phá ngoạn mục so với các BXL cao cấp khác của Intel, với lượng transistor đến 1,17 tỉ. Nguồn: Gizmodo.com

    Việc kết hợp CPU và GPU vào trong một chip là xu hướng phát triển của AMD và Intel. Cả Buzzdozer lẫn SandyBridge đều hỗ trợ tập lệnh mở rộng Advanced Vector Extension (AVX), giúp các nhà phát triển tận dụng được khả năng xử lý đồ họa của BXL. Có thể các BXL sắp trình làng sẽ đủ mạnh để chạy được những game PC phổ thông.

    Với Intel, 1 số chip SandyBridge cao cấp dành cho máy tính để bàn hiện nay như Core i5-2500K, i7-2600K) có tích hợp cả module xử lý đồ họa HD Graphics 3000, những BXL thấp hơn chỉ được tích hợp module xử lý đồ họa HD Graphics 2000. Trong khi đó, Intel dường như “ưu ái” cho dòng chip di động qua việc tích hợp module xử lý đồ họa HD Graphics 3000 nhằm tăng cường năng lực xử lý đồ họa của MTXT. Như vậy, có thể nhận thấy card đồ họa rời tầm cơ bản có thể sẽ biến mất trong nay mai nhưng dòng card đồ họa tầm trung và cao cấp vẫn còn đứng vững trên thị trường.

    Để hiểu rõ thêm về công nghệ bộ xử lý của Intel, tham khảo trang 85.

    Bộ nhớ - DDR3 là quá đủ?
    Đúng

    BXL Intel Core i7-980X (Gulftown) được đánh giá là có những đột phá ngoạn mục so với các BXL cao cấp khác của Intel, với lượng transistor đến 1,17 tỉ. Nguồn: Gizmodo.com

    Trước nay, bộ nhớ được xem là thành phần máy tính dễ nâng cấp nhất và hiệu quả nhất nếu bạn muốn tăng tốc độ xử lý cho máy tính. Đến bây giờ vẫn vậy, một PC có nhiều dung lượng bộ nhớ rất thích hợp để chạy đa tác vụ, chơi game hay các ứng dụng "nặng". Tuy vậy, nhiều người dễ lầm tưởng PC có dung lượng bộ nhớ nhiều thì xử lý càng nhanh, đó chỉ mới đúng một nửa. Nửa còn lại là gì? Đó là độ trễ của bộ nhớ. Điều này thể hiện rất rõ khi PC chạy các ứng dụng "nặng" như xử lý hiệu ứng cho ảnh kích thước lớn hay dựng phim. Còn sau DDR3 là gì? Hiện vẫn chưa thấy dấu hiệu gì từ nhà sản xuất trong việc đưa ra một chuẩn mới hay một công nghệ mới cho bộ nhớ máy tính. Cũng đã có vài nhà sản xuất đưa ra RAM DDR4, DDR5… nhưng thực chất nền tảng hỗ trợ cho chúng vẫn rất “mờ mịt”. 

    BXL Intel Core i7-980X (Gulftown) được đánh giá là có những đột phá ngoạn mục so với các BXL cao cấp khác của Intel, với lượng transistor đến 1,17 tỉ. Nguồn: Gizmodo.com

    Hiện nay, một PC có thể xem là “chuẩn” khi bán ra thị trường thường được trang bị bộ nhớ DDR3 dung lượng 4GB. Nhưng ngược lại, điều bạn cần lưu ý là hệ điều hành sử dụng phải là phiên bản 64-bit thì mới tận dụng hết 4GB RAM này. Nhiều "dân chơi" PC cũng thường nâng cấp RAM lên mức 8GB và thậm chí 12GB, nhất là với các ứng dụng chuyên dụng như xử lý video, hình ảnh độ phân giải cực cao. Còn về mặt nền tảng, một số chipset như X58 của Intel có thể hỗ trợ dung lượng bộ nhớ lên đến 24GB và 890FX của AMD hỗ trợ tối đa đến 16GB.

    Sự chuyển dịch chuẩn RAM cho PC từ DDR2 sang DDR3 không thật chóng vánh khi diễn ra vài năm vừa qua, tiên phong là Intel, sau đó đến AMD, đi từ máy tính để bàn đến máy tính xách tay. Và có thể chắc chắn rằng DDR3 sẽ trở nên đại trà. Đồng thời, công nghệ bộ nhớ kênh 3 cũng bắt đầu hiện diện trong các bo mạch chủ tầm cao cấp. Lúc này, để chạy được kênh ba, PC phải có ít nhất 3 thanh RAM. Và phụ thuộc vào chipset bo mạch chủ hỗ trợ mức dung lượng RAM bao nhiêu để bạn tận dụng tốt nhất giữa dung lượng bộ nhớ và công nghệ kênh ba này.

    Intel cũng gặp một trở ngại khác khi tích hợp mạch điều khiển bộ nhớ kênh ba vào trong các bộ xử lý Nehalem cao cấp của họ (là dòng bộ xử lý 9xx) trong khi chip SandyBridge vẫn chưa hỗ trợ kênh ba nên “vô tình” gây ra vấn đề tương thích với các mạch điều khiển bộ nhớ kênh đôi trong các dòng máy tính phổ thông thường chạy các ứng dụng không cần đến băng thông quá lớn của bộ nhớ kênh ba. Trong khi đó, AMD vẫn chưa có lộ trình hỗ trợ bộ nhớ kênh ba, có lẽ họ chưa thấy tiềm năng của việc mở rộng băng thông bộ nhớ.

    Tốc độ của DDR3 ngày càng được cải thiện nhờ công nghệ kênh ba. Với xung nhịp 2.200MHz chạy ở chế độ này, bộ nhớ có thể cho băng thông đến 52,8GB/s, cho dù chỉ cần ở cấu hình kênh đôi, băng thông cũng đã đạt đến 35,2GB/s. Do vậy, đôi khi chỉ cần thiết lập kênh đôi cũng là quá "thừa" để tải các ứng dụng phổ biến.
    Trong khi đó, với chuẩn DDR4, nhiều chuyên gia dự đoán thời của chuẩn này có thể sẽ vào năm 2015, và DDR4 không chú trọng nhiều đến tốc độ băng thông nữa mà là tập trung vào các tính năng khác, một trong số đó là nguồn điện, cụ thể đạt 1,2V, tiết kiệm hơn so với 1,5V của DDR3. Tại triển lãm CES, Mỹ hồi đầu năm nay, Samsung, công ty sản xuất bộ nhớ DDR4 đầu tiên, đã trưng bày bộ nhớ DDR4 mẫu, được sản xuất bằng quy trình 30nm, sử dụng công nghệ Pseudo Open Drain để giảm thiểu điện năng tiêu thụ, giúp tiết kiệm đến 40% - rất hấp dẫn với các nhà sản xuất máy tính xách tay.


    Ổ cứng – dung lượng hay tốc độ?
    Cả hai

    Ổ SSD của Intel có dung lượng đến 250GB, không kém gì một ổ cứng truyền thống.

    Hiện thời, ổ cứng chỉ có 2 con đường để đi: lưu trữ nhiều hơn và truy cập nhanh hơn. Còn để đạt được cả 2 điều đó, có thể còn là tương lai của ổ cứng. Tuy vậy, hiện nay điện toán đám mây đang dần dần lan toả sức nóng vào ngành công nghiệp máy tính. Có thể sắp đến (thậm chí ngay bây giờ), bạn chạy một ứng dụng nào đó chỉ bằng trình duyệt, và gốc rễ của ứng dụng ấy nằm ở một trung tâm dữ liệu nào đó cách máy tính của bạn nửa vòng trái đất. Dữ liệu lưu trữ của bạn cũng nằm hết "trên mây". Nhưng mô hình này vẫn chỉ hiện thực ở một chừng mực nào đó, vì tâm lý của người dùng vẫn muốn giữ bên mình chiếc “két sắt” dữ liệu - ổ cứng gắn trong hay gắn ngoài.

    Ổ cứng lại chia làm 2 công nghệ: ổ cứng chuyển động cơ học truyền thống với từng lớp mảnh đĩa và đầu đọc, có lợi thế về dung lượng lưu trữ; và ổ cứng không chuyển động SSD (solid state hard disk) cho khả năng truy cập dữ liệu rất nhanh. Cả hai loại ổ cứng này không có gì mới, thậm chí còn có dạng ổ lai, kết hợp cả 2 công nghệ trên. Song giá của SSD cao hơn nhiều so với ổ cứng truyền thông nhưng khoảng cách về giá hiện đang dần thu hẹp, cũng như mức dung lượng của ổ SSD hiện cũng tương đối cao. Do vậy, nhiều nhà sản xuất máy tính kết hợp cả 2 công nghệ ổ cứng này khi thiết lập cấu trúc hệ điều hành trên ổ SSD (hoặc phân vùng SSD của 1 ổ cứng lai) và dữ liệu lưu trữ trên ổ HDD, giúp tận dụng được khả năng lưu trữ lớn lẫn tốc độ xử lý. 

    Công nghệ HAMR do Fujitsu phát triển năm 2006.

    Dung lượng ổ cứng lớn nhất hiện nay đạt đến con số 3TB của cả 2 tên tuổi quen thuộc: Seagate và Western Digital, nhưng các ổ cứng truyền thống này cũng chỉ đạt tốc độ đến 7.200rpm và đây chỉ là tốc độ trung bình. 

    Có thể xem mục tiêu hiện thời của các hãng sản xuất ổ cứng là làm thế nào để tăng mật độ dữ liệu trên đĩa đơn (platter) rất giới hạn về diện tích. Hiện tại có 2 công nghệ đang được các hãng quan tâm: HAMR (heat-assisted magnetic recording) và patterned media. HAMR sử dụng nhiệt lượng để tăng thêm giới hạn lưu trữ nhờ vào tác động siêu thuận từ (superparamanetic). Công nghệ này do Fujitsu đưa ra năm 2006. HAMR sử dụng tia laser để đốt nóng đĩa lưu trữ, nhờ đó tăng được mật độ vùng lên đến 100 lần so với thông thường. Đến nay, Seagate đang ứng dụng công nghệ HAMR và họ tin rằng có thể sản xuất ổ cứng có dung lượng đến 37,5TB - Seagate vào năm 2009 đã từng sử dụng HAMR để tạo được một inch vuông chứa đến 250Gb dữ liệu. Để đạt đến con số 37,5TB trong một ổ cứng, mỗi inch vuông cần đạt 50Tb.

    Trong khi đó, công nghệ patterned media lại sử dụng kỹ thuật in li-tô (Photolithography, trước đây là cách in ảnh lên trên một tấm kim loại bằng phương pháp chụp ảnh rồi từ đó in ra giấy). Công nghệ này lấy mẫu đĩa lưu trữ vào mỗi ô dữ liệu (cell) để tăng mật độ vùng.

    Nếu kết hợp cả 2 công nghệ này vào trong dây chuyền sản xuất, một ổ cứng dung lượng gấp 10 lần dung lượng ổ cứng hiện nay có thể hiện thực trong tương lai không xa (năm 2006, nhiều chuyên gia cho rằng ổ cứng công nghệ HAMR sẽ thương mại hóa vào năm 2012).

    Đâu là giới hạn dung lượng của hệ điều hành?

    Con số 2,19TB là dung lượng giới hạn của phân vùng Master Boot Record (MBR) 32-bit. Nếu phân vùng ổ cứng vượt quá 2,19TB thì BIOS chuẩn của PC sẽ không thể khởi động được. Để khắc phục vấn đề hy hữu này, cách nhanh nhất là Windows Vista và Windows 7 cho bạn thay thế MBR mặc định bằng GUID Partition Table (GPT). Một cách khác có vẻ "rủi ro" hơn là cập nhật BIOS hệ thống với firmware EFI (Extensible Firmware Interface), nhưng firmware này chỉ hỗ trợ một số nền tảng chipset mà thôi.

    Card đồ họa - chung hay riêng?
    Tuỳ mục đích

    Trước đây, card đồ họa đối với người dùng gia đình thường chỉ có một mục đích duy nhất: chơi game. Nhưng đến nay, card đồ họa có rất nhiều chuyển biến về công nghệ, kiến trúc và cả chức năng. Card đồ họa ngày nay ngoài khả năng xử lý game, còn có thể tăng tốc độ duyệt web, hỗ trợ nghe nhìn tốt hơn, nhất là giải trí 3D và thậm chí còn hỗ trợ cả các ứng dụng nghiệp vụ.

    GPU, bộ xử lý đồ họa, trước nay vẫn theo con đường của CPU là tăng số nhân xử lý và số luồng xử lý. Tốc độ không còn phụ thuộc nhiều vào xung nhịp MHz hay GHz nữa. Mục tiêu của GPU hiện nay là trong một thời điểm, GPU có thể xử lý được bao nhiêu dữ liệu. Rõ ràng GPU thời nay đa năng hơn, đa tài hơn trước, và có vẻ giống CPU.

    AMD đã đưa ra mô hình APU từ năm 2009. Nguồn: AMD.

    Vẫn với 2 cái tên quen thuộc NVIDIA và AMD (mua lại ATI), thị trường GPU cũng chỉ là cuộc so găng giữa 2 đối thủ này.

    GPU cao cấp nhất hiện nay của NVIDIA là GeForce GTX 580 có 512 nhân xử lý CUDA (Compute Unified Device Architecture), đối đầu với GPU Radeon HD 6970 của AMD với 1536 bộ xử lý đổ bóng. Những nhân xử lý này không hoàn toàn nhắm vào game mà là hướng đến khả năng xử lý song song nhiều hơn. Từ khi Microsoft tung ra thư viện đồ họa DirectX 10 (đến nay là DirectX 11), họ đã mở ra cánh cổng cho CPU chia sẻ gánh nặng với GPU. Một điểm khác đáng nói là Intel và AMD, hai ông lớn về bộ xử lý, cũng tích hợp khả năng xử lý đồ họa vào CPU, trong khi GPU cũng có khả năng xử lý cả các tác vụ mà xưa nay chỉ chuyên dành cho CPU. Intel có Clakedale/Arrandale là dòng bộ xử lý đầu tiên có tích hợp GPU, sau đó lại đến Sandy Bridge cũng tích hợp. Trong khi AMD vừa tung ra kiến trúc Fusion kết hợp cả 2 CPU và GPU trong cùng một chip, và họ gọi kết hợp CPU-GPU này là APU (Accelerated Processing Unit). Đầu năm nay, AMD cũng công bố dự án Denver kết hợp với ARM để sản xuất CPU để bàn có tích hợp cả kiến trúc GPU của NVIDIA. Theo AMD lẫn Intel, tương lai CPU và GPU sẽ hợp làm một.

    Tuy vậy, với mảng thị trường đồ họa cao cấp thì việc bén duyên CPU-GPU này không bị tác động gì nhiều. Game nặng về đồ họa, game 3D vẫn cần những card đồ họa mạnh mẽ, thậm chí cần phải kết hợp thiết lập đồ họa kép như SLI của NVIDIA hay CrossFire của AMD. Có chăng sự tích hợp CPU-GPU chỉ tác động đến dòng card đồ họa tầm trung, cơ bản mà thôi.

    Một trong những tính năng chính của card đồ họa thời gian tới sẽ là hỗ trợ tập thư viện DirectX 11 mới nhất của Microsoft, mà tính năng then chốt của tập thư viện này là hỗ trợ phủ vân bề mặt dạng tổ ong (tessellation) ở mức phần cứng.

    Với mô hình phủ vân bề mặt này, hệ thống có thể dựng được những mô hình hình học phức tạp của một khung cảnh mà không tác động nhiều đến tỉ lệ khung hình/giây, do đó cho hình ảnh mượt và trung thực hơn cách phủ vân bề mặt như hiện nay.

    AMD và NVIDIA tiếp cận tập thư viện DirectX 11 này không giống nhau. Dòng card Cayman mới của AMD dùng 2 engine chuyên để xử lý phủ vân. Còn NVIDIA lại đi theo hướng mỗi nhân của GPU đều có 1 engine xử lý phủ vân riêng.

    Tham khảo: AMD, Intel, PC Plus, Gizmodo, Fujitsu, UEFI.

    ID: A1105_64