Tại sao RAM đọc ghi liên tục nhưng vẫn bền hơn SSD?

RAM và SSD là hai loại bộ nhớ cực kỳ quan trọng trong một chiếc máy tính nhưng chúng lại có sự khác biệt lớn về cách hoạt động cũng như độ bền.

Một điểm khác biệt đáng chú ý là vấn đề về giới hạn chu kỳ ghi của SSD trong khi RAM lại không gặp vấn đề này. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá lý do đằng sau sự bền bỉ đáng kinh ngạc của RAM dù nó phải đọc ghi liên tục.

Tìm hiểu về RAM và SSD

RAM là gì?

RAM hay Random Access Memory - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên là một loại bộ nhớ máy tính cung cấp khả năng lưu trữ nhanh và tạm thời cho dữ liệu mà bộ xử lý cần truy cập nhanh chóng. Đây là thành phần quan trọng trong việc xác định tốc độ và khả năng phản hồi của hệ thống máy tính. RAM cho phép thực hiện các hoạt động đọc và ghi nhanh, đảm bảo thực hiện hiệu quả các tác vụ.

SSD là gì?

Ổ đĩa thể rắn -  Solid-State Drive (SSD) là thiết bị lưu trữ sử dụng mạch tích hợp để lưu trữ dữ liệu liên tục. Không giống như RAM, SSD vẫn lưu giữ thông tin ngay cả khi tắt nguồn khiến nó trở thành dạng bộ nhớ không biến động. SSD trở nên phổ biến do thời gian truy cập dữ liệu nhanh hơn, độ tin cậy được cải thiện và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với ổ đĩa cứng truyền thống (HDD).

Sự khác biệt trong lưu trữ dữ liệu và hoạt động ghi

Bộ nhớ dễ bay hơi (volatile) so với bộ nhớ không dễ bay hơi (non-volatile)

Sự khác biệt cơ bản giữa RAM và SSD nằm ở tính dễ bay hơi (volatility) của bộ nhớ. RAM là bộ nhớ dễ bay hơi, nghĩa là nó chỉ lưu giữ dữ liệu khi máy tính còn nguồn điện. Khi mất điện hoặc máy tính tắt, dữ liệu được lưu trữ trong RAM sẽ bị xóa. Ngược lại, SSD là thiết bị bộ nhớ không dễ bay hơi được thiết kế để lưu trữ dữ liệu liên tục, cho phép lưu giữ thông tin ngay cả khi không có nguồn điện.

Bản chất lưu trữ tạm thời của RAM

RAM là một thành phần quan trọng trong các hệ thống máy tính. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp bộ nhớ tạm thời cho dữ liệu mà bộ xử lý cần truy cập nhanh chóng.

Thiết kế và công nghệ

Cấu tạo và hoạt động của RAM

RAM được xây dựng bằng cách sử dụng mạch tích hợp chứa hàng triệu ô nhớ. Các ô này được sắp xếp thành mảng và có khả năng lưu trữ thông tin nhị phân dưới dạng điện tích. Khi bộ xử lý cần đọc hoặc ghi dữ liệu, nó sẽ gửi tín hiệu điện đến các ô nhớ cụ thể, cho phép truy cập nhanh và trực tiếp.

Về cơ bản, mỗi ô nhớ trên RAM nó giống như một cái tụ điện mà bạn hay thấy trên các mạch điện, chỉ khác là nó nhỏ hơn rất rất nhiều lần. Các “tụ điện” này cần làm mới liên tục, nếu bị ngắt khỏi nguồn điện nó sẽ mất điện tích.

Để dễ hình dung thì mỗi ô nhớ của RAM như một xô nước bị thủng, xô nước này sẽ có hai trạng thái là có nước và không có nước (ứng với 0 và 1). Nhưng vấn đề là xô nước này bị thủng nên bạn cần phải rót vào một lượng nước bằng với lượng nước mất đi để xô có nước thì luôn có nước, cũng gần giống như điện phải cung cấp liên tục cho RAM.

Cấu tạo và hoạt động của SSD

SSD được cấu thành từ chip nhớ flash NAND bao gồm các bóng bán dẫn cổng nổi. Các bóng bán dẫn này lưu trữ dữ liệu trong các ô bằng cách giữ lại các điện tích. Để ghi dữ liệu, SSD đẩy điện áp cao vào các ô, thay đổi điện tích và lưu trữ thông tin mong muốn. Để đọc dữ liệu, SSD đo điện tích bên trong các ô.

Để dễ hình dung thì mỗi ô nhớ trong SSD nó giống như một cái bình nước, nước được bảo quản bởi một cái nắp (hay chính là cổng nổi trong chip nhớ flash NAND). Mỗi lần thêm nước hoặc lấy nước ra bạn phải mở nắp. 

Và các bạn thấy đấy, việc bạn đưa nước vào một cái xô thì dễ hơn cho nước vào một chiếc bình có nắp. Tuy vậy bạn có thể xếp chồng nhiều bình nước lên nhau để chứa nhiều nước hơn trên một đơn vị diện tích. Điều đó phần nào giải thích cho việc SSD có dung lượng lớn hơn nhiều so với RAM nhưng RAM đọc ghi nhanh hơn nhiều lần.

Chu kỳ ghi và cân bằng hao mòn

Chu kỳ ghi không giới hạn của RAM

RAM không gặp vấn đề về chu kỳ ghi giới hạn do cấu trúc và hoạt động của nó. Các ô lưu trữ trong RAM không bị hao mòn vật lý. Do đó, RAM có thể thực hiện số chu kỳ ghi không giới hạn.

Chu kỳ ghi hạn chế của SSD

Ngược lại, SSD có số chu kỳ ghi hạn chế trước khi các ô nhớ bắt đầu xuống cấp. Mỗi ô nhớ flash NAND có thể chịu được một số lượng hữu hạn các hoạt động ghi trước khi nó trở nên kém tin cậy hơn.

Giới hạn này phát sinh từ các đặc tính vật lý của các ô nhớ và hiện tượng được gọi là đường hầm electron. Vì mỗi lần ghi dữ liệu lên SSD, mỗi ô nhớ cần chịu một điện áp cao để đẩy các điện tích qua cổng, chiếc cổng sẽ đóng vai trò như nắp bình nước bảo quản các điện tích ổn định bên trong ngay cả khi không có điện. 

Tuy nhiên, đến một giới hạn, cổng này sẽ bị mòn khiến cho electron bị rò rỉ gây mất dữ liệu, nó giống như nắp bình nước bị hư khiến nước sẽ bị bay hơn.

Cân bằng hao mòn trong SSD

Để giảm thiểu vấn đề về chu kỳ ghi hạn chế trong SSD, các nhà sản xuất sử dụng một kỹ thuật gọi là cân bằng hao mòn. Quá trình này phân phối các hoạt động ghi đều trên các ô nhớ, ngăn không cho các ô cụ thể bị hao mòn nhanh hơn các ô khác. Thuật toán cân bằng hao mòn theo dõi việc sử dụng các ô riêng lẻ và phân bổ động các hoạt động ghi để duy trì sự phân phối cân bằng, do đó kéo dài tuổi thọ của SSD.

Tác động của chu kỳ ghi đến tuổi thọ của SSD

Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của SSD

Nhiều yếu tố góp phần vào tuổi thọ của SSD, bao gồm chất lượng của các ô nhớ, loại công nghệ flash NAND được sử dụng và khối lượng công việc được áp dụng cho ổ đĩa. Ngoài ra, các yếu tố như nhiệt độ, dao động điện áp và mất điện cũng có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của SSD.

Chu kỳ ghi góp phần vào sự hao mòn như thế nào

Khi dữ liệu được ghi vào ổ SSD, điện tích trong các ô nhớ sẽ dần dần suy giảm. Theo thời gian, sự suy giảm này ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ và truy xuất dữ liệu chính xác của ô nhớ, dẫn đến lỗi tiềm ẩn và giảm hiệu suất. Khi số chu kỳ ghi tăng lên, khả năng gặp phải các vấn đề như hỏng dữ liệu hoặc lỗi cũng tăng lên.

Kết luận

Tóm lại, RAM và SSD khác nhau về cấu trúc, hoạt động và đặc điểm. Trong khi RAM cung cấp khả năng lưu trữ tạm thời và nhanh với chu kỳ ghi không giới hạn, SSD cung cấp khả năng lưu trữ liên tục với chu kỳ ghi hạn chế. RAM phụ thuộc vào điện tích và cơ chế làm mới liên tục cho phép nó tránh được vấn đề về giới hạn chu kỳ ghi. 

Mặt khác, SSD sử dụng các kỹ thuật cân bằng hao mòn để giảm thiểu tác động của chu kỳ ghi, nhưng các ô của chúng bị suy giảm theo thời gian. 

Nguồn: DiskMFR

Xem thêm: 

• Sự thật ít người biết: RAM máy tính thực sự có tuổi thọ bao lâu?
• Xem thêm bài viết khác thuộc chuyên mục Khám phá

Nếu bạn đang cần mua những thanh RAM chất lượng đến từ các thương hiệu uy tín để nâng cấp cho chiếc laptop của mình hãy tham khảo ngay các sản phẩm đang có mặt tại CellphoneS nhé: