Tìm hiểu những công nghệ tiết kiệm điện năng trên OS X Mavericks

Tìm hiểu những công nghệ tiết kiệm điện năng trên OS X Mavericks Tại Hội nghị phát triển toàn cầu WWDC 2013 vừa diễn ra, Apple đã giới thiệu hàng loạt các sản phẩm công nghệ tiên tiến như hệ điều hành iOS 7, máy Mac Pro 2013 hay hệ điều hành Mac OS X 10.9 "Mavericks". Một điểm dễ nhận thấy mà có lẽ đang trở thành xu hướng chung hiện nay là các nhà sản xuất kể cả phần cứng hay phần mềm đều rất quan tâm đến vấn đề tăng thời lượng sử dụng cho thiết bị. Việc tích hợp các chip xử lý Intel Haswell mới nhất hứa hẹn đem lại thời lượng pin cực tốt cho dòng máy MacBook Air vừa công bố của Apple. Cụ thể, model MacBook Air 11 inch được Apple hứa hẹn cho pin tốt hơn với 9 tiếng sử dụng (bản cũ chỉ có thời lượng pin 5 tiếng), còn phiên bản 13 inch thời lượng pin sẽ tăng lên 12 tiếng (bản cũ là 7 tiếng). Tuy nhiên, đó mới chỉ là ở khía cạnh phần cứng dễ nhận biết, còn đối với phần mềm hay chính xác hơn là trên hệ điều hành, Apple cũng đã có những tinh chỉnh và bổ sung quan trọng ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng tiết kiệm pin của máy Mac. OS X 10.9 "Mavericks" chính là hệ điều hành được chúng tôi nhắc đến ở đây. Thông qua tài liệu “Core Technology Overview” dưới dạng file PDF được Apple phát hành riêng sau khi WWDC diễn ra, công ty có trụ sở tại Cupertino đã giới thiệu sâu hơn về những tính năng và công nghệ tích hợp trong OS X Mavericks cho phép quản lý những thay đổi về mặt tiêu thụ năng lượng giúp tăng thời lượng pin cho thiết bị. Apple tuyên bố rằng mục đích giảm điện năng tiêu thụ so với trước đây là hoàn toàn có thể đạt được mà không hề làm tổn hại đến hệ thống tổng thể. Hãng đã sử dụng 3 công nghệ chính nhằm tăng thời lượng pin cho máy tính chạy hệ điều hành Mavericks là “Compressed Memory”, “App Nap” và “Timer Coalescing”. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn về cách thức hoạt động và tính năng chính của các công nghệ này: 1. Compressed Memory Compressed Memory không phải là một công cụ quản lý điện năng, chức năng chính của công nghệ này là nén bộ nhớ. Thực chất, Mavericks sẽ tự động nén các chương trình chạy gần đây của người dùng trong bộ nhớ RAM, với kích thước chỉ bằng một nửa so với lúc ban đầu. Khi người dùng cần sử dụng lại, chúng sẽ được giải nén và phục hồi theo những yêu cầu từ chương trình. OS X luôn sử dụng bộ nhớ ảo để lưu các nội dung ít quan trọng vào ổ SSD hay HDD, sau đó tải lại vào bộ nhớ khi chương trình này được sử dụng. Apple cho biết quy trình nén/giải nén trong bộ nhớ có tốc độ nhanh hơn so với việc ghi các thông tin ra ổ đĩa, ngay cả khi đó là ổ SSD, nhờ vào việc sử dụng các thuật toán WKdm. Apple còn chia sẻ thêm rằng nếu bạn chạy Mavericks trên các dòng máy tính xách tay đời cũ sử dụng ổ đĩa cơ thì kết quả tiết kiệm thậm chí còn ấn tượng hơn. Nhờ tốc độ nén và giải nén rất nhanh của WKdm, nên bộ nhớ tổng thể sẽ được giải phóng nhiều hơn, giúp tăng tốc độ và giảm hao mòn đĩa. Đồng thời, làm giảm chu trình đọc và viết các tập tin hoán đổi bộ nhớ ảo trên đĩa, qua đó nâng cao hiệu quả năng lượng của máy Mac bất chấp việc CPU phải hoạt động nhiều hơn một chút do thực hiện nén và giải nén. 2. App Nap App Nap cũng là một công nghệ được trang bị trong bản OS 10.9 cho phép tiết kiệm điện năng đối với các ứng dụng đang trong trạng thái chờ. Chẳng hạn, phiên bản hiện hành của Safari tiêu thụ khoảng 15% tài nguyên CPU khi chạy ở chế độ nền, vì vậy những tổn thất điện năng có thể là đáng kể. Nếu bạn mở các ứng dụng hay tab duyệt web mà tạm thời chưa dùng đến chúng thì App Nap sẽ tự đóng băng các hoạt động này lại, không chiếm tài nguyên hệ thống. Tuy nhiên, một điểm thú vị là App Nap sẽ biết cách chọn lọc việc đóng băng ứng dụng, các hoạt động như download, check mail hay nghe nhạc sẽ không bị tạm dừng. Ngoài ra, Mavericks cũng sẽ giảm sự ưu tiên đối với các ứng dụng đang ở trạng thái chờ, chỉ cung cấp một phần nhỏ tài nguyên CPU để duy trì. Kể cả khi bạn mở nhiều chương trình cùng lúc nhưng tạm thời chưa sử dụng đến, Mavericks vẫn có thể kiểm soát tốt toàn bộ một cách thường xuyên và có sự điều chỉnh linh hoạt sao cho mức độ tiêu tốn điện năng luôn ở mức giới hạn chấp nhận được. 3. Timer Coalescing Tính năng Timer Coalescing đặc biệt hơn App Nap và Compressed Memory ở chỗ là nó chỉ hoạt động khi thiết bị sử dụng năng lượng từ pin. Để dễ hình dung về chức năng của Timer Coalescing tôi sẽ giải thích một cách đơn giản như sau: Khi bạn khởi động máy tính và bắt đầu làm việc, sẽ có nhiều chương trình hoạt động đồng thời, bạn có thể mở ứng dụng A và D cùng lúc, còn B và C sẽ đóng vai trò 2 tác vụ chạy nền. Kể cả ứng dụng đang chạy trực tiếp hay ứng dụng chạy nền đều chiếm dụng tài nguyên cùa máy như CPU, RAM hay ổ cứng. Tuy nhiên, các chương trình này có tần số chạy ngẫu nhiên không đồng bộ, CPU vừa phải load để chạy ứng dụng A, thậm chí đồng thời cả ứng dụng D, nhưng ngay sau đó sẽ tiếp tục load để duy trì hoạt động của B hay C. Tất cả mớ “hỗn độn” đó làm CPU của máy gần như không có thời gian “nghỉ” và có thể sinh ra những hao phí năng lượng không đáng có. Ban đầu, các ứng dụng hoạt động như một mớ "hỗn độn". Time Coalescing với chức năng gom nhóm các hoạt động CPU khi chạy ở mức độ thấp. Nhờ đó, cùng lúc CPU có thể load đồng thời để duy trì 4 tác vụ A, B, C, D, sau đó sẽ có một khoảng nghỉ dài để tiếp tục một chu trình mới. Các khoảng nghỉ giữa các dao động được tăng lên đồng nghĩa với việc năng lượng được tiêu thụ ít hơn. Tất nhiên những khoảng nghỉ này trên thực tế là cực nhỏ ở mức mili giây mà chúng ta không thể đo đếm được theo cách thông thường. Theo tính toán của Apple thì công nghệ này giúp tiết kiệm 72% mức tiêu hao năng lượng của CPU so với trước đây. Nhờ sự can thiệp của Time Coalescing, mớ "hỗn độn" trên đã được gom lại một cách bài bản hơn nhiều. Các công nghệ mới cùng với một số điều chỉnh “kernel” giúp cho Mavericks quản lý tài nguyên CPU một cách tối ưu nhất. Hệ điều hành OS X 10.9 của Apple thường huy động ít lõi CPU nhất có thể, những lõi khác sẽ được nghỉ ngơi đến khi một tác vụ nặng bắt chúng phải hoạt động. Kết hợp với những cải tiến đáng kể về TDP trên chip Haswell, Apple đã rất tự hào về thời lượng pin cực bền trên các dòng máy mới của mình đặc biệt là Macbook Air 2013.