Quantumrun

ŞƏKİL KREDİTİ: Quantumrun

Rəqəmsal yaddaş inqilabı: Kompüterlərin gələcəyi P3

David Tal, nəşriyyatçı, futurist
@Davidtalwrites
LinkedIn

Çərşənbə axşamı, 09 - 15:2020

Bunu oxuyanların çoxu yəqin ki, sadə disketləri xatırlayır və onun 1.44 MB disk sahəsi var. Bəziləriniz, yəqin ki, bir məktəb layihəsi zamanı dəhşətli 8MB yaddaşa malik ilk USB yaddaş sürücüsünü çıxaranda həmin dostunuza həsəd apardınız. İndi sehr getdi və biz yorğun olduq. Bir terabayt yaddaş 2018-ci ilin əksər masaüstü kompüterlərində standartdır və Kingston hətta indi bir terabaytlıq USB disk satır.

İstər məktəb hesabatı, səyahət fotosu, qrupunuzun mixtapesi və ya Whistler-də xizək sürdüyünüz GoPro videosu olsun, biz daha çox rəqəmsal məzmunu istehlak etdikcə və yaratdıqca yaddaşa olan həvəsimiz ildən-ilə artır. İnkişaf etməkdə olan Əşyaların İnterneti kimi digər tendensiyalar yalnız dünyanın istehsal etdiyi məlumat dağını sürətləndirəcək və rəqəmsal saxlama tələbinə daha çox raket yanacağı əlavə edəcək.

Bu səbəbdən, məlumatların saxlanmasını düzgün müzakirə etmək üçün bu yaxınlarda bu fəsli iki yerə bölərək redaktə etmək qərarına gəldik. Bu yarım məlumatların saxlanmasında texnoloji yenilikləri və onun orta rəqəmsal istehlakçılara təsirini əhatə edəcək. Bu arada, növbəti fəsil buludda gələcək inqilabı əhatə edəcək.

Boru kəmərində məlumat saxlama yenilikləri

(TL;DR - Aşağıdakı bölmə daha kiçik və daha səmərəli yaddaş disklərində daha böyük həcmdə məlumatların saxlanmasına imkan verəcək yeni texnologiyanı təsvir edir. Əgər texnologiyaya əhəmiyyət vermirsinizsə, lakin bunun əvəzinə daha geniş məlumat haqqında oxumaq istəyirsinizsə məlumatların saxlanması ilə bağlı tendensiyalar və təsirlər, sonra növbəti alt başlığa keçməyi tövsiyə edirik.)

Bir çoxunuz Mur Qanunu haqqında eşitmisiniz (sıx inteqral sxemdə tranzistorların sayı təxminən hər iki ildən bir iki dəfə artır ki, müşahidə), lakin kompüter biznesinin saxlanma tərəfində Kryder qanunu var - əsasən, sıxmaq qabiliyyətimiz kiçilən sabit disklərə getdikcə daha çox bit də təxminən hər 18 ayda iki dəfə artır. Bu o deməkdir ki, 1,500 il əvvəl 5 MB üçün 35 dollar xərcləyən şəxs indi 600 TB disk üçün 6 dollar xərcləyə bilər.

Bu, heyrətləndirici irəliləyişdir və tezliklə dayanmayacaq.

Aşağıdakı siyahı rəqəmsal yaddaş istehsalçılarının yaddaşa ac olan cəmiyyətimizi təmin etmək üçün istifadə edəcəkləri yaxın və uzunmüddətli yeniliklərə qısa nəzər salır.

Daha yaxşı sabit disklər. 2020-ci illərin əvvəllərinə qədər istehsalçılar biz daha sıx disklər qura bilməyənə qədər daha çox yaddaş tutumu yığaraq ənənəvi sabit disk sürücülərini (HDD) yaratmağa davam edəcəklər. HDD texnologiyasının bu son onilliyinə rəhbərlik etmək üçün icad edilən üsullara daxildir Şingled Maqnit Qeydiyyatı (SMR), ardınca İki ölçülü maqnit qeydi (TDMR) və potensial olaraq İstiliklə dəstəklənən maqnit qeydi (HAMR).

Solid state hard disklər. Yuxarıda qeyd olunan ənənəvi sabit disk sürücüsünü əvəz edən bərk hallı sabit diskdir (SATA SSD). HDD-lərdən fərqli olaraq, SSD-lərdə heç bir fırlanan disk yoxdur - əslində onların hərəkət edən hissələri ümumiyyətlə yoxdur. Bu, SSD-lərin sələfindən daha sürətli, daha kiçik ölçülərdə və daha davamlı işləməsinə imkan verir. SSD-lər artıq bugünkü noutbuklarda standartdır və tədricən əksər yeni masa üstü modellərində standart avadanlığa çevrilir. Və əvvəlcə HDD-lərdən çox baha olsa da, onların qiymət HDD-lərdən daha tez düşür, yəni onların satışları 2020-ci illərin ortalarına qədər HDD-ləri keçə bilər.

Gələcək nəsil SSD-lər də tədricən təqdim olunur, istehsalçılar SATA SSD-lərdən SATA disklərindən ən azı altı dəfə geniş bant genişliyinə malik olan və böyüyən PCIe SSD-lərə keçirlər.

Flash yaddaş 3D-ə keçir. Ancaq sürət məqsəddirsə, hər şeyi yaddaşda saxlamaqdan heç bir şey yoxdur.

HDD və SSD-ləri uzunmüddətli yaddaşınızla müqayisə etmək olar, flaş isə qısamüddətli yaddaşa daha çox bənzəyir. Və beyniniz kimi, kompüterin də işləməsi üçün ənənəvi olaraq hər iki yaddaş növü lazımdır. Adətən təsadüfi giriş yaddaşı (RAM) olaraq adlandırılan ənənəvi fərdi kompüterlər hər biri 4 ilə 8 GB arasında olan iki RAM çubuğu ilə gəlir. Bu arada, Samsung kimi ən ağır vuranlar indi hər biri 2.5 GB tutumlu 128D yaddaş kartları satırlar – bu sərt oyunçular üçün heyrətamizdir, lakin növbəti nəsil superkompüterlər üçün daha praktikdir.

Bu yaddaş kartları ilə bağlı problem onların sabit disklərin üzləşdiyi eyni fiziki məhdudiyyətlərlə üzləşmələridir. Daha da pisi, kiçik tranzistorlar RAM içərisində olurlar, zaman keçdikcə daha pis işləyirlər - tranzistorları silmək və dəqiq yazmaq çətinləşir, nəticədə onları təzə RAM çubuqları ilə əvəz etməyə məcbur edən performans divarına çırpılır. Bunun işığında şirkətlər növbəti nəsil yaddaş kartlarını yaratmağa başlayır:

3D NAND. Intel, Samsung, Micron, Hynix və Taiwan Semiconductor kimi şirkətlər texnologiyanın geniş miqyasda qəbul edilməsinə çalışırlar. 3D NAND, tranzistorları çip daxilində üç ölçüyə yığan.
Rezistiv təsadüfi giriş yaddaşı (ram). Bu texnologiya yaddaşın bitlərini (0 və 1s) saxlamaq üçün elektrik yükü əvəzinə müqavimətdən istifadə edir.
3D çiplər. Bu, növbəti seriyanın fəslində daha ətraflı müzakirə ediləcək, lakin qısa olaraq, 3D çiplər şaquli şəkildə yığılmış təbəqələrdə hesablama və məlumat saxlanmasını birləşdirməyi və bununla da emal sürətini yaxşılaşdırmaq və enerji istehlakını azaltmağı hədəfləyir.
Faza Dəyişən Yaddaş (PCM). Bu PCM-lərin arxasındakı texnologiya Əsasən xalkogenid şüşəsini qızdırır və soyudur, onu kristallaşmış və kristallaşmamış vəziyyətlər arasında dəyişir, hər biri ikili 0 və 1-i təmsil edən özünəməxsus elektrik müqavimətinə malikdir. Təkmilləşdirildikdən sonra bu texnologiya cari RAM variantlarından daha uzun müddət davam edəcək və uçucu deyil, yəni qeyri-sabitdir. enerji söndürüldükdə belə məlumatları saxlaya bilər (ənənəvi RAM-dan fərqli olaraq).
Spin-Transfer Torku Təsadüfi Giriş Yaddaşı (STT-RAM). tutumunu birləşdirən güclü bir Frankenstein DRAM sürəti ilə SRAM, təkmilləşdirilmiş qeyri-dəyişkənlik və qeyri-məhdud dözümlülük ilə yanaşı.
3D XPoint. Bu texnologiya ilə məlumat saxlamaq üçün tranzistorlara etibar etmək əvəzinə, 3D Xpoint bir-birinin üstünə yığılmış "selektor" tərəfindən koordinasiya edilən mikroskopik naqillərdən istifadə edir. Mükəmməlləşdirildikdən sonra bu, sənayedə inqilab edə bilər, çünki 3D Xpoint uçucu deyil, NAND flashdan minlərlə dəfə sürətli və DRAM-dan 10 dəfə daha sıx işləyəcək.

Başqa sözlə, xatırlayın ki, “HDD və SSD-lər uzunmüddətli yaddaşınızla müqayisə oluna bilər, flaş isə qısamüddətli yaddaşınıza daha çox bənzəyir”? Yaxşı, 3D Xpoint hər ikisini idarə edəcək və hər ikisindən ayrılıqda daha yaxşı olacaq.

Hansı variantın qalib gəlməsindən asılı olmayaraq, fləş yaddaşın bütün bu yeni formaları daha çox yaddaş tutumu, sürət, dözümlülük və enerji səmərəliliyi təklif edəcək.

Uzunmüddətli saxlama yenilikləri. Bu arada, sürətin böyük həcmdə məlumatların qorunmasından daha az əhəmiyyət kəsb etdiyi istifadə halları üçün hazırda yeni və nəzəri texnologiyalar işləyir:

Tape sürücüləri. 60 ildən çox əvvəl icad edilmiş, biz əvvəlcə vergi və səhiyyə sənədlərini arxivləşdirmək üçün lent disklərindən istifadə edirdik. Bu gün bu texnologiya nəzəri zirvəsinə yaxın təkmilləşdirilir IBM rekord vurdu 330 terabayt sıxılmamış məlumatı (~330 milyon kitab) əlinizin ölçüsündə lent kartuşuna arxivləşdirməklə.
DNT anbarı. Vaşinqton Universiteti və Microsoft Research tədqiqatçıları sistemi inkişaf etdirdi DNT molekullarından istifadə edərək rəqəmsal məlumatları kodlaşdırmaq, saxlamaq və əldə etmək. Təkmilləşdirildikdən sonra bu sistem bir gün məlumatları mövcud məlumat saxlama texnologiyalarından milyonlarla dəfə daha yığcam şəkildə arxivləşdirə bilər.
Kilobayt yenidən yazıla bilən atom yaddaşı. Ayrı-ayrı xlor atomlarını düz bir mis təbəqə üzərində manipulyasiya etməklə, alimlər yazırdılar kvadrat düym üçün 1 terabit olan 500 kilobaytlıq mesaj - bazardakı ən səmərəli sabit diskdən təxminən 100 dəfə çox məlumat.
5D məlumat saxlama. Sauthempton Universitetinin rəhbərlik etdiyi bu xüsusi saxlama sistemi 360 TB/disk məlumat tutumu, 1,000°C-ə qədər istilik sabitliyi və otaq temperaturunda qeyri-məhdud istifadə müddəti (13.8°C-də 190 milyard il) ilə xarakterizə olunur. Başqa sözlə, 5D məlumat saxlama muzey və kitabxanalarda arxiv istifadəsi üçün ideal olardı.

Proqram təminatı ilə müəyyən edilmiş saxlama infrastrukturu (SDS). Yenilikləri görən təkcə saxlama aparatı deyil, onu idarə edən proqram təminatı da maraqlı inkişafdan keçir. SDS əsasən iri şirkət kompüter şəbəkələrində və ya məlumatların mərkəzləşdirilmiş şəkildə saxlanıldığı və fərdi, qoşulmuş cihazlar vasitəsilə əldə olunduğu bulud saxlama xidmətlərində istifadə olunur. O, əsasən şəbəkədə məlumat saxlama qabiliyyətinin ümumi həcmini götürür və onu şəbəkədə işləyən müxtəlif xidmətlər və cihazlar arasında ayırır. Mövcud (yeni əvəzinə) saxlama avadanlıqlarından daha səmərəli istifadə etmək üçün daha yaxşı SDS sistemləri hər zaman kodlaşdırılır.

Gələcəkdə hətta saxlama ehtiyacımız olacaqmı?

Yaxşı, beləliklə, saxlama texnologiyası növbəti bir neçə onillikdə çox yaxşılaşacaq. Ancaq nəzərə almalı olduğumuz şey, hər halda bunun nə fərqi var?

Orta insan indi ən son masaüstü kompüter modellərində mövcud olan terabayt yaddaş yerini heç vaxt istifadə etməyəcək. Və daha iki-dörd ildən sonra növbəti smartfonunuz cihazınızı yazda təmizləməyə ehtiyac qalmadan bir illik şəkil və videoları yığmaq üçün kifayət qədər yaddaşa sahib olacaq. Əlbətdə ki, kompüterlərində böyük həcmdə məlumat saxlamağı sevən insanların azlığı var, lakin bizim qalanlarımız üçün həddən artıq, şəxsi disk saxlama sahəsinə ehtiyacımızı azaldan bir sıra tendensiyalar var.

Axın xidmətləri. Bir vaxtlar musiqi kolleksiyalarımızda plastinaların, sonra kasetlərin, sonra CD-lərin toplanması nəzərdə tutulurdu. 90-cı illərdə mahnılar MP3-lərə çevrilərək minlərlə insan tərəfindən yığıldı (əvvəlcə torrent vasitəsilə, sonra isə iTunes kimi rəqəmsal mağazalar vasitəsilə getdikcə daha çox). İndi ev kompüterinizdə və ya telefonunuzda musiqi kolleksiyasını saxlamaq və təşkil etmək əvəzinə, biz sonsuz sayda mahnıları yayımlaya və Spotify və Apple Music kimi xidmətlər vasitəsilə istənilən yerdə dinləyə bilərik.

Bu irəliləyiş əvvəlcə evdə musiqi tutan fiziki məkanı, sonra kompüterinizdəki rəqəmsal məkanı azaldıb. İndi hamısını sizə ucuz və rahat, istənilən yerdə/istənilən vaxt istədiyiniz musiqiyə çıxışı təmin edən xarici xidmətlə əvəz etmək olar. Əlbətdə ki, bunu oxuyan bir çoxunuz, yəqin ki, hələ də ətrafında bir neçə CD var, əksəriyyətinin kompüterində hələ də möhkəm MP3 kolleksiyası olacaq, lakin gələcək nəsil kompüter istifadəçiləri kompüterlərini bacardıqları musiqi ilə doldurmaqla vaxtlarını sərf etməyəcəklər. sərbəst onlayn daxil olmaq.

Aydındır ki, musiqi haqqında dediyim hər şeyi kopyalayın və onu film və televiziyaya tətbiq edin (salam, Netflix!) və şəxsi yaddaşa qənaət artmağa davam edir.

sosial media. Musiqi, film və TV şoularının getdikcə daha az fərdi kompüterlərimizi tıxanması ilə rəqəmsal məzmunun növbəti ən böyük forması şəxsi şəkillər və videolardır. Yenə fiziki olaraq şəkillər və videolar istehsal edirdik, nəticədə çardaqlarımıza toz yığırdıq. Sonra şəkillərimiz və videolarımız rəqəmsallaşdı, ancaq kompüterlərimizin ucqar hissəsində yenidən toz topladı. Və məsələ budur: Biz çəkdiyimiz şəkillərin və videoların əksəriyyətinə nadir hallarda baxırıq.

Lakin sosial media baş verəndən sonra Flickr və Facebook kimi saytlar bizə əhəmiyyət verdiyimiz insanlar şəbəkəsi ilə sonsuz sayda şəkil paylaşmaq imkanı verdi, eyni zamanda bu şəkilləri (pulsuz) öz-özünə təşkil edilən qovluq sistemində və ya zaman çizelgesində saxlamaq imkanı verdi. Bu sosial element, miniatür, yüksək səviyyəli telefon kameraları ilə birlikdə adi insan tərəfindən istehsal olunan şəkil və videoların sayını xeyli artırsa da, bizim şəxsi kompüterlərimizdə fotoşəkilləri saxlamaq vərdişimizi azaldıb, onları onlayn, özəl olaraq saxlamağa təşviq edir. və ya açıq şəkildə.

Bulud və əməkdaşlıq xidmətləri. Son iki məqamı nəzərə alsaq, yalnız sadə mətn sənədi (və bir neçə digər niş məlumat növləri) qalır. Bu sənədlər, bayaq müzakirə etdiyimiz multimedia ilə müqayisədə adətən o qədər kiçikdir ki, onları kompüterinizdə saxlamaq heç vaxt problem yaratmayacaq.

Bununla belə, getdikcə mobilləşən dünyamızda sənədlərə yolda daxil olmaq üçün artan tələbat var. Yenə də musiqi ilə müzakirə etdiyimiz eyni irəliləyiş burada baş verir - burada əvvəlcə disketlərdən, CD-lərdən və USB-lərdən istifadə edərək sənədləri nəql edirdik, indi daha rahat və istehlakçı yönümlü istifadə edirik. cloud storage sənədlərimizi xarici məlumat mərkəzində saxlayan Google Drive və Dropbox kimi onlayn rejimdə təhlükəsiz şəkildə daxil olmağımız üçün xidmətlər. Bu kimi xidmətlər bizə sənədlərimizə istənilən yerdə, istənilən vaxt, istənilən cihazda və ya əməliyyat sistemində daxil olmaq və paylaşmaq imkanı verir.

Ədalətli olmaq üçün, axın xidmətlərindən, sosial mediadan və bulud xidmətlərindən istifadə bizim hər şeyi buluda köçürəcəyimiz demək deyil – bəzi şeyləri həddən artıq məxfi və təhlükəsiz saxlamağa üstünlük veririk – lakin bu xidmətlər kəsilib və kəsilməyə davam edəcək. il ərzində sahib olmağımız lazım olan fiziki məlumat saxlama sahəsinin ümumi miqdarı.

Nə üçün eksponent olaraq daha çox saxlama vacibdir

Orta fərd daha çox rəqəmsal yaddaşa daha az ehtiyac görsə də, Kryder Qanununu irəli aparan böyük qüvvələr var.

Əvvəla, bir sıra texnoloji və maliyyə xidmətləri şirkətlərində təhlükəsizlik pozuntularının illik siyahısına görə - hər biri milyonlarla insanın rəqəmsal məlumatını təhlükə altına alır - məlumatların məxfiliyi ilə bağlı narahatlıqlar ictimaiyyət arasında haqlı olaraq artır. Fərdi ehtiyaclardan asılı olaraq, bu, buluddan asılı olaraq şəxsi istifadə üçün daha böyük və daha ucuz məlumat saxlama seçimlərinə ictimai tələbi artıra bilər. Gələcək fərdlər hətta böyük texnoloji şirkətlərə məxsus serverlərdən asılı olaraq xaricə qoşulmaq üçün evlərində şəxsi məlumat saxlama serverləri qura bilərlər.

Başqa bir mülahizə odur ki, məlumatların saxlanması məhdudiyyətləri hazırda biotexnologiyadan süni intellektə qədər bir sıra sektorlarda irəliləyişə mane olur. Böyük məlumatların toplanması və işlənməsindən asılı olan sektorlar yeni məhsul və xidmətlər yaratmaq üçün getdikcə daha böyük həcmdə məlumat saxlamalıdırlar.

Bundan sonra, 2020-ci illərin sonlarına qədər Əşyaların İnterneti (IoT), avtonom nəqliyyat vasitələri, robotlar, artırılmış reallıq və digər bu kimi növbəti nəsil “qabaqcıl texnologiyalar” saxlama texnologiyasına sərmayə qoymağa təkan verəcək. Bunun səbəbi, bu texnologiyaların işləməsi üçün ətrafdakıları anlamaq və buluddan daimi asılılıq olmadan real vaxt rejimində reaksiya vermək üçün hesablama gücünə və yaddaş tutumuna malik olmalıdırlar. Bu konsepsiyanı daha ətraflı araşdırırıq beşinci fəsil bu seriyanın.

Nəhayət, Things İnternet (bizimdə tam izah edilmişdir İnternetin gələcəyi seriyası) milyardlarla trilyonlarla şeyin hərəkətini və ya vəziyyətini izləyən milyardlarla trilyon sensorlarla nəticələnəcək. Bu saysız-hesabsız sensorların istehsal edəcəyi böyük həcmdə məlumat, bu seriyanın sonuna yaxın əhatə edəcəyimiz superkompüterlər tərəfindən effektiv şəkildə emal edilməzdən əvvəl effektiv yaddaş tutumu tələb edəcək.

Bütövlükdə, orta statistik insan şəxsi sahib olduğu rəqəmsal yaddaş qurğusuna ehtiyacını getdikcə azaldacaqsa, planetdəki hər kəs gələcəkdə rəqəmsal saxlama texnologiyalarının təklif edəcəyi sonsuz yaddaş tutumundan dolayı faydalanacaq. Əlbəttə ki, daha əvvəl işarə etdiyimiz kimi, yaddaşın gələcəyi buluddadır, lakin bu mövzuya dərindən girməmişdən əvvəl, ilk növbədə kompüter biznesinin emal (mikroçip) tərəfində baş verən əlavə inqilabları başa düşməliyik. növbəti fəslin mövzusu.