Quantumrun

BILDA KREDITO: Quantumrun

La cifereca stokado-revolucio: Estonteco de Komputiloj P3

David Tal, Eldonisto, Futuristo
@DavidTalWrites
LinkedIn

mar, 09/15/2020 - 15:43

Plej multaj el vi, legante ĉi tion, verŝajne memoras la humilan disketon kaj ĝi estas solida 1.44 MB da diskospaco. Iuj el vi verŝajne ĵaluzis pri tiu amiko, kiam li eltiris la unuan USB-dikan diskon, kun ĝiaj monstraj 8MB da spaco, dum lerneja projekto. Nuntempe, la magio malaperis, kaj ni laciĝis. Unu terabajto da memoro estas norma en la plej multaj labortabloj de 2018—kaj Kingston eĉ vendas unu terabajtan USB-diskojn nun.

Nia obsedo pri stokado kreskas jaron post jaro dum ni konsumas kaj kreas ĉiam pli da cifereca enhavo, ĉu ĝi estas lerneja raporto, vojaĝfoto, la miksaĵbendo de via grupo aŭ GoPro video de vi skiante malsupren Whistler. Aliaj tendencoj kiel la emerĝanta Interreto de Aĵoj nur akcelos la monton de datumoj, kiujn la mondo produktas, aldonante plian raketon al la postulo pri cifereca stokado.

Jen kial por diskuti taŭge pri konservado de datumoj, ni lastatempe decidis redakti ĉi tiun ĉapitron dividante ĝin en du. Ĉi tiu duono kovros la teknologiajn novigojn en datumstokado kaj ĝian efikon al averaĝaj ciferecaj konsumantoj. Dume, la sekva ĉapitro kovros la venontan revolucion en la nubo.

Novaĵoj pri konservado de datumoj en la dukto

(TL;DR - La sekva sekcio skizas la novan teknologion, kiu ebligos ĉiam pli grandajn kvantojn da datumoj stoki sur ĉiam pli malgrandaj kaj pli efikaj stokadiloj. Se vi ne zorgas pri la teknologio, sed anstataŭe volas legi pri la pli larĝaj tendencoj kaj efikoj ĉirkaŭ datumstokado, tiam ni rekomendas transsalti al la sekva subtitolo.)

Multaj el vi jam aŭdis pri la Leĝo de Moore (la observo, ke la nombro da transistoroj en densa integra cirkvito duobliĝas proksimume ĉiujn du jarojn), sed ĉe la stokado de la komputila komerco, ni havas la Leĝon de Kryder—esence, nian kapablon elpremi. ĉiam pli da pecoj en malgrandiĝantaj malmolaj diskoj ankaŭ duobliĝas proksimume ĉiujn 18 monatojn. Tio signifas, ke la persono, kiu elspezis $1,500 por 5MB antaŭ 35 jaroj, nun povas elspezi $600 por 6TB-disko.

Ĉi tio estas mirinda progreso, kaj ĝi ne ĉesos baldaŭ.

La sekva listo estas mallonga rigardo al la baldaŭaj kaj longtempaj novigoj, kiujn fabrikantoj de ciferecaj stokado uzos por kontentigi nian avidatan socion.

Pli bonaj malmolaj diskoj. Ĝis la fruaj 2020-aj jaroj, fabrikistoj daŭre konstruos tradiciajn malmolajn diskojn (HDD), pakante pli da memorkapablo ĝis ni ne plu povos konstrui malmolajn diskojn pli densajn. La teknikoj elpensitaj por gvidi ĉi tiun lastan jardekon de HDD-teknologio inkluzivas Shingled Magneta Registrado (SMR), sekvita de Du-Dimensia Magneta Registrado (TDMR), kaj eble Varmo-Asistita Magneta Registrado (HAMR).

Solidstataj malmolaj diskoj. Anstataŭigi la tradician malmolan diskon notitan supre estas la solida malmola disko (SATA SSD). Male al HDD-oj, SSD-oj ne havas turniĝantajn diskojn—fakte ili tute ne havas movajn partojn. Ĉi tio permesas al SSD-oj funkcii multe pli rapide, je pli malgrandaj grandecoj kaj kun pli da fortikeco ol ilia antaŭulo. SSD-oj jam estas normo en la hodiaŭaj tekkomputiloj kaj iom post iom iĝas norma aparataro ĉe la plej multaj novaj labortablaj modeloj. Kaj kvankam origine multe pli multekosta ol HDD-oj, ilia prezo malpliiĝas pli rapide ol HDD-oj, kio signifas, ke iliaj vendoj povus superi HDD-ojn rekte meze de la 2020-aj jaroj.

Venonta generacio SSD-oj estas iom post iom enkondukitaj ankaŭ, kun produktantoj transirantaj de SATA-SSD-oj al PCIe-SSD-oj, kiuj havas almenaŭ ses fojojn la larĝan bandon de SATA-diskoj kaj kreskas.

Flashmemoro fariĝas 3D. Sed se rapideco estas la celo, nenio superas konservi ĉion en memoro.

HDD-oj kaj SSD-oj povas esti komparitaj kun via longdaŭra memoro, dum fulmo pli similas al via mallongdaŭra memoro. Kaj same kiel via cerbo, komputilo tradicie bezonas ambaŭ specojn de stokado por funkcii. Ofte nomataj memoro de hazarda aliro (RAM), tradiciaj personaj komputiloj tendencas veni kun du bastonoj da RAM po 4 ĝis 8GB ĉiu. Dume, la plej pezaj batistoj kiel Samsung nun vendas 2.5D-memorkartojn, kiuj enhavas po 128GB - mirindaj por ĝisostaj ludantoj, sed pli praktikaj por venontgeneraciaj superkomputiloj.

La defio kun ĉi tiuj memorkartoj estas, ke ili renkontas la samajn fizikajn limojn, kiujn alfrontas malmolaj diskoj. Pli malbone, la pli etaj transistoroj fariĝas ene de RAM, des pli malbona ili rezultas laŭlonge de la tempo - la transistoroj malfaciliĝas por viŝi kaj skribi precize, fine trafante agadon muron kiu devigas ilian anstataŭaĵon per freŝaj RAM-bastonoj. En lumo de tio, kompanioj komencas konstrui la venontan generacion de memorkartoj:

3D NAND. Firmaoj kiel Intel, Samsung, Micron, Hynix kaj Taiwan Semiconductor premas la larĝskalan adopton de 3D NAND, kiu stakigas transistorojn en tri dimensiojn ene de blato.
Rezisma Hazarda Alira Memoro (RAM). Ĉi tiu tekniko uzas reziston anstataŭ elektra ŝargo por stoki pecojn (0s kaj 1s) de memoro.
3D blatoj. Ĉi tio estos diskutita pli detale en la sekva serioĉapitro, sed mallonge, 3D blatoj celu kombini komputadon kaj datumstokadon en vertikale stakitaj tavoloj, tiel plibonigante pretigrapidecojn kaj reduktante energikonsumon.
Fazŝanĝa Memoro (PCM). la teknologio malantaŭ PCMs esence varmigas kaj malvarmigas kalkogenidan vitron, ŝanĝante ĝin inter kristaligitaj al ne-kristaligitaj ŝtatoj, ĉiu kun iliaj unikaj elektraj rezistaj reprezentantoj la binaraj 0 kaj 1. Post kiam perfektigita, ĉi tiu teknologio daŭros multe pli longe ol nunaj RAM-variaĵoj kaj estas nevolatila, kio signifas. ĝi povas teni datumojn eĉ kiam la potenco estas malŝaltita (male al tradicia RAM).
Spin-Transiga Tordmomanto Hazarda-Alira Memoro (STT-RAM). Potenca Frankenstein kiu kombinas la kapablon de DRAMO kun la rapideco de SRAM, kune kun plibonigita ne-volatileco kaj proksime de senlima eltenemo.
3D XPoint. Kun ĉi tiu teknologio, anstataŭ fidi je transistoroj por stoki informojn, 3D Xpoint uzas mikroskopan maŝon de dratoj, kunordigitaj per "elektilo" kiuj estas stakigitaj unu sur la alia. Fojo perfektigita, ĉi tio povus revolucii la industrion ĉar 3D Xpoint estas nevolatila, funkcios milfoje pli rapide ol NAND-fulmo, kaj 10 fojojn pli densa ol DRAM.

Alivorte, ĉu vi memoras, kiam ni diris "Diskoj kaj SSD-oj povas esti komparitaj kun via longtempa memoro, dum fulmo pli similas al via mallongdaŭra memoro"? Nu, 3D Xpoint pritraktos ambaŭ kaj faros tion pli bone ol ambaŭ ol ambaŭ aparte.

Sendepende de kiu opcio venkas, ĉiuj ĉi tiuj novaj formoj de fulmmemoro proponos pli da memorkapablo, rapideco, eltenemo kaj potenco-efikeco.

Longtempaj stokaj novigoj. Dume, por tiuj uzkazoj kie rapideco gravas malpli ol la konservado de grandaj kvantoj da datenoj, novaj kaj teoriaj teknologioj estas nuntempe en la laboroj:

Benddiskoj. Inventite antaŭ pli ol 60 jaroj, ni origine uzis sondiskojn por arkivi impostajn kaj sanajn dokumentojn. Hodiaŭ, ĉi tiu teknologio estas perfektigita proksime de sia teoria pinto kun IBM starigante rekordon per arkivado de 330 terabajtoj da nekunpremitaj datumoj (~330 milionoj da libroj) en glubendan kartoĉon ĉirkaŭ la grandeco de via mano.
Stokado de DNA. Esploristoj de la Vaŝingtona Universitato kaj Microsoft Research evoluigis sistemon kodi, stoki kaj preni ciferecajn datumojn uzante DNA-molekulojn. Post kiam perfektigita, ĉi tiu sistemo povas iam arkivi informojn milionojn da fojoj pli kompakte ol nunaj datumstokaj teknologioj.
Kilobajta reskribibla atommemoro. Manipulante individuajn klorajn atomojn sur plata folio el kupro, sciencistoj skribis 1-kilobajta mesaĝo je 500 terabitoj je kvadrata colo — proksimume 100 fojojn pli da informoj po kvadrata colo ol la plej efika malmola disko sur la merkato.
5D datumstokado. Ĉi tiu speciala stokada sistemo, gvidita de la Universitato de Southampton, havas 360 TB/diskan datumkapaciton, termikan stabilecon ĝis 1,000 °C kaj preskaŭ senliman vivdaŭron ĉe ĉambra temperaturo (13.8 miliardoj da jaroj ĉe 190 °C). Alivorte, 5D-datumstokado estus ideala por arkivaj uzoj ĉe muzeoj kaj bibliotekoj.

Programaro-Difinita Stokado-Infrastrukturo (SDS). Ne nur stokado aparataro vidas novigon, sed la programaro, kiu funkciigas ĝin, ankaŭ spertas ekscitan evoluon. SDS estas uzata plejparte en grandaj firmaaj komputilaj retoj aŭ nubaj stokadoservoj kie datumoj estas stokitaj centre kaj alireblaj per individuaj, konektitaj aparatoj. Ĝi esence prenas la totalan kvanton de datumstokado en reto kaj apartigas ĝin inter la diversaj servoj kaj aparatoj kiuj funkcias en la reto. Pli bonaj SDS-sistemoj estas kodigitaj la tutan tempon por pli efike uzi ekzistantan (anstataŭ novan) stokan aparataron.

Ĉu ni eĉ bezonos stokadon estonte?

Bone, do konservada teknologio multe pliboniĝos dum la venontaj jardekoj. Sed la afero, kiun ni devas konsideri, estas, kian diferencon tio faras ĉiuokaze?

La averaĝa persono neniam uzos la terabajton da stoka spaco nun disponebla en la plej novaj labortablaj komputilmodeloj. Kaj post aliaj du ĝis kvar jaroj, via venonta inteligenta telefono havos sufiĉan stokan spacon por hordi la valoron de unu jaro da bildoj kaj filmetoj sen devi printempe purigi vian aparaton. Certe, ekzistas malplimulto de homoj tie, kiuj ŝatas hordi amasajn kvantojn da datumoj en siaj komputiloj, sed por la ceteraj el ni, ekzistas kelkaj tendencoj reduktantaj nian bezonon de troa, private posedata disko-stokado.

Retsendaj servoj. Iam, niaj muzikkolektoj implikis kolekti diskojn, poste kasedojn, poste KD-ojn. En la 90-aj jaroj, kantoj cifereciĝis en MP3-ojn por esti amasigitaj per miloj (unue per torentoj, poste pli kaj pli per ciferecaj vendejoj kiel iTunes). Nun, anstataŭ devi stoki kaj organizi muzikkolekton en via hejma komputilo aŭ telefono, ni povas elsendi senfinan nombron da kantoj kaj aŭskulti ilin ie ajn per servoj kiel Spotify kaj Apple Music.

Ĉi tiu progresado unue reduktis la fizikan spacon, kiun muziko okupis hejme, poste la ciferecan spacon en via komputilo. Nun ĉio povas esti anstataŭigita per ekstera servo, kiu provizas al vi malmultekostan kaj oportunan, ie ajn/iam ajn aliron al la tuta muziko, kiun vi povus deziri. Kompreneble, la plej multaj el vi, legante ĉi tion, verŝajne ankoraŭ havas kelkajn KD-ojn ĉirkaŭe, la plej multaj ankoraŭ havos solidan kolekton de MP3-oj en sia komputilo, sed la venonta generacio de komputiluzantoj ne malŝparos sian tempon plenigante siajn komputilojn per muziko, kiun ili povas. aliri libere interrete.

Evidente, kopiu ĉion, kion mi ĵus diris pri muziko, kaj apliku ĝin al filmo kaj televido (saluton, Netflix!) kaj la personaj stokadŝparoj daŭre kreskas.

sociaj rimedoj. Kun muziko, filmo kaj televidprogramoj ŝtopantaj pli kaj malpli niajn personajn komputilojn, la sekva plej granda formo de cifereca enhavo estas personaj bildoj kaj filmetoj. Denove, ni kutimis produkti bildojn kaj filmetojn fizike, finfine por kolekti polvon en niaj subtegmentoj. Tiam niaj bildoj kaj videoj cifereciĝis, nur por denove kolekti polvon en la malsupraj atingoj de niaj komputiloj. Kaj jen la afero: Ni malofte rigardas la plej multajn el la bildoj kaj videoj kiujn ni faras.

Sed post kiam la sociaj amaskomunikiloj okazis, retejoj kiel Flickr kaj Facebook donis al ni la kapablon kunhavigi senfinan nombron da bildoj kun reto de homoj, pri kiuj ni zorgas, dum ankaŭ stokante tiujn bildojn (senpage) en mem-organiza dosierujo aŭ templinio. Dum ĉi tiu socia elemento, kunligita kun miniaturaj, altnivelaj telefonfotiloj, multe pliigis la nombron da bildoj kaj filmetoj produktitaj de la averaĝa homo, ĝi ankaŭ reduktis nian kutimon konservi fotojn sur niaj privataj komputiloj, instigante nin konservi ilin interrete, private. aŭ publike.

Nubo kaj kunlaboraj servoj. Konsiderante la lastajn du punktojn, restas nur la humila tekstdokumento (kaj kelkaj aliaj niĉaj datumtipoj). Ĉi tiuj dokumentoj, kompare kun la plurmedio, kiun ni ĵus diskutis, estas kutime tiel malgrandaj, ke konservi ilin en via komputilo neniam estos problemo.

Tamen, en nia ĉiam pli movebla mondo, estas kreskanta postulo aliri dokumentojn survoje. Kaj ĉi tie denove, la sama progresado, kiun ni diskutis kun muziko, okazas ĉi tie—kie unue ni transportis dokumentojn uzante disketojn, KD-ojn kaj USBojn, nun ni uzas pli oportunajn kaj konsumantojn. nubo stokado servoj, kiel Google Drive kaj Dropbox, kiuj konservas niajn dokumentojn ĉe ekstera datumcentro por ke ni aliru sekure interrete. Servoj kiel ĉi tiuj permesas al ni aliri kaj dividi niajn dokumentojn ie ajn, iam ajn, sur ajna aparato aŭ operaciumo.

Por esti justa, uzado de streaming-servoj, sociaj amaskomunikiloj kaj nubaj servoj ne nepre signifas, ke ni movos ĉion al la nubo—kelkaj aferoj, kiujn ni preferas konservi tro privataj kaj sekuraj—sed ĉi tiuj servoj tranĉis, kaj daŭre tranĉos, la totala kvanto de fizika datuma stokado, kiun ni devas posedi jaron post jaro.

Kial eksponente pli da stokado gravas

Dum la averaĝa individuo povas vidi malpli da bezono de pli da cifereca stokado, estas grandaj fortoj ludas, kiuj antaŭenigas la Leĝon de Kryder.

Unue, pro la preskaŭ ĉiujara listo de sekurecaj breĉoj tra diversaj kompanioj pri teknologio kaj financaj servoj—ĉiu endanĝerigante la ciferecan informon de milionoj da individuoj—zorgoj pri datuma privateco prave kreskas inter la publiko. Depende de individuaj bezonoj, ĉi tio povas peli publikan postulon je pli grandaj kaj pli malmultekostaj datumoj-stokado-opcioj por persona uzo por eviti depende de la nubo. Estontaj individuoj eĉ povas starigi privatajn datumservservilojn ene de siaj hejmoj por konektiĝi al ekstere anstataŭ dependi de serviloj posedataj de la grandaj teknologiaj kompanioj.

Alia konsidero estas, ke datumaj limigoj nuntempe blokas progreson en kelkaj sektoroj de bioteknologio ĝis artefarita inteligenteco. Sektoroj, kiuj dependas de la amasiĝo kaj prilaborado de grandaj datumoj, devas stoki ĉiam pli grandajn kvantojn da datumoj por novigi novajn produktojn kaj servojn.

Poste, antaŭ la malfruaj 2020-aj jaroj, la Interreto de Aĵoj (IoT), aŭtonomaj veturiloj, robotoj, pliigita realeco, kaj aliaj tiaj novgenaj "randaj teknologioj" stimulos investon en stokadteknologion. Ĉi tio estas ĉar por ke ĉi tiuj teknologioj funkciu, ili devos havi la komputikan potencon kaj stokan kapablon por kompreni sian ĉirkaŭaĵon kaj reagi en reala tempo sen konstanta dependeco de la nubo. Ni esploras ĉi tiun koncepton plu en ĉapitro kvin de ĉi tiu serio.

Fine, la Interreto de Aĵoj (klarigita plene en nia Estonteco de la Interreto serio) rezultigos miliardojn-al-trilionojn da sensiloj spurantaj la movadon aŭ statuson de miliardoj-al-triliardoj da aĵoj. La grandegaj kvantoj da datumoj, kiujn ĉi tiuj sennombraj sensiloj produktos, postulos efikan stokan kapaciton antaŭ ol ĝi povas esti efike prilaborita de la superkomputiloj, kiujn ni kovros proksime de la fino de ĉi tiu serio.

Entute, dum la averaĝa persono ĉiam pli reduktos sian bezonon de propre posedata, cifereca stokado aparataro, ĉiuj sur la planedo ankoraŭ profitos nerekte de la senfina stoka kapablo proponos estontaj ciferecaj stokaj teknologioj. Kompreneble, kiel aludite antaŭe, la estonteco de stokado kuŝas en la nubo, sed antaŭ ol ni povas plonĝi profunde en tiun temon, ni unue devas kompreni la komplementajn revoluciojn okazantajn ĉe la prilaborado (mikroĉipa) flanko de la komputila komerco—la temo de la sekva ĉapitro.