lari kuantum

KREDIT GAMBAR: lari kuantum

Revolusi penyimpanan digital: Masa Depan Komputer P3

David Tal, Penerbit, Futuris
@DavidTalWrites
LinkedIn

Sel, 09 / 15 / 2020 - 15: 43

Sebagian besar dari Anda yang membaca ini mungkin ingat floppy disk yang sederhana dan ruang disk yang solid 1.44 MB. Beberapa dari Anda mungkin iri dengan teman yang satu itu ketika dia mengeluarkan USB thumb drive pertama, dengan ruang sebesar 8MB, selama proyek sekolah. Saat ini, keajaiban itu hilang, dan kita menjadi letih. Memori satu terabyte menjadi standar di sebagian besar desktop 2018—dan Kingston bahkan menjual satu drive USB terabyte sekarang.

Obsesi kami dengan penyimpanan tumbuh dari tahun ke tahun saat kami mengonsumsi dan membuat lebih banyak konten digital, baik itu laporan sekolah, foto perjalanan, mixtape band Anda, atau video GoPro saat Anda bermain ski di Whistler. Tren lain seperti Internet of Things yang muncul hanya akan mempercepat gunungan data yang dihasilkan dunia, menambahkan bahan bakar roket lebih lanjut ke permintaan penyimpanan digital

Inilah sebabnya mengapa untuk membahas penyimpanan data dengan benar, kami baru-baru ini memutuskan untuk mengedit bab ini dengan membaginya menjadi dua. Bagian ini akan mencakup inovasi teknologi dalam penyimpanan data dan dampaknya terhadap konsumen digital rata-rata. Sementara itu, bab berikutnya akan membahas revolusi yang akan datang di cloud.

Inovasi penyimpanan data dalam proses

(TL;DR - Bagian berikut menguraikan teknologi baru yang akan memungkinkan jumlah data yang lebih besar disimpan ke drive penyimpanan yang lebih kecil dan lebih efisien. Jika Anda tidak peduli dengan teknologinya, tetapi ingin membaca tentang yang lebih luas tren dan dampak seputar penyimpanan data, maka kami sarankan untuk melompat ke subjudul berikutnya.)

Banyak dari Anda telah mendengar tentang Hukum Moore (pengamatan bahwa jumlah transistor dalam sirkuit terpadu padat berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun), tetapi di sisi penyimpanan bisnis komputer, kami memiliki Hukum Kryder—pada dasarnya, kemampuan kami untuk menekan semakin banyak bit ke dalam hard drive yang menyusut juga berlipat ganda kira-kira setiap 18 bulan. Itu berarti orang yang menghabiskan $1,500 untuk 5MB 35 tahun yang lalu sekarang dapat menghabiskan $600 untuk drive 6TB.

Ini adalah kemajuan yang mengejutkan, dan tidak akan berhenti dalam waktu dekat.

Daftar berikut adalah kilasan singkat tentang inovasi jangka pendek dan jangka panjang yang akan digunakan produsen penyimpanan digital untuk memuaskan masyarakat kita yang haus penyimpanan.

Hard disk drive yang lebih baik. Hingga awal 2020-an, pabrikan akan terus membangun hard disk drive (HDD) tradisional, mengemas lebih banyak kapasitas memori hingga kami tidak dapat lagi membuat hard disk yang lebih padat. Teknik yang ditemukan untuk memimpin dekade terakhir teknologi HDD ini meliputi: Shingled Magnetic Recording (SMR), diikuti oleh Rekaman Magnetik Dua Dimensi (TDMR), dan berpotensi Perekaman Magnetik Berbantuan Panas (HAMR).

Hard disk solid state. Mengganti hard disk drive tradisional yang disebutkan di atas adalah hard drive solid state (SATA SSD). Tidak seperti HDD, SSD tidak memiliki disk yang berputar—bahkan, mereka tidak memiliki bagian yang bergerak sama sekali. Hal ini memungkinkan SSD untuk beroperasi jauh lebih cepat, dengan ukuran yang lebih kecil, dan dengan daya tahan lebih dari pendahulunya. SSD sudah menjadi standar pada laptop saat ini dan secara bertahap menjadi perangkat keras standar pada sebagian besar model desktop baru. Dan meskipun awalnya jauh lebih mahal daripada HDD, mereka harga turun lebih cepat dari HDD, yang berarti penjualan mereka dapat menyalip HDD secara langsung pada pertengahan 2020-an.

SSD generasi berikutnya juga diperkenalkan secara bertahap, dengan transisi produsen dari SSD SATA ke SSD PCIe yang memiliki setidaknya enam kali bandwidth drive SATA dan terus bertambah.

Memori flash menjadi 3D. Tetapi jika kecepatan adalah tujuannya, tidak ada yang bisa mengalahkan menyimpan semuanya dalam memori.

HDD dan SSD dapat dibandingkan dengan memori jangka panjang Anda, sedangkan flash lebih mirip dengan memori jangka pendek Anda. Dan seperti otak Anda, komputer secara tradisional membutuhkan kedua jenis penyimpanan untuk berfungsi. Biasanya disebut sebagai memori akses acak (RAM), komputer pribadi tradisional cenderung datang dengan dua batang RAM masing-masing 4 hingga 8GB. Sementara itu, pemukul terberat seperti Samsung sekarang menjual kartu memori 2.5D yang masing-masing menampung 128GB—luar biasa untuk gamer hardcore, tetapi lebih praktis untuk superkomputer generasi berikutnya.

Tantangan dengan kartu memori ini adalah bahwa mereka mengalami kendala fisik yang sama dengan yang dihadapi hard disk. Lebih buruk lagi, transistor yang lebih kecil menjadi di dalam RAM, semakin buruk kinerjanya dari waktu ke waktu—transistor semakin sulit untuk dihapus dan ditulis secara akurat, akhirnya menabrak dinding kinerja yang memaksa penggantiannya dengan stik RAM baru. Mengingat hal ini, perusahaan mulai membangun kartu memori generasi berikutnya:

3D NAND. Perusahaan seperti Intel, Samsung, Micron, Hynix, dan Taiwan Semiconductor mendorong adopsi skala luas dari 3D NAND, yang menumpuk transistor menjadi tiga dimensi di dalam sebuah chip.
Memori Akses Acak Resistif (RAM). Teknologi ini menggunakan resistansi alih-alih muatan listrik untuk menyimpan bit (0 dan 1) memori.
chip 3D. Ini akan dibahas secara lebih rinci dalam bab seri berikutnya, tetapi secara singkat, chip 3D bertujuan untuk menggabungkan komputasi dan penyimpanan data dalam lapisan yang ditumpuk secara vertikal, sehingga meningkatkan kecepatan pemrosesan dan mengurangi konsumsi energi.
Memori Perubahan Fase (PCM). itu teknologi di balik PCM pada dasarnya memanaskan dan mendinginkan kaca chalcogenide, menggesernya antara kondisi mengkristal ke non-mengkristal, masing-masing dengan hambatan listrik unik yang mewakili biner 0 dan 1. Setelah disempurnakan, teknologi ini akan bertahan jauh lebih lama daripada varian RAM saat ini dan tidak mudah menguap, artinya itu dapat menyimpan data bahkan ketika daya mati (tidak seperti RAM tradisional).
Memori Akses Acak Torsi Putar-Transfer (STT-RAM). Frankenstein kuat yang menggabungkan kapasitas DRAM dengan kecepatan SRAM, bersama dengan peningkatan non-volatilitas dan daya tahan yang hampir tak terbatas.
3D XPoint. Dengan teknologi ini, alih-alih mengandalkan transistor untuk menyimpan informasi, Titik X 3D menggunakan mesh mikroskopis kabel, dikoordinasikan oleh "pemilih" yang ditumpuk di atas satu sama lain. Setelah disempurnakan, ini dapat merevolusi industri karena 3D Xpoint tidak mudah menguap, akan beroperasi ribuan kali lebih cepat daripada flash NAND, dan 10 kali lebih padat daripada DRAM.

Dengan kata lain, ingat ketika kami mengatakan "HDD dan SSD dapat dibandingkan dengan memori jangka panjang Anda, sedangkan flash lebih mirip dengan memori jangka pendek Anda"? Nah, 3D Xpoint akan menangani keduanya dan melakukannya lebih baik daripada keduanya secara terpisah.

Terlepas dari opsi mana yang menang, semua bentuk memori flash baru ini akan menawarkan lebih banyak kapasitas memori, kecepatan, daya tahan, dan efisiensi daya.

Inovasi penyimpanan jangka panjang. Sementara itu, untuk kasus penggunaan di mana kecepatan kurang penting daripada pelestarian data dalam jumlah besar, teknologi baru dan teoretis saat ini sedang dikerjakan:

Drive pita. Diciptakan lebih dari 60 tahun yang lalu, kami awalnya menggunakan tape drive untuk mengarsipkan dokumen pajak dan perawatan kesehatan. Saat ini, teknologi ini sedang disempurnakan mendekati puncak teoretisnya dengan IBM membuat rekor dengan mengarsipkan 330 terabyte data tidak terkompresi (~330 juta buku) ke dalam tape cartridge seukuran tangan Anda.
penyimpanan DNA. Peneliti dari University of Washington dan Microsoft Research mengembangkan sistem untuk mengkodekan, menyimpan dan mengambil data digital menggunakan molekul DNA. Setelah disempurnakan, sistem ini suatu hari nanti dapat mengarsipkan informasi jutaan kali lebih padat daripada teknologi penyimpanan data saat ini.
Kilobyte memori atom yang dapat ditulis ulang. Dengan memanipulasi atom klorin individu pada lembaran tembaga datar, para ilmuwan menulis pesan 1 kilobyte pada 500 terabit per inci persegi—kira-kira 100 kali lebih banyak info per inci persegi daripada hard drive paling efisien di pasar.
penyimpanan data 5D. Sistem penyimpanan khusus ini, yang dipelopori oleh University of Southampton, memiliki kapasitas data 360 TB/disk, stabilitas termal hingga 1,000°C, dan masa pakai yang hampir tak terbatas pada suhu kamar (13.8 miliar tahun pada 190 °C ). Dengan kata lain, penyimpanan data 5D akan ideal untuk penggunaan arsip di museum dan perpustakaan.

Infrastruktur Penyimpanan yang Ditentukan Perangkat Lunak (SDS). Bukan hanya perangkat keras penyimpanan yang melihat inovasi, tetapi perangkat lunak yang menjalankannya juga mengalami perkembangan yang menarik. SDS digunakan sebagian besar di jaringan komputer perusahaan besar atau layanan penyimpanan cloud di mana data disimpan secara terpusat dan diakses melalui perangkat individu yang terhubung. Ini pada dasarnya mengambil jumlah total kapasitas penyimpanan data dalam jaringan dan memisahkannya di antara berbagai layanan dan perangkat yang berjalan di jaringan. Sistem SDS yang lebih baik sedang dikodekan sepanjang waktu untuk lebih efisien menggunakan perangkat keras penyimpanan yang ada (bukan yang baru).

Apakah kita akan membutuhkan penyimpanan di masa depan?

Oke, jadi teknologi penyimpanan akan meningkat pesat selama beberapa dekade mendatang. Tapi hal yang harus kita pertimbangkan adalah, apa bedanya?

Rata-rata orang tidak akan pernah menggunakan terabyte ruang penyimpanan yang sekarang tersedia dalam model komputer desktop terbaru. Dan dalam dua hingga empat tahun lagi, ponsel cerdas Anda berikutnya akan memiliki ruang penyimpanan yang cukup untuk menyimpan gambar dan video selama satu tahun tanpa harus membersihkan perangkat Anda. Tentu, ada sebagian kecil orang di luar sana yang suka menyimpan sejumlah besar data di komputer mereka, tetapi bagi kita semua, ada sejumlah tren yang mengurangi kebutuhan kita akan ruang penyimpanan disk milik pribadi yang berlebihan.

Layanan streaming. Sekali waktu, koleksi musik kami melibatkan pengumpulan rekaman, lalu kaset, lalu CD. Pada tahun 90-an, lagu-lagu menjadi digital menjadi MP3 untuk disimpan oleh ribuan (pertama melalui torrent, kemudian semakin banyak melalui toko digital seperti iTunes). Sekarang, daripada harus menyimpan dan mengatur koleksi musik di komputer atau ponsel di rumah Anda, kami dapat mengalirkan lagu dalam jumlah tak terbatas dan mendengarkannya di mana saja melalui layanan seperti Spotify dan Apple Music.

Perkembangan ini pertama-tama mengurangi ruang fisik yang digunakan musik di rumah, kemudian ruang digital di komputer Anda. Sekarang semuanya dapat digantikan oleh layanan eksternal yang memberi Anda akses murah dan nyaman, di mana saja/kapan saja ke semua musik yang Anda inginkan. Tentu saja, sebagian besar dari Anda yang membaca ini mungkin masih memiliki beberapa CD yang tergeletak di sekitar, sebagian besar masih memiliki koleksi MP3 yang solid di komputer mereka, tetapi generasi pengguna komputer berikutnya tidak akan membuang waktu mereka untuk mengisi komputer mereka dengan musik yang mereka bisa. akses online secara bebas.

Jelas, salin semua yang baru saja saya katakan tentang musik dan terapkan ke film dan televisi (halo, Netflix!) Dan penghematan penyimpanan pribadi terus bertambah.

media sosial. Dengan musik, film, dan acara TV yang semakin sedikit menyumbat komputer pribadi kita, bentuk konten digital terbesar berikutnya adalah gambar dan video pribadi. Sekali lagi, kami biasa memproduksi gambar dan video secara fisik, akhirnya untuk mengumpulkan debu di loteng kami. Kemudian foto dan video kami menjadi digital, hanya untuk mengumpulkan debu lagi di bagian bawah komputer kami. Dan itulah masalahnya: Kami jarang melihat sebagian besar gambar dan video yang kami ambil.

Tetapi setelah media sosial terjadi, situs-situs seperti Flickr dan Facebook memberi kami kemampuan untuk berbagi gambar dalam jumlah tak terbatas dengan jaringan orang-orang yang kami sayangi, sambil juga menyimpan gambar-gambar itu (gratis) dalam sistem folder atau garis waktu yang mengatur sendiri. Sementara elemen sosial ini, ditambah dengan miniatur, kamera ponsel kelas atas, sangat meningkatkan jumlah gambar dan video yang dihasilkan oleh rata-rata orang, itu juga mengurangi kebiasaan kita menyimpan foto di komputer pribadi kita, mendorong kita untuk menyimpannya secara online, secara pribadi. atau publik.

Layanan cloud dan kolaborasi. Mengingat dua poin terakhir, hanya dokumen teks sederhana (dan beberapa tipe data niche lainnya) yang tersisa. Dokumen ini, dibandingkan dengan multimedia yang baru saja kita bahas, biasanya berukuran sangat kecil sehingga menyimpannya di komputer Anda tidak akan menjadi masalah.

Namun, di dunia yang semakin mobile, ada permintaan yang meningkat untuk mengakses dokumen saat bepergian. Dan di sini lagi, perkembangan yang sama yang kita diskusikan dengan musik terjadi di sini—di mana pertama-tama kita memindahkan dokumen menggunakan floppy disk, CD, dan USB, sekarang kita menggunakan lebih nyaman dan berorientasi konsumen Cloud Storage layanan, seperti Google Drive dan Dropbox, yang menyimpan dokumen kami di pusat data eksternal untuk kami akses secara online dengan aman. Layanan seperti ini memungkinkan kami untuk mengakses dan membagikan dokumen kami di mana saja, kapan saja, di perangkat atau sistem operasi apa pun.

Agar adil, menggunakan layanan streaming, media sosial, dan layanan cloud tidak berarti kami akan memindahkan semuanya ke cloud—beberapa hal yang kami lebih suka untuk tetap terlalu pribadi dan aman—tetapi layanan ini telah terputus, dan akan terus berkurang, jumlah total ruang penyimpanan data fisik yang kita perlukan dari tahun ke tahun.

Mengapa penyimpanan secara eksponensial lebih penting?

Sementara rata-rata individu mungkin melihat lebih sedikit kebutuhan akan lebih banyak penyimpanan digital, ada kekuatan besar yang berperan yang mendorong Hukum Kryder maju.

Pertama, karena daftar pelanggaran keamanan hampir setiap tahun di berbagai perusahaan teknologi dan jasa keuangan—masing-masing membahayakan informasi digital jutaan individu—kekhawatiran atas privasi data tumbuh di kalangan publik. Tergantung pada kebutuhan individu, ini dapat mendorong permintaan publik untuk opsi penyimpanan data yang lebih besar dan lebih murah untuk penggunaan pribadi agar tidak bergantung pada cloud. Individu masa depan bahkan dapat mengatur server penyimpanan data pribadi di dalam rumah mereka untuk terhubung ke eksternal alih-alih bergantung pada server yang dimiliki oleh perusahaan teknologi besar.

Pertimbangan lainnya adalah keterbatasan penyimpanan data saat ini menghambat kemajuan di sejumlah sektor mulai dari biotek hingga kecerdasan buatan. Sektor yang bergantung pada akumulasi dan pemrosesan data besar perlu menyimpan data dalam jumlah yang lebih besar untuk berinovasi produk dan layanan baru.

Selanjutnya, pada akhir 2020-an, Internet of Things (IoT), kendaraan otonom, robot, augmented reality, dan 'teknologi mutakhir' generasi berikutnya akan memacu investasi ke teknologi penyimpanan. Ini karena agar teknologi ini berfungsi, mereka harus memiliki daya komputasi dan kapasitas penyimpanan untuk memahami lingkungan mereka dan bereaksi secara real time tanpa ketergantungan terus-menerus pada cloud. Kami mengeksplorasi konsep ini lebih lanjut di bab lima dari seri ini.

Akhirnya, Internet of Things (dijelaskan sepenuhnya di kami Masa Depan Internet seri) akan menghasilkan miliaran hingga triliunan sensor yang melacak pergerakan atau status miliaran hingga triliunan benda. Jumlah data yang sangat besar yang akan dihasilkan oleh sensor yang tak terhitung jumlahnya ini akan membutuhkan kapasitas penyimpanan yang efektif sebelum dapat diproses secara efektif oleh superkomputer yang akan kita bahas menjelang akhir seri ini.

Secara keseluruhan, sementara rata-rata orang akan semakin mengurangi kebutuhan mereka akan perangkat keras penyimpanan digital milik pribadi, semua orang di planet ini masih akan mendapat manfaat secara tidak langsung dari kapasitas penyimpanan tak terbatas yang akan ditawarkan oleh teknologi penyimpanan digital masa depan. Tentu saja, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, masa depan penyimpanan terletak di cloud, tetapi sebelum kita dapat menyelami topik itu lebih dalam, pertama-tama kita perlu memahami revolusi gratis yang terjadi di sisi pemrosesan (microchip) dari bisnis komputer— topik bab berikutnya.