Quantumrun

Кредит сүрөтү: Quantumrun

Санариптик сактагыч революциясы: Компьютерлердин келечеги P3

Дэвид Тал, басып чыгаруучу, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Шейшемби, 09 - 15:2020

Муну окуп жаткандардын көбү жөнөкөй дискетти эстеп жатышы мүмкүн жана ал 1.44 МБ диск мейкиндигине ээ. Кээ бирлериңер мектеп долбоорунда 8 МБ мейкиндиги бар биринчи USB бармак дискин чыгарганда ошол досуна кызгангандырсыңар. Азыр сыйкыр жок болуп, биз чарчадык. Бир терабайт эстутум 2018-жылдын көпчүлүк рабочий компьютерлеринде стандарттуу келет жана Кингстон азыр бир терабайт USB дисктерин сатат.

Мектеп репортажы, саякат сүрөтү, топуңуздун микстейп же Whistler менен лыжа тепкениңиздин GoPro видеосу болобу, санариптик мазмунду колдонуп, түзүп жаткандыктан, сактоого болгон кызыгуубуз жылдан жылга өсүүдө. Жаңы пайда болгон нерселердин интернети сыяктуу башка тенденциялар дүйнөдөгү маалыматтардын тоосун тездетип, санариптик сактоого болгон суроо-талапка ракеталык отун кошот.

Мына ошондуктан, маалыматтарды сактоону туура талкуулоо үчүн, биз жакында бул бөлүмдү экиге бөлүп түзөтүүнү чечтик. Бул жарым маалымат сактоодогу технологиялык инновацияларды жана анын орточо санарип керектөөчүлөргө тийгизген таасирин камтыйт. Ошол эле учурда, кийинки бөлүм булуттагы келе жаткан революцияны камтыйт.

Түтүктө маалыматтарды сактоо инновациялары

(TL;DR - Кийинки бөлүмдө уламдан-улам чоңураак көлөмдөгү маалыматтарды уламдан-улам кичирээк жана эффективдүү сактоочу дисктерде сактоого мүмкүндүк берген жаңы технология баяндалат. Эгер сиз технологияга маани бербесеңиз, бирок анын ордуна кененирээк маалымат окугуңуз келсе маалымат сактоонун айланасындагы тенденциялар жана таасирлер, андан кийин биз кийинки бөлүмчөгө өтүүнү сунуштайбыз.)

Сиздердин көбүңүз Мурдун мыйзамы жөнүндө уккансыз (жыш интегралдык микросхемадагы транзисторлордун саны болжол менен эки жыл сайын эки эсе көбөйөт), бирок компьютердик бизнестин сактоо жагында бизде Крайдер мыйзамы бар — негизинен, биздин кысууга жөндөмдүүбүз. кичирейген катуу дисктерге барган сайын көбүрөөк бит 18 ай сайын болжол менен эки эсеге көбөйүүдө. Бул 1,500 жыл мурун 5 МБ үчүн 35 доллар короткон адам эми 600 ТБ диск үчүн 6 доллар коротсо болот дегенди билдирет.

Бул укмуштуудай прогресс жана ал жакын арада токтобойт.

Төмөнкү тизме санариптик сактагыч өндүрүүчүлөр биздин сактагычка ачка болгон коомубузду канааттандыруу үчүн колдоно турган жакынкы жана узак мөөнөттүү инновациялардын кыскача көрүнүшү.

Жакшыраак катуу дисктер. 2020-жылдардын башына чейин өндүрүүчүлөр салттуу катуу дисктерди (HDD) курууну улантып, биз катуу дисктерди мындан ары тыгызыраак кура албай калмайынча, көбүрөөк эс тутумуна топтоп беришет. HDD технологиясынын акыркы он жылдыгын жетектөө үчүн ойлоп табылган техникалар кирет Магниттик жазуу (SMR), андан кийин Эки өлчөмдүү магниттик жазуу (TDMR) жана мүмкүн Жылуулук жардамы менен магниттик жазуу (HAMR).

Катуу абалдагы катуу дисктер. Жогоруда белгиленген салттуу катуу дисктин ордуна катуу абалдагы катуу диск (SATA SSD) болуп саналат. HDDлерден айырмаланып, SSD дисктеринде эч кандай айлануучу дисктер жок — чындыгында, алардын кыймылдуу бөлүктөрү такыр жок. Бул SSD'лерге мурункуга караганда алда канча ылдамыраак, кичине өлчөмдөрдө жана бышыкыраак иштөөгө мүмкүндүк берет. SSD'лер азыркы ноутбуктарда стандарт болуп саналат жана бара-бара көпчүлүк жаңы рабочий моделдеринде стандарттуу аппараттык камсыздоого айланууда. Жана алгач HDDлерге караганда алда канча кымбат болсо да, алардын баасы HDD караганда тезирээк түшүп жатат2020-жылдардын орто ченинде алардын сатуулары катуу дисктерди басып өтүп кетиши мүмкүн дегенди билдирет.

Кийинки муундагы SSDлер да акырындык менен киргизилип жатат, өндүрүүчүлөр SATA SSDден PCIe SSDге өтүшөт, алар SATA дисктеринен кеминде алты эсе өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ жана өсүп жатышат.

Флэш эстутум 3D болот. Бирок, эгер ылдамдык максат болсо, бардыгын эс тутумда сактоого эч нерсе жетпейт.

HDD жана SSD дисктерин сиздин узак мөөнөттүү эсиңизге салыштырса болот, ал эми флеш кыска мөөнөттүү эсиңизге көбүрөөк окшош. Жана сиздин мээңиз сыяктуу эле, компьютер иштеши үчүн адаттагыдай эле сактагычтын эки түрүн тең талап кылат. Көбүнчө кокус жетүү эстутуму (RAM) деп аталган салттуу жеке компьютерлер ар бири 4-8 ГБ оперативдүү эс тутумдун эки таякчасы менен келет. Ошол эле учурда, Samsung сыяктуу эң оор хитерлер азыр ар бири 2.5 ГБ сыйымдуулугу бар 128D эстутум карталарын сатууда — бул хардкор оюнчулары үчүн таң калыштуу, бирок кийинки муундагы суперкомпьютерлер үчүн практикалык.

Бул эстутум карталарынын көйгөйү, алар катуу дисктер туш болгон физикалык чектөөлөргө туш болушат. Андан да жаманы, кичинекей транзисторлор оперативдүү эс тутумдун ичинде болуп калышат, убакыттын өтүшү менен алар начар иштешет — транзисторлорду өчүрүү жана так жазуу кыйындайт, акырында аларды жаңы RAM таякчалары менен алмаштырууга мажбурлоочу аткаруу дубалына тийет. Ушуга байланыштуу, компаниялар эстутум карталарынын кийинки муунун түзө башташат:

3D NAND. Intel, Samsung, Micron, Hynix жана Taiwan Semiconductor сыяктуу компаниялар кеңири масштабда кабыл алууну талап кылышууда. 3D NAND, ал транзисторлорду чиптин ичинде үч өлчөмгө топтойт.
Resistive Random Access Memory (RAM). Бул технология эстутумдун биттерин (0 жана 1с) сактоо үчүн электрдик заряддын ордуна каршылыкты колдонот.
3D чиптери. Бул кийинки бөлүмдө кененирээк талкууланат, бирок кыскача, 3D чиптери вертикалдуу катмарлардагы эсептөө жана маалыматтарды сактоону айкалыштырууга, ошону менен кайра иштетүү ылдамдыгын жакшыртууга жана энергия керектөөнү кыскартууга багытталган.
Фазаны өзгөртүү эс тутуму (PCM). The PCM артында технология Негизинен халькогенид айнегин ысытат жана муздатат, аны кристаллдашкан кристаллдашпаган абалга которот, алардын ар бири бинардык 0 жана 1ди чагылдырган уникалдуу электрдик каршылыктарга ээ. Кемчиликсиз болгондон кийин, бул технология учурдагы оперативдүү эстутум варианттарына караганда алда канча узакка созулат жана туруктуу эмес, башкача айтканда ал кубат өчүп турганда да маалыматтарды сактай алат (салттуу RAMдан айырмаланып).
Айлануу-өткөрүү моменти туш келди жетүү эстутуму (STT-RAM). кубаттуулугун айкалыштырган күчтүү Франкенштейн Dram ылдамдыгы менен SRAM, жакшыртылган эмес туруксуздук жана жакын чексиз туруктуулук менен бирге.
3D XPoint. Бул технология менен маалыматты сактоо үчүн транзисторлорго таянуунун ордуна, 3D Xpoint бири-биринин үстүнө тизилген "селектор" тарабынан координацияланган микроскопиялык зымдарды колдонот. Жакшыртылгандан кийин, бул тармакта төңкөрүш жасашы мүмкүн, анткени 3D Xpoint туруксуз, NAND жарыгынан миң эсе ылдамыраак жана DRAMга караганда 10 эсе тыгызыраак иштейт.

Башкача айтканда, "HDD жана SSD дисктерин сиздин узак мөөнөттүү эсиңизге салыштырса болот, ал эми флэш сиздин кыска мөөнөттүү эсиңизге көбүрөөк окшош" деп айтканыбыз эсиңиздеби? Ооба, 3D Xpoint экөөнү тең башкарат жана экөөнөн тең өзүнчө караганда жакшыраак кылат.

Кайсы вариант жеңип чыкпаса да, флеш эс тутумдун бул жаңы формаларынын бардыгы көбүрөөк эс тутум сыйымдуулугун, ылдамдыгын, туруктуулугун жана кубаттуулуктун натыйжалуулугун сунуштайт.

Узак мөөнөттүү сактоо инновациялары. Ошол эле учурда, ылдамдык чоң көлөмдөгү маалыматтарды сактоого караганда азыраак болгон колдонуу учурлары үчүн учурда жаңы жана теориялык технологиялар иштеп жатат:

Тасма дисктер. 60 жыл мурун ойлоп табылган, биз алгач салык жана саламаттык сактоо документтерин архивдөө үчүн лента дисктерди колдондук. Бүгүнкү күндө бул технология теориялык туу чокусуна жакын өркүндөтүлүп жатат IBM рекорд койду 330 терабайт кысылбаган маалыматтарды (~ 330 миллион китеп) колуңуздун көлөмүндөгү магниттик картриджге архивдөө менен.
ДНК сактоо. Вашингтон университетинин жана Microsoft изилдөөлөрүнүн изилдөөчүлөрү системасын иштеп чыккан коддоо, сактоо жана ДНК молекулалары аркылуу санариптик маалыматтарды алуу үчүн. Кемчиликсиз болгондон кийин, бул система бир күнү маалыматты азыркы маалыматтарды сактоо технологияларынан миллиондогон эсе компакттуураак архивдей алат.
Килобайт кайра жазылуучу атомдук эс тутуму. Жалпак жез баракта хлордун айрым атомдорун башкаруу менен, окумуштуулар жазган чарчы дюймуна 1 терабитти түзгөн 500 килобайттык билдирүү — базардагы эң эффективдүү катуу дискке караганда болжол менен 100 эсе көп маалымат.
5D маалыматтарды сактоо. Саутгемптон университети жетектеген бул атайын сактоо тутуму 360 ТБ/диск маалымат сыйымдуулугуна, 1,000°Cге чейинки жылуулук туруктуулугуна жана бөлмө температурасында чексиз өмүргө ээ (13.8°Cде 190 миллиард жыл). Башка сөз менен айтканда, 5D маалыматтарды сактоо музейлерде жана китепканаларда архивдик колдонуу үчүн идеалдуу болмок.

Программалык камсыздоо менен аныкталган сактоо инфраструктурасы (SDS). Бул инновацияларды көрүп жаткан жөн гана сактагыч жабдыктары эмес, аны иштеткен программалык камсыздоо да кызыктуу өнүгүүдөн өтүп жатат. SDS көбүнчө ири компаниянын компьютердик тармактарында же булут сактоо кызматтарында колдонулат, анда маалыматтар борборлоштурулган жана жеке туташкан түзмөктөр аркылуу жеткиликтүү. Ал, негизинен, тармактагы маалыматтарды сактоо сыйымдуулугунун жалпы көлөмүн алат жана аны тармакта иштеген ар кандай кызматтардын жана түзмөктөрдүн арасында бөлөт. Жакшыраак SDS тутумдары учурдагы (жаңылардын ордуна) сактоо жабдыктарын натыйжалуу пайдалануу үчүн ар дайым коддолуп жатат.

Келечекте бизге сактагыч керекпи?

Макул, ошондуктан сактоо технологиясы кийинки бир нече он жылдыкта бир топ жакшырат. Бирок биз ойлонушубуз керек болгон нерсе, мунун кандай айырмасы бар?

Кадимки адам эч качан эң акыркы рабочий компьютер моделдеринде жеткиликтүү сактагычтын терабайтын колдонбойт. Ал эми дагы эки-төрт жылдан кийин кийинки смартфонуңузда түзмөгүңүздү жазгы тазалоонун кереги жок, бир жылдык сүрөттөр менен видеолорду топтоо үчүн жетиштүү орун болот. Албетте, бул жерде азчылыктар бар, алар чоң көлөмдөгү маалыматтарды компьютерлерине топтоону жакшы көрүшөт, бирок бизде калгандар үчүн ашыкча, жеке менчик диск мейкиндигине муктаждыкты азайткан бир катар тенденциялар бар.

Агымдуу кызматтар. Бир кезде биздин музыкалык коллекциялар пластинкаларды, андан кийин кассеталарды, андан кийин дисктерди чогултчу. 90-жылдары ырлар санариптештирилип, миңдеген адамдар чогулта турган MP3 форматтарына айланды (адегенде торренттер аркылуу, андан кийин iTunes сыяктуу санарип дүкөндөр аркылуу барган сайын көбүрөөк). Эми үйдөгү компьютериңизде же телефонуңузда музыкалык коллекцияны сактоо жана уюштуруунун ордуна, биз Spotify жана Apple Music сыяктуу кызматтар аркылуу чексиз сандагы ырларды агылып, каалаган жерден уга алабыз.

Бул прогресс алгач үйдөгү музыканын физикалык мейкиндигин, андан кийин компьютериңиздеги санарип мейкиндигин азайтты. Эми мунун бардыгын сизге арзан жана ыңгайлуу, каалаган жерде/каалаган убакта каалаган музыкага жетүү мүмкүнчүлүгүн берген тышкы кызмат менен алмаштырса болот. Албетте, муну окуп жаткан сиздин көпчүлүгүңүздө, балким, дагы эле бир нече компакт-дисктер бар болсо керек, көпчүлүгүнүн компьютеринде MP3тердин катуу коллекциясы болот, бирок компьютер колдонуучуларынын кийинки мууну компьютерлерин музыка менен толтурууга убактысын текке кетирбейт. эркин онлайн кирүү.

Албетте, мен музыка жөнүндө айткан нерселердин баарын көчүрүп алып, аны тасмага жана телекөрсөтүүгө колдонуңуз (салам, Netflix!) жана жеке сактагычтын үнөмдөлүшү өсө берет.

коомдук медиа. Музыка, кино жана телешоулор биздин жеке компьютерлерибиздин азайып баратышы менен, санариптик мазмундун кийинки эң чоң формасы жеке сүрөттөр жана видеолор болуп саналат. Дагы, биз физикалык түрдө сүрөттөрдү жана видеолорду чыгарчубуз, акыры чатырларыбызга чаң чогултчубуз. Андан кийин биздин сүрөттөрүбүз жана видеолорубуз санарипке өтүп, кайра компьютерлерибиздин ылдый жагындагы чаңды чогулта баштады. Бул маселе: биз тарткан сүрөттөр менен видеолордун көбүн сейрек карайбыз.

Бирок социалдык медиа пайда болгондон кийин, Flickr жана Facebook сыяктуу сайттар бизге кызыккан адамдардын тармагы менен чексиз сандагы сүрөттөрдү бөлүшүү мүмкүнчүлүгүн берди, ошол эле учурда бул сүрөттөрдү (акысыз) өзүн-өзү уюштуруучу папка системасында же хронологияда сактоого мүмкүнчүлүк берди. Бул социалдык элемент, миниатюралык, жогорку сапаттагы телефон камералары менен бирге карапайым адам чыгарган сүрөттөр менен видеолордун санын бир топ көбөйтсө да, бул биздин жеке компьютерлерибизде сүрөттөрдү сактоо адатыбызды азайтып, аларды онлайн, жеке сактоого үндөдү. же жалпыга ачык.

Булут жана кызматташуу кызматтары. Акыркы эки пунктту эске алуу менен, жөнөкөй тексттик документ (жана бир нече башка маалымат түрлөрү) гана калат. Бул документтер, биз талкуулаган мультимедияга салыштырмалуу, адатта ушунчалык кичинекей болгондуктан, аларды компьютериңизде сактоо эч качан көйгөй жаратпайт.

Бирок, барган сайын мобилдүү дүйнөбүздө документтерге жолдон кирүүгө болгон суроо-талап өсүүдө. Бул жерде дагы, биз музыка менен талкуулаган ошол эле прогресс бул жерде болуп жатат — алгач дискеталарды, компакт-дисктерди жана USB дисктерди колдонуу менен документтерди ташысак, азыр ыңгайлуураак жана керектөөчүгө багытталган. булут сактоо Google Drive жана Dropbox сыяктуу кызматтар, алар биздин документтерибизди тышкы маалымат борборунда сактайт, алар бизге коопсуз онлайн режиминде кирүү үчүн. Ушул сыяктуу кызматтар бизге документтерибизге каалаган жерден, каалаган убакта, каалаган түзмөктө же операциялык системада кирүү жана бөлүшүү мүмкүнчүлүгүн берет.

Адилеттүүлүк үчүн, агымдык кызматтарды, социалдык медианы жана булут кызматтарын колдонуу сөзсүз түрдө баарын булутка көчүрөбүз дегенди билдирбейт — кээ бир нерселерди биз өтө купуя жана коопсуз сактоону каалайбыз — бирок бул кызматтар кыскарды жана кыскартууну улантат, биз жыл сайын ээ болушубуз керек физикалык маалыматтарды сактоо мейкиндигинин жалпы көлөмү.

Эмне үчүн экспоненциалдуу түрдө көбүрөөк сактоо маанилүү

Орточо адам көбүрөөк санариптик сактоого муктаждыкты аз сезиши мүмкүн, бирок Крайдердин Мыйзамын алдыга жылдырган чоң күчтөр бар.

Биринчиден, бир катар технологиялык жана каржылык кызмат көрсөтүүчү компаниялардагы коопсуздукту бузуулардын дээрлик жылдык тизмесинен улам – ар бири миллиондогон адамдардын санариптик маалыматына коркунуч туудурууда – маалыматтардын купуялуулугуна байланыштуу тынчсыздануулар коомчулукта адилеттүү түрдө өсүүдө. Бул жеке муктаждыктарга жараша, булутка көз каранды болбош үчүн жеке колдонуу үчүн маалыматты сактоонун чоңураак жана арзан варианттарына коомдук суроо-талапты жаратышы мүмкүн. Келечектеги адамдар ири технологиялык компанияларга таандык серверлерге көз каранды болбостон, сырттан туташуу үчүн үйлөрүнө жеке маалыматтарды сактоо серверлерин орното алышат.

Дагы бир жагдай, маалыматтарды сактоо боюнча чектөөлөр учурда биотехнологиядан жасалма интеллектке чейин бир катар секторлордогу прогресске тоскоол болуп жатат. Чоң маалыматтарды топтоо жана иштетүүгө көз каранды болгон секторлор жаңы өнүмдөрдү жана кызматтарды инновациялоо үчүн көбүрөөк көлөмдөгү маалыматтарды сактоого муктаж.

Андан кийин, 2020-жылдардын аягында, нерселердин интернети (IoT), автономдуу унаалар, роботтор, кошумчаланган реалдуулук жана башка ушул сыяктуу кийинки муундагы "чекки технологиялар" сактоо технологиясына инвестиция тартууга түрткү берет. Себеби, бул технологиялардын иштеши үчүн алар айлана-чөйрөнү түшүнүү жана булуттан туруктуу көз каранды болбой реалдуу убакытта реакция кылуу үчүн эсептөө күчү жана сактоо сыйымдуулугуна ээ болушу керек. Биз бул концепцияны тереңирээк изилдейбиз бешинчи бөлүм Бул катар.

Акыр-аягы, Нерселерден интернет (бизде толук түшүндүрүлгөн Интернеттин келечеги сериясы) миллиарддаган-триллиондогон нерселердин кыймылын же абалын көзөмөлдөгөн миллиарддагандан триллиондогон сенсорлорго алып келет. Бул сансыз сенсорлор өндүрө турган эбегейсиз көлөмдөгү маалымат бул сериянын аягында биз камтый турган суперкомпьютерлер тарабынан натыйжалуу иштетилгенге чейин эффективдүү сактоо сыйымдуулугун талап кылат.

Жалпысынан алганда, орточо адам жеке менчик санариптик сактоо жабдыктарына болгон муктаждыгын барган сайын азайтса да, планетадагы ар бир адам келечектеги санариптик сактоо технологиялары сунуштай турган чексиз сактоо сыйымдуулугунан кыйыр түрдө пайда көрөт. Албетте, жогоруда айтылгандай, сактагычтын келечеги булуттун ичинде, бирок бул темага тереңдеп кирүүдөн мурун, биз адегенде компьютер бизнесинин кайра иштетүү (микрочип) тарабында болуп жаткан кошумча революцияларды түшүнүшүбүз керек. кийинки бөлүмдүн темасы.