Quantumrun

ЗУРГИЙН ЗЭЭЛ: Quantumrun

Дижитал хадгалалтын хувьсгал: Компьютерийн ирээдүй P3

Дэвид Тал, Хэвлэн нийтлэгч, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Мягмар, 09/15/2020 - 15:43

Үүнийг уншиж байгаа та нарын ихэнх нь энгийн уян дискийг санаж байгаа байх, энэ нь хатуу дискний 1.44 МБ зайтай. Та нарын зарим нь тэр нэг найзыг сургуулийнхаа төслийн үеэр 8МБ багтаамжтай анхны USB эрхий хурууны драйвыг гаргаж ирэхэд нь атаархсан байх. Өнөө үед ид шид алга болж, бид ядарч туйлдсан. Нэг терабайт санах ой нь 2018 оны ихэнх ширээний компьютерт стандарт байдаг бөгөөд Кингстон одоо нэг терабайт USB дискийг ч худалдаалж байна.

Сургуулийн тайлан, аяллын зураг, танай хамтлагийн найруулга, эсвэл Whistler-д цанаар гулгаж буй GoPro видео гэх мэт илүү дижитал контентыг хэрэглэж, бүтээхийн хэрээр бидний хадгалах хүсэл жил ирэх тусам нэмэгдсээр байна. Шинээр гарч ирж буй зүйлсийн интернет гэх мэт бусад чиг хандлага нь дэлхийн үйлдвэрлэж буй мэдээллийн уулсыг хурдасгаж, дижитал хадгалалтын эрэлтэд пуужингийн түлш нэмнэ.

Тиймээс бид өгөгдөл хадгалах талаар зөв ярилцахын тулд саяхан энэ бүлгийг хоёр хэсэгт хувааж засварлахаар шийдсэн. Энэ хагас нь өгөгдөл хадгалах технологийн шинэчлэл, түүний дундаж дижитал хэрэглэгчдэд үзүүлэх нөлөөг хамарна. Үүний зэрэгцээ, дараагийн бүлэгт үүлэн доторх хувьсгалыг хамрах болно.

Дамжуулах хоолойд өгөгдөл хадгалах шинэлэг зүйл

(TL;DR - Дараах хэсэгт илүү их хэмжээний өгөгдлийг улам бүр жижиг, илүү үр ашигтай хадгалах хөтчүүд дээр хадгалах боломжийг олгох шинэ технологийг тоймлон харуулав. Хэрэв та технологийн талаар санаа зовохгүй, харин илүү өргөн хүрээний талаар уншихыг хүсвэл Мэдээллийн хадгалалтын эргэн тойрон дахь чиг хандлага, нөлөөллийн талаар бид дараагийн дэд гарчиг руу шилжихийг зөвлөж байна.)

Та нарын олонхи нь Мурын хуулийн талаар сонссон байх (нягт интеграл хэлхээний транзисторын тоо хоёр жил тутамд хоёр дахин нэмэгддэг гэсэн ажиглалт), гэхдээ компьютерийн бизнесийн хадгалалтын тал дээр бид Крайдерын хууль байдаг - үндсэндээ бидний шахах чадвар. 18 сар тутамд хатуу дискний хэмжээ багасах тусам хоёр дахин нэмэгддэг. Энэ нь 1,500 жилийн өмнө 5 МБ-д 35 доллар зарцуулсан хүн одоо 600 ТБ-ын дискэнд 6 доллар зарцуулах боломжтой гэсэн үг юм.

Энэ бол гайхалтай дэвшил бөгөөд удахгүй зогсохгүй.

Дараах жагсаалт нь манай хадгалалтын өлөн нийгмийг хангахын тулд дижитал хадгалалтын үйлдвэрлэгчид ашиглах ойрын болон урт хугацааны инновацийн товч тойм юм.

Илүү сайн хатуу диск. 2020-иод оны эхэн үе хүртэл үйлдвэрлэгчид уламжлалт хатуу дискийг (HDD) бүтээсээр, бид илүү нягт диск бүтээх боломжгүй болтол илүү их санах ойн багтаамжтай байх болно. HDD технологийн сүүлийн XNUMX жилд тэргүүлэхийн тулд зохион бүтээсэн техникүүд орно Заамал соронзон бичлэг (SMR), дараа нь Хоёр хэмжээст соронзон бичлэг (TDMR) болон болзошгүй Дулааны тусламжтай соронзон бичлэг (HAMR).

Хатуу төлөвийн хатуу дискүүд. Дээр дурдсан уламжлалт хатуу дискийг солих нь хатуу төлөвийн хатуу диск (SATA SSD) юм. HDD-ээс ялгаатай нь SSD нь эргэдэг дискгүй-үнэндээ тэд ямар ч хөдөлгөөнт хэсэггүй. Энэ нь SSD-ууд өмнөх хувилбараасаа хамаагүй хурдан, жижиг хэмжээтэй, илүү бат бөх ажиллах боломжийг олгодог. SSD нь өнөөгийн зөөврийн компьютерт аль хэдийн стандарт болсон бөгөөд аажмаар ихэнх шинэ ширээний загваруудын стандарт техник хангамж болж байна. Анхандаа HDD-ээс хамаагүй илүү үнэтэй байсан ч тэдний Үнэ нь HDD-ээс хурдан буурч байна2020 оны дундуур тэдний борлуулалт HDD-ийг шууд гүйцэж түрүүлэх болно гэсэн үг.

Дараагийн үеийн SSD-уудыг мөн аажмаар нэвтрүүлж байгаа бөгөөд үйлдвэрлэгчид SATA SSD-ээс SATA хөтчүүдээс дор хаяж зургаа дахин их зурвасын өргөнтэй PCIe SSD руу шилжиж, өсч байна.

Флаш санах ой 3D болж хувирдаг. Гэхдээ хурд бол зорилго бол бүх зүйлийг санах ойд хадгалахаас өөр зүйл байхгүй.

HDD болон SSD-г урт хугацааны санах ойтой харьцуулж болох бол флэш нь таны богино хугацааны санах ойтой илүү төстэй юм. Таны тархины нэгэн адил компьютер ажиллахын тулд хоёр төрлийн санах ой хэрэгтэй болдог. Санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM) гэж нэрлэгддэг уламжлалт хувийн компьютерууд нь тус бүрдээ 4-8 ГБ хэмжээтэй хоёр RAM-тай ирдэг. Үүний зэрэгцээ, Samsung зэрэг хамгийн хүнд цохилтууд одоо тус бүр нь 2.5 ГБ багтаамжтай 128D санах ойн картуудыг зарж байгаа нь хатуу тоглоомчдын хувьд гайхалтай боловч дараагийн үеийн супер компьютеруудад илүү практик юм.

Эдгээр санах ойн картуудын сорилт нь хатуу дискүүдтэй ижил физик хязгаарлалттай тулгардаг явдал юм. Хамгийн муу нь, жижиг транзисторууд нь RAM дотор болж, цаг хугацаа өнгөрөх тусам ажиллах чадвар нь мууддаг - транзисторуудыг устгах, үнэн зөв бичихэд хэцүү болж, эцэст нь гүйцэтгэлийн хананд цохиулж, шинэ RAM зөөгчөөр солихыг шаарддаг. Үүнтэй холбогдуулан компаниуд дараагийн үеийн санах ойн картуудыг бүтээж эхэлж байна.

3D NAND. Intel, Samsung, Micron, Hynix, Taiwan Semiconductor зэрэг компаниуд өргөн цар хүрээтэй нэвтрүүлэхийг шахаж байна. 3D NAND, энэ нь транзисторуудыг чип дотор гурван хэмжээст болгон овоолдог.
Эсэргүүцэлтэй санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM). Энэхүү технологи нь санах ойн бит (0 ба 1 секунд) хадгалахын тулд цахилгаан цэнэгийн оронд эсэргүүцлийг ашигладаг.
3D чипүүд. Үүнийг дараагийн цуврал бүлэгт илүү дэлгэрэнгүй авч үзэх болно, гэхдээ товчхондоо: 3D чипүүд Босоо давхарласан давхаргууд дахь тооцоолол болон өгөгдөл хадгалалтыг хослуулж, улмаар боловсруулалтын хурдыг сайжруулж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулах зорилготой.
Фазын өөрчлөлтийн санах ой (PCM). The PCM-ийн ард байгаа технологи Үндсэндээ халькогенидын шилийг халааж, хөргөж, талстжсан болон талстжаагүй төлөв хооронд шилжүүлдэг бөгөөд тус бүр нь хоёртын 0 ба 1-ийг илэрхийлдэг өвөрмөц цахилгаан эсэргүүцэлтэй байдаг. Төгс болмогц энэ технологи нь одоогийн RAM-ийн хувилбаруудаас хамаагүй удаан үргэлжлэх бөгөөд дэгдэмхий биш гэсэн үг юм. Энэ нь цахилгаан унтарсан үед ч өгөгдөл хадгалах боломжтой (уламжлалт RAM-аас ялгаатай).
Эргүүлэх эргүүлэх момент Санамсаргүй хандалтын санах ой (STT-RAM). -ийн чадавхийг хослуулсан хүчирхэг Франкенштейн DRAM -ийн хурдтай SRAM, сайжруулсан тогтворгүй байдал, бараг хязгааргүй тэсвэрлэх чадвартай.
3D XPoint. Энэхүү технологийн тусламжтайгаар мэдээлэл хадгалахын тулд транзистор дээр найдахын оронд 3D Xpoint нэг нэгнийхээ дээр овоолсон "сонгогч"-оор зохицуулсан микроскопийн торыг ашигладаг. 3D Xpoint нь тогтворгүй, NAND флэшээс хэдэн мянга дахин хурдан, DRAM-аас 10 дахин илүү нягт ажилладаг тул үүнийг төгс болговол энэ салбарт хувьсгал хийх боломжтой.

Өөрөөр хэлбэл, бид "HDD болон SSD-ийг урт хугацааны санах ойтой харьцуулж болно, харин флэш нь таны богино хугацааны санах ойтой илүү төстэй юм" гэж хэлснийг санаж байна уу? За, 3D Xpoint нь хоёуланг нь зохицуулж, тусад нь байснаас илүү сайн ажиллах болно.

Аль сонголт нь ялахаас үл хамааран эдгээр бүх флаш санах ойн шинэ хэлбэрүүд нь илүү их санах ойн багтаамж, хурд, тэсвэр тэвчээр, эрчим хүчний хэмнэлтийг санал болгоно.

Урт хугацааны хадгалалтын шинэчлэл. Үүний зэрэгцээ, хурд нь их хэмжээний өгөгдөл хадгалахаас бага ач холбогдолтой тохиолдолд шинэ онолын технологиуд одоо ажиллаж байна:

Соронзон хөтчүүд. 60 гаруй жилийн өмнө зохион бүтээсэн бид анх татварын болон эрүүл мэндийн баримт бичгүүдийг архивлахад соронзон хальсны хөтчүүдийг ашигладаг байсан. Өнөөдөр энэ технологи нь онолын дээд цэгтээ ойртож төгөлдөржиж байна IBM дээд амжилт тогтоожээ 330 терабайт шахагдаагүй өгөгдлийг (~330 сая ном) гарын хэмжээтэй соронзон хальсны хайрцагт архивлах замаар.
ДНХ хадгалах. Вашингтоны их сургууль болон Microsoft Research-ийн судлаачид системийг боловсруулсан ДНХ молекулуудыг ашиглан дижитал өгөгдлийг кодлох, хадгалах, авах. Энэ систем төгс болмогц нэг л өдөр одоогийн өгөгдөл хадгалах технологиос сая дахин илүү нягтаршсан мэдээллийг архивлах боломжтой.
Килобайт дахин бичигдэх атомын санах ой. Зэсийн хавтгай хуудсан дээр бие даасан хлорын атомуудыг удирдаж, эрдэмтэд бичжээ 1 килобайт мессеж нь нэг квадрат инч тутамд 500 терабит буюу зах зээл дээрх хамгийн үр ашигтай хатуу дискнээс 100 дахин их мэдээлэл юм.
5D өгөгдөл хадгалах. Саутхэмптоны их сургуулийн тэргүүлсэн энэхүү тусгай хадгалах систем нь 360 TB/дискний дата багтаамжтай, 1,000°C хүртэл дулааны тогтвортой байдал, өрөөний температурт бараг хязгааргүй ажиллах чадвартай (13.8°C-д 190 тэрбум жил). Өөрөөр хэлбэл, 5D өгөгдөл хадгалах нь музей, номын сангийн архивын хэрэглээнд тохиромжтой.

Програм хангамжаар тодорхойлогдсон хадгалах дэд бүтэц (SDS). Энэ нь зөвхөн хадгалах төхөөрөмжийн техник хангамж төдийгүй түүнийг ажиллуулдаг програм хангамжид ч гэсэн сэтгэл хөдөлгөм хөгжүүлэлт хийгдэж байна. SDS Мэдээллийг төвлөрсөн байдлаар хадгалж, бие даасан, холбогдсон төхөөрөмжүүдээр дамжуулан ханддаг томоохон компанийн компьютерийн сүлжээ эсвэл үүлэн хадгалах үйлчилгээнд ихэвчлэн ашигладаг. Энэ нь үндсэндээ сүлжээн дэх өгөгдөл хадгалах багтаамжийн нийт хэмжээг авч, сүлжээнд ажилладаг төрөл бүрийн үйлчилгээ, төхөөрөмжүүдийн дунд тусгаарладаг. Одоо байгаа (шинэ биш) хадгалах хэрэгслийг илүү үр дүнтэй ашиглахын тулд илүү сайн SDS системүүдийг байнга кодчилдог.

Ирээдүйд бидэнд агуулах хэрэгтэй болох уу?

За, хадгалах технологи ойрын хэдэн арван жилд эрс сайжирна. Гэхдээ бидний анхаарах ёстой зүйл бол энэ нь ямар ялгаатай вэ?

Энгийн хүн хамгийн сүүлийн үеийн ширээний компьютерийн загваруудад байгаа терабайт хадгалах зайг хэзээ ч ашиглахгүй. Хоёроос дөрвөн жилийн дараа таны дараагийн ухаалаг утас таны төхөөрөмжийг хавар цэвэрлэх шаардлагагүйгээр бүтэн жилийн турш зураг, видео хадгалах хангалттай зайтай болно. Мэдээжийн хэрэг, компьютер дээрээ асар их хэмжээний өгөгдөл хадгалах дуртай цөөн тооны хүмүүс байдаг, гэхдээ бидний бусад хүмүүсийн хувьд хэт их, хувийн эзэмшлийн диск хадгалах зайны хэрэгцээг бууруулах хэд хэдэн чиг хандлага байдаг.

Үйлчилгээний урсгал. Нэгэн цагт манай хөгжмийн цуглуулгад пянз, дараа нь кассет, дараа нь CD цуглуулдаг байсан. 90-ээд онд дуунууд нь олон мянган хүний хувьд (эхлээд торрентоор, дараа нь iTunes гэх мэт дижитал дэлгүүрүүдээр) MP3 хэлбэрээр дижитал хэлбэрт шилжсэн. Одоо бид гэрийн компьютер эсвэл утсан дээрээ хөгжмийн цуглуулгаа хадгалж, цэгцлэхийн оронд Spotify, Apple Music зэрэг үйлчилгээгээр дамжуулан хязгааргүй тооны дууг дамжуулж, хаанаас ч сонсох боломжтой.

Энэхүү дэвшил нь эхлээд гэртээ хөгжим, дараа нь таны компьютер дээрх дижитал орон зайг багасгасан. Одоо үүнийг гадны үйлчилгээгээр солих боломжтой бөгөөд энэ нь танд хямд бөгөөд тохиромжтой, хаана ч/хэзээ ч хүссэн бүх хөгжмөө сонсох боломжийг олгодог. Мэдээжийн хэрэг, үүнийг уншиж байгаа та нарын ихэнх нь цөөхөн хэдэн CD-үүдтэй хэвээр байх болно, ихэнх нь компьютер дээрээ MP3-ийн хатуу цуглуулгатай хэвээр байх болно, гэхдээ дараагийн үеийн компьютер хэрэглэгчид өөрсдийнхөө боломжтой хөгжмөөр компьютерээ дүүргэж цагаа үрэхгүй. онлайнаар чөлөөтэй нэвтрэх.

Мэдээжийн хэрэг, хөгжмийн талаар миний хэлсэн бүх зүйлийг хуулж аваад кино, телевизэд хэрэглээрэй (Сайн уу, Netflix!) Хувийн хадгалах сангийн хэмнэлт өссөөр байна.

нийгмийн хэвлэл мэдээллийн. Хөгжим, кино, телевизийн шоу нэвтрүүлгүүд бидний хувийн компьютерийг улам бүр бөглөж байгаа тул дижитал контентын дараагийн том хэлбэр нь хувийн зураг, видео юм. Дахин хэлэхэд бид биет байдлаар зураг, видео бүтээж, эцэст нь дээврийн хонгилдоо тоос цуглуулдаг байсан. Дараа нь бидний зураг, видео дижитал болж, зөвхөн компьютерын маань доод хэсэгт дахин тоос цуглуулж эхлэв. Энэ бол асуудал юм: Бид авсан зураг, видеогоо бараг хардаггүй.

Гэвч олон нийтийн мэдээллийн хэрэгсэл болсны дараа Flickr, Facebook зэрэг сайтууд бидэнд хайртай хүмүүсийнхээ сүлжээнд хязгааргүй тооны зургийг хуваалцах боломжийг олгосон бөгөөд мөн эдгээр зургуудыг өөрөө зохион байгуулдаг хавтасны систем эсвэл цагийн хуваарьт (үнэгүй) хадгалах боломжтой болсон. Энэхүү нийгмийн элемент нь бяцхан, дээд зэрэглэлийн утасны камертай хослуулан энгийн хүний бүтээсэн зураг, видеоны тоог эрс нэмэгдүүлж, хувийн компьютер дээрээ зураг хадгалах зуршлыг маань бууруулж, тэдгээрийг онлайнаар, хувийн байдлаар хадгалахыг дэмжсэн. эсвэл олон нийтэд.

Клоуд болон хамтын ажиллагааны үйлчилгээ. Сүүлийн хоёр цэгийг харгалзан үзвэл зөвхөн даруухан текст баримт бичиг (болон бусад цөөн тооны мэдээллийн төрлүүд) л үлдэнэ. Эдгээр баримтууд нь бидний саяхан хэлэлцсэн мультимедиатай харьцуулахад маш жижиг хэмжээтэй тул компьютер дээрээ хадгалахад хэзээ ч асуудал гарахгүй.

Гэсэн хэдий ч манай улам бүр хөдөлгөөнт ертөнцөд явж байхдаа баримт бичигт хандах эрэлт нэмэгдэж байна. Энд дахин хэлэхэд, бидний хөгжимтэй холбоотой ярьж байсан ахиц дэвшил энд болж байна - анх бид уян диск, CD, USB ашиглан бичиг баримтыг зөөвөрлөж байсан бол одоо илүү тохиромжтой, хэрэглэгчдэд чиглэсэн ашигладаг. үүл хадгалах Google Drive, Dropbox зэрэг үйлчилгээнүүд нь бидний баримт бичгийг гадны мэдээллийн төвд хадгалдаг бөгөөд бид онлайнаар найдвартай нэвтрэх боломжийг олгодог. Эдгээр үйлчилгээнүүд нь бидэнд хаанаас ч, хэзээ ч, дурын төхөөрөмж эсвэл үйлдлийн систем дээр өөрсдийн баримт бичигт хандах, хуваалцах боломжийг олгодог.

Шударга байхын тулд стриминг үйлчилгээ, сошиал медиа, үүлэн үйлчилгээг ашиглах нь бид бүгдийг үүлэн рүү шилжүүлнэ гэсэн үг биш, зарим зүйлийг бид хэт нууцлалтай, аюулгүй байлгахыг илүүд үздэг боловч эдгээр үйлчилгээнүүд тасарсан бөгөөд цаашид ч тасалсаар байх болно. Жилээс жилд эзэмших шаардлагатай физик өгөгдөл хадгалах зайны нийт хэмжээ.

Яагаад экспоненциалаар илүү их хадгалах нь чухал вэ?

Хэдийгээр энгийн хүн илүү дижитал хадгалах хэрэгцээ багатай байж болох ч Крайдерын хуулийг урагшлуулж буй томоохон хүчин зүйлүүд байдаг.

Юуны өмнө, олон сая хүний тоон мэдээлэлд аюул учруулж буй технологийн болон санхүүгийн үйлчилгээ эрхэлдэг компаниудын аюулгүй байдлын зөрчлийн жил бүр гардаг жагсаалтаас шалтгаалан мэдээллийн нууцлалтай холбоотой асуудал олон нийтийн дунд зүй ёсоор нэмэгдэж байна. Хувь хүний хэрэгцээ шаардлагаас хамааран энэ нь үүлэн хамаарлаас зайлсхийхийн тулд хувийн хэрэгцээнд зориулж илүү том, хямд мэдээлэл хадгалах сонголтуудын олон нийтийн эрэлтийг үүсгэж болзошгүй юм. Ирээдүйн хүмүүс томоохон технологийн компаниудын эзэмшдэг серверүүдээс хамааралгүйгээр гаднаас холбогдохын тулд гэртээ хувийн мэдээлэл хадгалах серверүүдийг суулгаж болно.

Өөр нэг анхаарах зүйл бол өгөгдөл хадгалах хязгаарлалт нь биотехнологоос хиймэл оюун ухаан хүртэлх хэд хэдэн салбарт ахиц дэвшил гаргахад саад болж байна. Том өгөгдлийн хуримтлал, боловсруулалтаас хамааралтай салбарууд шинэ бүтээгдэхүүн, үйлчилгээг шинэчлэхийн тулд илүү их хэмжээний өгөгдөл хадгалах шаардлагатай болдог.

Дараа нь, 2020-иод оны сүүл гэхэд эд зүйлсийн интернет (IoT), бие даасан тээврийн хэрэгсэл, роботууд, сайжруулсан бодит байдал болон бусад дараагийн үеийн "тэргүүний технологи" нь хадгалах технологид хөрөнгө оруулалт хийх болно. Учир нь эдгээр технологиуд ажиллахын тулд хүрээлэн буй орчноо ойлгож, үүлэнд байнга хамааралгүйгээр бодит цаг хугацаанд хариу үйлдэл үзүүлэх тооцоолох хүчин чадал, хадгалах багтаамжтай байх шаардлагатай. Бид энэ үзэл баримтлалыг илүү нарийвчлан судлах болно тавдугаар бүлэг энэ цувралын талаар.

Эцэст нь Зүйлс Интернэт (манай нийтлэлд бүрэн тайлбарласан Интернетийн ирээдүй цуврал) нь хэдэн тэрбумаас их наяд хүртэлх зүйлсийн хөдөлгөөн, статусыг хянах мэдрэгчтэй болно. Эдгээр тоо томшгүй олон мэдрэгчүүдийн үйлдвэрлэх асар их хэмжээний өгөгдөл нь бидний энэ цувралын төгсгөлд авч үзэх супер компьютерт үр дүнтэй боловсруулагдахаас өмнө үр дүнтэй хадгалах багтаамж шаарддаг.

Ерөнхийдөө энгийн хүн хувийн эзэмшлийн дижитал хадгалах хэрэгслийн хэрэгцээгээ улам бүр бууруулж байгаа ч манай гариг дээрх хүн бүр ирээдүйн дижитал хадгалах технологийн хязгааргүй багтаамжаас шууд бусаар ашиг хүртэх болно. Мэдээжийн хэрэг, өмнө дурьдсанчлан хадгалах сангийн ирээдүй үүлэнд байгаа боловч бид энэ сэдвийг гүнзгийрүүлэхээсээ өмнө компьютерийн бизнесийн боловсруулалтын (микрочип) тал дээр болж буй нэмэлт өөрчлөлтүүдийг ойлгох хэрэгтэй. дараагийн бүлгийн сэдэв.