Quantumrun

MKOPO WA PICHA: Quantumrun

Mapinduzi ya hifadhi ya kidijitali: Mustakabali wa Kompyuta P3

David Tal, Mchapishaji, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Jumanne, 09/15/2020 - 15:43

Wengi wenu mnaosoma hii pengine mnakumbuka diski ya unyenyekevu na ni thabiti MB 1.44 ya nafasi ya diski. Huenda baadhi yenu mlimwonea wivu rafiki huyo alipotoa gari gumba la kwanza la USB, lililo na nafasi yake kubwa ya 8MB, wakati wa mradi wa shule. Siku hizi, uchawi umekwenda, na tumekuwa jaded. Kumbukumbu ya terabaiti moja huja ya kawaida katika dawati nyingi za 2018—na Kingston hata anauza hifadhi za USB za terabaiti moja sasa.

Shauku yetu ya kuhifadhi hukua mwaka baada ya mwaka tunapotumia na kutengeneza maudhui zaidi ya kidijitali, iwe ni ripoti ya shule, picha ya usafiri, mseto wa bendi yako au video ya GoPro inayokuonyesha ukiruka chini kwenye Whistler. Mitindo mingine kama vile Mtandao unaoibuka wa Mambo utaongeza kasi ya mlima wa data ambayo ulimwengu hutoa, na kuongeza mafuta zaidi ya roketi kwa mahitaji ya hifadhi ya kidijitali.

Hii ndiyo sababu ya kujadili hifadhi ya data ipasavyo, hivi majuzi tuliamua kuhariri sura hii kwa kuigawanya mara mbili. Nusu hii itashughulikia ubunifu wa teknolojia katika uhifadhi wa data na athari zake kwa watumiaji wa kawaida wa kidijitali. Wakati huo huo, sura inayofuata itashughulikia mapinduzi yajayo katika wingu.

Ubunifu wa kuhifadhi data katika bomba

(TL;DR - Sehemu ifuatayo inaangazia teknolojia mpya ambayo itawezesha idadi kubwa zaidi ya data kuhifadhiwa kwenye hifadhi ndogo zaidi na zenye ufanisi zaidi. Ikiwa haujali teknolojia, lakini badala yake unataka kusoma kuhusu upana zaidi. mitindo na athari kuhusu uhifadhi wa data, basi tunapendekeza uruke hadi kwenye kichwa kidogo kinachofuata.)

Wengi wenu tayari mmesikia kuhusu Sheria ya Moore (uchunguzi kwamba idadi ya transistors katika mzunguko mnene uliounganishwa huongezeka maradufu takriban kila baada ya miaka miwili), lakini kwa upande wa uhifadhi wa biashara ya kompyuta, tuna Sheria ya Kryder—kimsingi, uwezo wetu wa kubana. bits zaidi katika kushuka kwa anatoa ngumu pia inaongezeka takribani kila baada ya miezi 18. Hiyo inamaanisha kuwa mtu aliyetumia $1,500 kwa MB 5 miaka 35 iliyopita sasa anaweza kutumia $600 kwa gari la 6TB.

Haya ni maendeleo ya kudhoofisha, na hayatakoma hivi karibuni.

Orodha ifuatayo ni muhtasari mfupi wa ubunifu wa karibu na wa muda mrefu ambao watengenezaji wa hifadhi ya kidijitali watatumia kukidhi jamii yetu inayohitaji uhifadhi.

Anatoa bora za diski ngumu. Hadi miaka ya mapema ya 2020, watengenezaji wataendelea kujenga anatoa za jadi za diski ngumu (HDD), zikipakia kwa uwezo zaidi wa kumbukumbu hadi hatuwezi tena kuunda diski ngumu zenye densi yoyote. Mbinu zilizobuniwa kuongoza muongo huu wa mwisho wa teknolojia ya HDD ni pamoja na Kurekodi kwa Sumaku yenye Shingled (SMR), ikifuatiwa na Rekodi ya Magnetic ya Dimensional Mbili (TDMR), na uwezekano Rekodi ya Sumaku inayosaidiwa na Joto (HAMR).

Anatoa ngumu za hali ngumu. Kubadilisha kiendeshi cha jadi cha diski kuu kilichotajwa hapo juu ni diski kuu ya hali ngumu (SATA SSD). Tofauti na HDD, SSD hazina diski zozote zinazozunguka—kwa kweli, hazina sehemu zinazosonga hata kidogo. Hii huruhusu SSD kufanya kazi kwa kasi zaidi, kwa ukubwa mdogo, na kwa kudumu zaidi kuliko zile za awali. SSD tayari ni kiwango kwenye kompyuta za kisasa za kisasa na polepole zinakuwa maunzi ya kawaida kwenye miundo mipya ya eneo-kazi. Na wakati awali ni ghali zaidi kuliko HDD, zao bei inashuka kwa kasi zaidi kuliko HDD, ikimaanisha kuwa mauzo yao yanaweza kupita HDD moja kwa moja kufikia katikati ya miaka ya 2020.

SSD za kizazi kijacho zinaletwa hatua kwa hatua pia, na watengenezaji wakibadilisha kutoka SATA SSD hadi PCIe SSD ambazo zina angalau mara sita ya kipimo data cha viendeshi vya SATA na kukua.

Kumbukumbu ya Flash huenda 3D. Lakini ikiwa kasi ndio lengo, hakuna kitu kinachoshinda kuhifadhi kila kitu kwenye kumbukumbu.

HDD na SSD zinaweza kulinganishwa na kumbukumbu yako ya muda mrefu, ilhali flash ni sawa na kumbukumbu yako ya muda mfupi. Na kama vile ubongo wako, kompyuta kwa kawaida inahitaji aina zote mbili za hifadhi ili kufanya kazi. Kawaida inajulikana kama kumbukumbu ya ufikiaji bila mpangilio (RAM), kompyuta za kibinafsi za kawaida huwa na vijiti viwili vya RAM katika 4 hadi 8GB kila moja. Wakati huo huo, vibao vizito zaidi kama Samsung sasa vinauza kadi za kumbukumbu za 2.5D ambazo zinashikilia GB 128 kila moja-ya kushangaza kwa wachezaji wagumu, lakini inafaa zaidi kwa kompyuta kuu za kizazi kijacho.

Changamoto ya kadi hizi za kumbukumbu ni kwamba zinapitia vikwazo sawa vya kimwili vinavyokabili diski kuu. Mbaya zaidi, transistors ndogo huwa ndani ya RAM, mbaya zaidi wanafanya kwa muda-transistors inakuwa vigumu kufuta na kuandika kwa usahihi, hatimaye kupiga ukuta wa utendaji ambao unalazimisha uingizwaji wao na vijiti vya RAM safi. Kwa kuzingatia hili, kampuni zinaanza kuunda kizazi kijacho cha kadi za kumbukumbu:

3D NAND. Kampuni kama Intel, Samsung, Micron, Hynix, na Taiwan Semiconductor zinashinikiza kupitishwa kwa kiwango kikubwa cha 3D NAND, ambayo huweka transistors katika vipimo vitatu ndani ya chip.
Kumbukumbu inayostahimili Ufikiaji wa Nasibu (RAM). Teknolojia hii hutumia upinzani badala ya chaji ya umeme ili kuhifadhi biti (sekunde 0 na 1) za kumbukumbu.
Chips za 3D. Hili litajadiliwa kwa undani zaidi katika sura inayofuata ya mfululizo, lakini kwa ufupi, Chips za 3D inalenga kuchanganya kompyuta na hifadhi ya data katika safu zilizopangwa kiwima, na hivyo kuboresha kasi ya uchakataji na kupunguza matumizi ya nishati.
Kumbukumbu ya Mabadiliko ya Awamu (PCM). The teknolojia nyuma ya PCMs kimsingi hupasha joto na kupoza glasi ya chalcogenide, na kuihamisha kati ya hali zisizo na fuwele, kila moja ikiwa na viingilio vyake vya kipekee vya umeme vinavyowakilisha binary 0 na 1. Mara tu itakapokamilika, teknolojia hii itadumu kwa muda mrefu zaidi kuliko lahaja za sasa za RAM na haina tete, kumaanisha. inaweza kushikilia data hata wakati nguvu imezimwa (tofauti na RAM ya kawaida).
Kumbukumbu ya Ufikiaji wa Nasibu ya Spin-Transfer (STT-RAM). Frankenstein yenye nguvu ambayo inachanganya uwezo wa DRAM kwa kasi ya SRAM, pamoja na uboreshaji usio na tete na uvumilivu usio na kikomo.
3D XPoint. Kwa teknolojia hii, badala ya kutegemea transistors kuhifadhi habari, 3D Xpoint hutumia matundu madogo ya waya, yanayoratibiwa na "kiteuzi" ambacho kimewekwa juu ya nyingine. Ikishakamilika, hii inaweza kuleta mapinduzi katika tasnia kwa kuwa 3D Xpoint haina tete, itafanya kazi maelfu ya mara kwa kasi zaidi kuliko NAND flash, na mnene mara 10 kuliko DRAM.

Kwa maneno mengine, kumbuka tuliposema "HDD na SSD zinaweza kulinganishwa na kumbukumbu yako ya muda mrefu, ilhali flash ni sawa na kumbukumbu yako ya muda mfupi"? Kweli, 3D Xpoint itashughulikia zote mbili na kufanya hivyo bora kuliko ama tofauti.

Bila kujali ni chaguo gani litashinda, aina hizi zote mpya za kumbukumbu ya flash zitatoa uwezo zaidi wa kumbukumbu, kasi, uvumilivu na ufanisi wa nguvu.

Ubunifu wa uhifadhi wa muda mrefu. Wakati huo huo, kwa kesi hizo za utumiaji ambapo kasi ni ya chini kuliko uhifadhi wa idadi kubwa ya data, teknolojia mpya na za kinadharia zinafanya kazi kwa sasa:

Viendeshi vya tepi. Iliyovumbuliwa zaidi ya miaka 60 iliyopita, hapo awali tulitumia tepu kuweka kumbukumbu za hati za kodi na huduma za afya. Leo, teknolojia hii inakamilishwa karibu na kilele chake cha kinadharia na IBM kuweka rekodi kwa kuhifadhi terabaiti 330 za data ambayo haijabanwa (~vitabu milioni 330) kwenye katriji ya kanda ya ukubwa wa mkono wako.
Hifadhi ya DNA. Watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Washington na Utafiti wa Microsoft kutengeneza mfumo kusimba, kuhifadhi na kurejesha data ya kidijitali kwa kutumia molekuli za DNA. Baada ya kukamilika, mfumo huu unaweza siku moja kuweka taarifa kwenye kumbukumbu kwa mamilioni ya mara zaidi kuliko teknolojia za sasa za kuhifadhi data.
Kumbukumbu ya atomiki inayoweza kuandikwa tena ya Kilobyte. Kwa kudhibiti atomi za klorini kwenye karatasi gorofa ya shaba, wanasayansi waliandika ujumbe wa kilobaiti 1 kwa terabiti 500 kwa kila inchi ya mraba—takriban mara 100 zaidi kwa kila inchi ya mraba kuliko diski kuu yenye ufanisi zaidi kwenye soko.
Hifadhi ya data ya 5D. Mfumo huu maalum wa kuhifadhi, unaoongozwa na Chuo Kikuu cha Southampton, una uwezo wa data wa 360 TB/diski, utulivu wa joto hadi 1,000 ° C na maisha ya karibu bila kikomo kwenye joto la kawaida (miaka bilioni 13.8 kwa 190 ° C). Kwa maneno mengine, hifadhi ya data ya 5D inaweza kuwa bora kwa matumizi ya kumbukumbu kwenye makumbusho na maktaba.

Miundombinu ya Hifadhi Iliyoainishwa na Programu (SDS). Sio tu maunzi ya uhifadhi ambayo yanaona uvumbuzi, lakini programu inayoiendesha pia inapitia maendeleo ya kufurahisha. SDS hutumiwa zaidi katika mitandao ya kompyuta ya kampuni kubwa au huduma za uhifadhi wa wingu ambapo data huhifadhiwa katikati na kupatikana kupitia vifaa vya kibinafsi, vilivyounganishwa. Kimsingi inachukua kiasi cha jumla cha uwezo wa kuhifadhi data katika mtandao na kuitenganisha kati ya huduma na vifaa mbalimbali vinavyoendeshwa kwenye mtandao. Mifumo bora ya SDS inawekwa msimbo kila wakati ili kutumia kwa ufanisi zaidi maunzi ya hifadhi yaliyopo (badala ya mpya).

Je! tutahitaji hata kuhifadhi katika siku zijazo?

Sawa, kwa hivyo teknolojia ya uhifadhi itaboreka zaidi katika miongo michache ijayo. Lakini jambo tunalopaswa kuzingatia ni, je, hiyo inaleta tofauti gani hata hivyo?

Mtu wa kawaida hatawahi kutumia terabyte ya nafasi ya hifadhi inayopatikana sasa katika miundo ya hivi punde ya kompyuta ya mezani. Na katika miaka mingine miwili hadi minne, simu yako mahiri inayofuata itakuwa na nafasi ya kutosha ya kuhifadhi ili kukusanya picha na video za thamani ya mwaka mzima bila kulazimika kusafisha kifaa chako. Hakika, kuna watu wachache huko nje ambao wanapenda kukusanya kiasi kikubwa cha data kwenye kompyuta zao, lakini kwa sisi wengine, kuna idadi ya mienendo inayopunguza hitaji letu la nafasi kubwa ya kuhifadhi diski inayomilikiwa na watu binafsi.

Huduma za kutiririsha. Hapo zamani za kale, mkusanyiko wetu wa muziki ulihusisha kukusanya rekodi, kisha kaseti, kisha CD. Katika miaka ya 90, nyimbo zilibadilishwa kuwa MP3 ili kuhifadhiwa na maelfu (kwanza kupitia mito, kisha zaidi na zaidi kupitia duka za dijiti kama iTunes). Sasa, badala ya kuhifadhi na kupanga mkusanyiko wa muziki kwenye kompyuta au simu yako ya nyumbani, tunaweza kutiririsha idadi isiyo na kikomo ya nyimbo na kuzisikiliza popote kupitia huduma kama vile Spotify na Apple Music.

Mwendelezo huu kwanza ulipunguza muziki wa anga ya kimwili ulichukua nyumbani, kisha nafasi ya dijitali kwenye kompyuta yako. Sasa inaweza kubadilishwa na huduma ya nje inayokupa ufikiaji wa bei nafuu na rahisi, mahali popote/wakati wowote kwa muziki wote unaoweza kutaka. Bila shaka, wengi wenu mnaosoma hili pengine bado mna CD chache zinazozunguka, wengi bado watakuwa na mkusanyiko thabiti wa MP3 kwenye kompyuta zao, lakini kizazi kijacho cha watumiaji wa kompyuta hakitapoteza muda wao kujaza kompyuta zao na muziki wanaoweza. fikia kwa uhuru mtandaoni.

Ni wazi, nakili kila kitu nilichosema hivi punde kuhusu muziki na uitumie kwenye filamu na televisheni (hello, Netflix!) na akiba ya hifadhi ya kibinafsi inaendelea kukua.

kijamii vyombo vya habari. Huku muziki, filamu, na vipindi vya televisheni vinavyoziba kidogo zaidi kompyuta zetu za kibinafsi, aina inayofuata kubwa zaidi ya maudhui ya kidijitali ni picha na video za kibinafsi. Tena, tulikuwa tukitengeneza picha na video kimwili, hatimaye kukusanya vumbi kwenye dari zetu. Kisha picha na video zetu zikaingia dijitali, na kukusanya vumbi tena kwenye sehemu za chini za kompyuta zetu. Na hilo ndilo suala: Mara chache huwa tunaangalia picha na video nyingi tunazopiga.

Lakini baada ya mitandao ya kijamii kutokea, tovuti kama Flickr na Facebook zilitupa uwezo wa kushiriki idadi isiyo na kikomo ya picha na mtandao wa watu tunaowajali, huku pia tukihifadhi picha hizo (bila malipo) katika mfumo wa folda unaojipanga au ratiba ya matukio. Ingawa kipengele hiki cha kijamii, pamoja na kamera ndogo, za simu za hali ya juu, ziliongeza kwa kiasi kikubwa idadi ya picha na video zinazotolewa na mtu wa kawaida, pia ilipunguza tabia yetu ya kuhifadhi picha kwenye kompyuta zetu za kibinafsi, na kutuhimiza kuzihifadhi mtandaoni, kwa faragha. au hadharani.

Cloud na huduma za ushirikiano. Kwa kuzingatia alama mbili za mwisho, hati ya maandishi ya unyenyekevu tu (na aina zingine chache za data za niche) zinabaki. Hati hizi, ikilinganishwa na medianuwai ambazo tumezungumzia, kwa kawaida ni ndogo sana kwamba kuzihifadhi kwenye kompyuta yako hakutakuwa tatizo kamwe.

Hata hivyo, katika ulimwengu wetu unaoendelea kuhamishika, kuna mahitaji yanayoongezeka ya kufikia hati popote ulipo. Na hapa tena, maendeleo yale yale tuliyojadili na muziki yanafanyika hapa—ambapo kwanza tulisafirisha hati kwa kutumia diski za floppy, CD na USB, sasa tunatumia urahisi zaidi na unaolenga watumiaji. kuhifadhi wingu huduma, kama vile Hifadhi ya Google na Dropbox, ambazo huhifadhi hati zetu kwenye kituo cha data cha nje ili tuweze kufikia kwa usalama mtandaoni. Huduma kama hizi huturuhusu kufikia na kushiriki hati zetu mahali popote, wakati wowote, kwenye kifaa chochote au mfumo wa uendeshaji.

Kuwa sawa, kutumia huduma za utiririshaji, mitandao ya kijamii na huduma za wingu haimaanishi kuwa tutahamisha kila kitu kwenye wingu—baadhi ya mambo tunayopendelea kuweka faragha na usalama kupita kiasi—lakini huduma hizi zimepunguzwa na zitaendelea kupungua, jumla ya kiasi cha nafasi halisi ya kuhifadhi data tunayohitaji kumiliki mwaka baada ya mwaka.

Kwa nini hifadhi ni muhimu zaidi

Ingawa mtu wa kawaida anaweza kuona haja ndogo ya hifadhi zaidi ya kidijitali, kuna nguvu kubwa zinazotumika ambazo zinasukuma mbele Sheria ya Kryder.

Kwanza kabisa, kutokana na orodha inayokaribia kila mwaka ya ukiukaji wa usalama katika anuwai ya kampuni za huduma za kiufundi na kifedha - kila moja ikihatarisha habari za kidijitali za mamilioni ya watu - wasiwasi juu ya ufaragha wa data unaongezeka kwa njia halali miongoni mwa umma. Kulingana na mahitaji ya mtu binafsi, hii inaweza kusababisha mahitaji ya umma ya chaguo kubwa na za bei nafuu za kuhifadhi data kwa matumizi ya kibinafsi ili kuepuka kutegemea wingu. Watu wa siku zijazo wanaweza hata kusanidi seva za kibinafsi za kuhifadhi data ndani ya nyumba zao ili kuunganishwa na nje badala ya kutegemea seva zinazomilikiwa na kampuni kubwa za teknolojia.

Jambo lingine la kuzingatia ni kwamba vikwazo vya uhifadhi wa data kwa sasa vinazuia maendeleo katika idadi ya sekta kutoka kwa kibayoteki hadi akili ya bandia. Sekta zinazotegemea mkusanyiko na usindikaji wa data kubwa zinahitaji kuhifadhi kiasi kikubwa zaidi cha data ili kuvumbua bidhaa na huduma mpya.

Ifuatayo, kufikia mwishoni mwa miaka ya 2020, Mtandao wa Mambo (IoT), magari yanayojiendesha, roboti, uhalisia ulioboreshwa, na 'teknolojia za kisasa' kama hizo zitachochea uwekezaji katika teknolojia ya uhifadhi. Hii ni kwa sababu ili teknolojia hizi zifanye kazi, zitahitaji kuwa na nguvu ya kompyuta na uwezo wa kuhifadhi ili kuelewa mazingira yao na kujibu kwa wakati halisi bila kutegemea wingu mara kwa mara. Tunachunguza dhana hii zaidi katika sura ya tano ya mfululizo huu.

hatimaye, Internet ya Mambo (imefafanuliwa kikamilifu katika yetu Mustakabali wa Mtandao series) itasababisha mabilioni hadi mabilioni ya vitambuzi vinavyofuatilia mwendo au hali ya mabilioni hadi mabilioni ya vitu. Kiasi kikubwa cha data kitatolewa na vihisi hivi vingi kitahitaji uwezo madhubuti wa kuhifadhi kabla ya kuchakatwa kwa ufanisi na kompyuta kuu tutakazoshughulikia karibu na mwisho wa mfululizo huu.

Yote kwa yote, ingawa mtu wa kawaida atazidi kupunguza hitaji lake la vifaa vya hifadhi ya kidijitali vinavyomilikiwa kibinafsi, kila mtu kwenye sayari bado atanufaika kwa njia isiyo ya moja kwa moja kutoka kwa uwezo usio na kikomo wa uhifadhi ambao teknolojia za uhifadhi wa dijitali zitatoa siku zijazo. Bila shaka, kama ilivyodokezwa hapo awali, mustakabali wa uhifadhi upo kwenye wingu, lakini kabla ya kuzama ndani ya mada hiyo, kwanza tunahitaji kuelewa mapinduzi ya kuridhisha yanayotokea upande wa usindikaji (microchip) wa biashara ya kompyuta— mada ya sura inayofuata.