Quantumrun

TASVIR KREDIT: Quantumrun

Raqamli saqlash inqilobi: kompyuterlarning kelajagi P3

Devid Tal, nashriyotchi, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Seshanba, 09 - 15:2020

Buni o'qiyotganlarning ko'pchiligi oddiy disketni eslab qolgandir va u 1.44 MB disk maydoniga ega. Ba'zilaringiz, ehtimol, maktab loyihasi davomida 8 MB hajmdagi dahshatli USB diskini chiqarib tashlaganida, o'sha do'stingizga hasad qilgandirsiz. Hozirgi kunda sehr yo'q bo'lib ketdi va biz charchadik. Bir terabayt xotira 2018-yilning ko‘pgina ish stollarida standart bo‘lib keladi va Kingston hozirda hatto bir terabaytlik USB drayverlarni sotadi.

Bizning saqlashga bo'lgan ishtiyoqimiz yildan-yilga ortib bormoqda, chunki biz ko'proq raqamli kontentni iste'mol qilamiz va yaratamiz, xoh u maktab hisoboti, sayohat fotosurati, guruhingiz mikstaypi yoki Whistlerda chang'ida uchayotganingiz haqidagi GoPro videosi. Rivojlanayotgan narsalar Interneti kabi boshqa tendentsiyalar faqat dunyo ishlab chiqaradigan ma'lumotlar tog'ini tezlashtiradi va raqamli saqlash talabiga qo'shimcha raketa yoqilg'isini qo'shadi.

Shuning uchun ma'lumotlarni saqlashni to'g'ri muhokama qilish uchun biz yaqinda ushbu bobni ikkiga bo'lish orqali tahrirlashga qaror qildik. Ushbu yarmi ma'lumotlarni saqlashdagi texnologik yangiliklarni va uning o'rtacha raqamli iste'molchilarga ta'sirini qamrab oladi. Ayni paytda, keyingi bob bulutda kelayotgan inqilobni qamrab oladi.

Quvurdagi ma'lumotlarni saqlash innovatsiyalari

(TL;DR - Keyingi bo'limda katta hajmdagi ma'lumotlarni har doimgidan kichikroq va samaraliroq saqlash disklarida saqlash imkonini beradigan yangi texnologiya tasvirlangan. Agar siz texnologiya haqida qayg'urmasangiz, lekin uning o'rniga kengroq ma'lumotlar haqida o'qishni istasangiz maʼlumotlarni saqlash boʻyicha tendentsiyalar va taʼsirlar, keyin keyingi sarlavhaga oʻtishni tavsiya qilamiz.)

Ko'pchiligingiz Mur qonuni haqida eshitgansiz (zich integral mikrosxemadagi tranzistorlar soni har ikki yilda taxminan ikki baravar ko'payadi), lekin kompyuter biznesining saqlash tomonida bizda Kryder qonuni mavjud - asosan, siqish qobiliyatimiz Qattiq disklarning qisqarishiga ko'proq bitlar ham har 18 oyda ikki baravar ko'paymoqda. Bu 1,500 yil oldin 5 MB uchun 35 dollar sarflagan odam endi 600 TB disk uchun 6 dollar sarflashi mumkinligini anglatadi.

Bu hayratlanarli taraqqiyot va u tez orada to'xtamaydi.

Quyidagi ro'yxat raqamli saqlash ishlab chiqaruvchilari bizning saqlashga chanqoq jamiyatimizni qondirish uchun foydalanadigan yaqin va uzoq muddatli innovatsiyalarga qisqacha qarashdir.

Yaxshi qattiq disklar. 2020-yillarning boshiga qadar ishlab chiqaruvchilar an'anaviy qattiq disklarni (HDD) yaratishni davom ettiradilar va biz qattiq disklarni yanada zichroq qura olmagunimizcha, ko'proq xotira hajmini to'playdilar. HDD texnologiyasining so'nggi o'n yilligini boshqarish uchun ixtiro qilingan texnikalar kiradi Shingled magnit yozish (SMR), keyin Ikki o'lchovli magnit yozish (TDMR) va potentsial Issiqlik yordamida magnit yozish (HAMR).

Qattiq holatdagi qattiq disklar. Yuqorida qayd etilgan an'anaviy qattiq disk o'rnini qattiq holatda qattiq disk (SATA SSD). Qattiq disklardan farqli o'laroq, SSD disklarida aylanuvchi disklar yo'q - aslida ularda harakatlanuvchi qismlar umuman yo'q. Bu SSD-larni oldingisiga qaraganda ancha tezroq, kichikroq o'lchamlarda va chidamlilik bilan ishlashga imkon beradi. SSD-lar allaqachon bugungi noutbuklarda standart bo'lib, asta-sekin ko'pgina yangi ish stoli modellarida standart uskunaga aylanmoqda. Va dastlab HDD-lardan ancha qimmat bo'lsa-da, ularning Narx qattiq disklarga qaraganda tezroq tushmoqda, ya'ni ularning sotuvi 2020-yillarning o'rtalariga kelib HDDlarni to'liq ortda qoldirishi mumkin.

Keyingi avlod SSD'lari ham asta-sekin joriy etilmoqda, ishlab chiqaruvchilar SATA SSD'laridan kamida olti marta o'tkazish qobiliyatiga ega PCIe SSD'larga o'tishmoqda va o'sib bormoqda.

Flash xotira 3D formatga o'tadi. Ammo agar tezlik maqsad bo'lsa, hamma narsani xotirada saqlashdan boshqa narsa yo'q.

HDD va SSD'larni uzoq muddatli xotirangiz bilan solishtirish mumkin, flesh esa qisqa muddatli xotirangizga ko'proq o'xshaydi. Va xuddi sizning miyangiz kabi, kompyuter ham ishlashi uchun an'anaviy ravishda har ikki turdagi xotiraga muhtoj. Odatda tasodifiy kirish xotirasi (RAM) deb ataladigan an'anaviy shaxsiy kompyuterlar odatda har biri 4 dan 8 GB gacha bo'lgan ikkita RAM tayoqchasi bilan birga keladi. Ayni paytda, Samsung kabi eng og'ir xitterlar endi har biri 2.5 Gb sig'imga ega 128D xotira kartalarini sotmoqda - bu qattiq o'yinchilar uchun ajoyib, ammo keyingi avlod superkompyuterlari uchun amaliyroq.

Ushbu xotira kartalari bilan bog'liq muammo shundaki, ular qattiq disklar duch keladigan bir xil jismoniy cheklovlarga duch kelishadi. Eng yomoni, kichikroq tranzistorlar operativ xotiraga aylanadi, vaqt o'tishi bilan ular yomon ishlaydi - tranzistorlarni o'chirish va to'g'ri yozish qiyinlashadi va natijada ularni yangi RAM tayoqlari bilan almashtirishga majbur qiladigan ishlash devoriga tegadi. Shu munosabat bilan kompaniyalar xotira kartalarining keyingi avlodini yaratishni boshlaydilar:

3D NAND. Intel, Samsung, Micron, Hynix va Taiwan Semiconductor kabi kompaniyalar ushbu texnologiyani keng miqyosda qabul qilishga intilmoqda. 3D NAND, bu chip ichidagi tranzistorlarni uch o'lchamga to'playdi.
Rezistiv tasodifiy kirish xotirasi (Ram). Ushbu texnologiya xotira bitlarini (0 va 1s) saqlash uchun elektr zaryadi o'rniga qarshilikdan foydalanadi.
3D chiplari. Bu haqda keyingi seriya bobida batafsilroq muhokama qilinadi, ammo qisqacha, 3D chiplari vertikal qatlamli qatlamlarda hisoblash va ma'lumotlarni saqlashni birlashtirish, shu bilan ishlov berish tezligini yaxshilash va energiya sarfini kamaytirishni maqsad qilgan.
Fazani o'zgartirish xotirasi (PCM). The PCM ortidagi texnologiya asosan, xalkogenid oynasini isitadi va sovutadi, uni kristallangan va kristallanmagan holatlar o'rtasida o'tkazadi, ularning har biri ikkilik 0 va 1 ni ifodalovchi o'ziga xos elektr qarshiligiga ega. Bu texnologiya mukammallashtirilgandan so'ng, joriy RAM variantlariga qaraganda ancha uzoq davom etadi va uchuvchan emas, ya'ni u quvvat o'chirilgan bo'lsa ham ma'lumotlarni saqlashi mumkin (an'anaviy RAMdan farqli o'laroq).
Spin-uzatish momenti tasodifiy kirish xotirasi (STT-RAM). ning imkoniyatlarini birlashtirgan kuchli Frankenshteyn DRAM tezligi bilan SRAM, yaxshilangan o'zgaruvchanlik va deyarli cheksiz chidamlilik bilan birga.
3D XPoint. Ushbu texnologiya yordamida ma'lumotni saqlash uchun tranzistorlarga ishonish o'rniga, 3D Xpoint bir-birining ustiga qo'yilgan "selektor" tomonidan muvofiqlashtirilgan mikroskopik simlar tarmog'idan foydalanadi. Takomillashtirilgandan so'ng, bu sanoatda inqilob qilishi mumkin, chunki 3D Xpoint o'zgaruvchan emas, NAND chirog'idan minglab marta tezroq ishlaydi va DRAMdan 10 marta zichroq.

Boshqacha qilib aytganda, "HDD va SSD'larni uzoq muddatli xotirangiz bilan solishtirish mumkin, flesh esa qisqa muddatli xotirangizga ko'proq o'xshashdir" deganimizni eslang? Xo'sh, 3D Xpoint ikkalasini ham boshqaradi va har ikkalasidan ham alohida ishlaydi.

Qaysi variant g'alaba qozonishidan qat'i nazar, flesh-xotiraning barcha yangi shakllari xotira hajmi, tezligi, chidamliligi va quvvat samaradorligini oshiradi.

Uzoq muddatli saqlash yangiliklari. Ayni paytda, tezlik katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlashdan kamroq ahamiyatga ega bo'lgan holatlar uchun yangi va nazariy texnologiyalar hozirda ishlamoqda:

Lenta drayvlar. 60 yil oldin ixtiro qilingan, biz dastlab soliq va sog'liqni saqlash hujjatlarini arxivlash uchun lenta disklaridan foydalanganmiz. Bugungi kunda ushbu texnologiya nazariy cho'qqisiga yaqin takomillashtirilmoqda IBM rekord o'rnatdi 330 terabayt siqilmagan ma'lumotni (~ 330 million kitob) qo'lingizning o'lchamidagi lenta kartrijiga arxivlash orqali.
DNK saqlash. Vashington universiteti va Microsoft Research tadqiqotchilari tizimini ishlab chiqdi DNK molekulalari yordamida raqamli ma'lumotlarni kodlash, saqlash va olish. Takomillashtirilgandan so'ng, bu tizim bir kun kelib ma'lumotlarni hozirgi ma'lumotlarni saqlash texnologiyalaridan millionlab marta ixchamroq arxivlashi mumkin.
Kilobayt qayta yoziladigan atom xotirasi. Yassi mis varag'ida alohida xlor atomlarini manipulyatsiya qilish orqali, olimlar yozgan kvadrat dyuym uchun 1 terabit bo'lgan 500 kilobaytlik xabar - bozordagi eng samarali qattiq diskdan taxminan 100 baravar ko'p ma'lumot.
5D ma'lumotlarni saqlash. Sautgempton universiteti tomonidan ishlab chiqilgan ushbu maxsus saqlash tizimi 360 TB/disk ma'lumotlar sig'imi, 1,000 ° C gacha termal barqarorlik va xona haroratida deyarli cheksiz xizmat qilish muddatiga ega (13.8 ° C da 190 milliard yil). Boshqacha qilib aytganda, 5D ma'lumotlarni saqlash muzey va kutubxonalarda arxivdan foydalanish uchun ideal bo'ladi.

Dasturiy ta'minot bilan aniqlangan saqlash infratuzilmasi (SDS). Innovatsiyalar nafaqat saqlash uskunasi, balki uni boshqaradigan dasturiy ta'minot ham hayajonli rivojlanishdan o'tmoqda. SDS asosan yirik kompaniya kompyuter tarmoqlarida yoki bulutli saqlash xizmatlarida qo'llaniladi, bu erda ma'lumotlar markaziy tarzda saqlanadi va alohida, ulangan qurilmalar orqali kirish mumkin. U asosan tarmoqdagi ma'lumotlarni saqlash hajmining umumiy hajmini oladi va uni tarmoqda ishlaydigan turli xizmatlar va qurilmalar orasida ajratadi. Mavjud (yangi o'rniga) saqlash uskunasidan samaraliroq foydalanish uchun har doim yaxshiroq SDS tizimlari kodlanadi.

Kelajakda bizga saqlash kerakmi?

Yaxshi, shuning uchun saqlash texnologiyasi keyingi bir necha o'n yilliklar ichida ancha yaxshilanadi. Ammo biz e'tiborga olishimiz kerak bo'lgan narsa shundaki, bu qanday farq qiladi?

O'rtacha odam hech qachon so'nggi ish stoli kompyuter modellarida mavjud bo'lgan terabayt saqlash joyini ishlatmaydi. Yana ikki-to‘rt yildan so‘ng keyingi smartfoningiz qurilmangizni bahorgi tozalashga hojat qoldirmasdan, bir yil davomida surat va videolarni to‘plash uchun yetarli xotiraga ega bo‘ladi. Albatta, u erda o'z kompyuterlarida katta hajmdagi ma'lumotlarni to'plashni yaxshi ko'radigan ozchilik bor, ammo qolganlarimiz uchun bir qator tendentsiyalar mavjud, bu bizning haddan tashqari, shaxsiy diskda saqlash joyiga bo'lgan ehtiyojimizni kamaytiradi.

Oqim xizmatlari. Bir paytlar musiqa to‘plamlarimizda plastinalar, keyin kassetalar, keyin disklar to‘plangan. 90-yillarda qo'shiqlar MP3 formatida raqamlashtirildi va minglab odamlar yig'ishdi (avval torrent orqali, keyin esa iTunes kabi raqamli do'konlar orqali). Endi uy kompyuteringizda yoki telefoningizda musiqa to‘plamini saqlash va tartibga solish o‘rniga biz cheksiz sonli qo‘shiqlarni oqimlashimiz va ularni Spotify va Apple Music kabi xizmatlar orqali istalgan joyda tinglashimiz mumkin.

Bu progress avval uydagi musiqaning jismoniy maydonini, keyin esa kompyuteringizdagi raqamli joyni qisqartirdi. Endi bularning barchasi sizga arzon va qulay, istalgan joyda/istalgan vaqtda istalgan musiqaga kirishni ta'minlaydigan tashqi xizmat bilan almashtirilishi mumkin. Albatta, buni o'qiyotgan ko'pchiligingizda hali ham bir nechta kompakt disklar yotgan bo'lishi mumkin, ko'pchilik o'z kompyuterida MP3 to'plamiga ega bo'ladi, lekin kompyuter foydalanuvchilarining keyingi avlodi o'z vaqtlarini o'z kompyuterlarini musiqa bilan to'ldirishga sarflamaydilar. bepul onlayn kirish.

Shubhasiz, musiqa haqida aytganlarimning hammasini nusxa ko'chiring va uni kino va televideniyega qo'llang (salom, Netflix!) va shaxsiy xotirani tejash o'sishda davom etmoqda.

ijtimoiy media. Musiqa, kino va teleko'rsatuvlar shaxsiy kompyuterlarimizni kamroq va kamroq to'sib qo'yganligi sababli, raqamli kontentning keyingi eng katta shakli shaxsiy rasmlar va videolardir. Shunga qaramay, biz rasm va videolarni jismonan ishlab chiqarardik, oxir-oqibat chordaklarimizga chang to'plash uchun. Keyin bizning rasmlarimiz va videolarimiz raqamli formatga o'tdi, faqat kompyuterlarimizning chekkasida yana chang to'plash uchun. Va bu muammo: biz o'zimiz suratga olgan surat va videolarning aksariyatiga kamdan-kam qaraymiz.

Ammo ijtimoiy tarmoqlar sodir bo'lgandan so'ng, Flickr va Facebook kabi saytlar bizga cheksiz sonli rasmlarni o'zimiz qiziqtiradigan odamlar tarmog'i bilan bo'lishish imkoniyatini berdi, shu bilan birga bu rasmlarni (bepul) o'z-o'zini tartibga soluvchi papka tizimida yoki vaqt jadvalida saqlash. Ushbu ijtimoiy element miniatyura, yuqori sifatli telefon kameralari bilan birgalikda oddiy odam tomonidan ishlab chiqarilgan rasm va videolar sonini sezilarli darajada oshirgan bo'lsa-da, bu bizning shaxsiy kompyuterimizda fotosuratlarni saqlash odatimizni kamaytirdi va bizni ularni onlayn, shaxsiy saqlashga undadi. yoki ommaviy ravishda.

Bulutli va hamkorlik xizmatlari. Oxirgi ikki nuqtani hisobga olsak, faqat oddiy matnli hujjat (va bir nechta boshqa ma'lumotlar turlari) qoladi. Ushbu hujjatlar, biz muhokama qilgan multimedia bilan solishtirganda, odatda shunchalik kichikki, ularni kompyuteringizda saqlash hech qachon muammo bo'lmaydi.

Biroq, bizning mobil dunyomizda hujjatlarga yo'l-yo'lakay kirishga talab ortib bormoqda. Va yana, biz musiqa bilan muhokama qilgan o'sha jarayon bu erda sodir bo'lmoqda - bu erda biz avval floppi, CD va USB yordamida hujjatlarni tashigan bo'lsak, endi biz qulayroq va iste'molchiga yo'naltirilgan holda foydalanamiz. bulut saqlash Hujjatlarimizni tashqi ma'lumotlar markazida saqlaydigan Google Drive va Dropbox kabi xizmatlar onlayn rejimida xavfsiz kirishimiz uchun. Bu kabi xizmatlar bizga hujjatlarimizga istalgan joyda, istalgan vaqtda, istalgan qurilma yoki operatsion tizimda kirish va almashish imkonini beradi.

Adolat uchun, oqim xizmatlaridan, ijtimoiy mediadan va bulutli xizmatlardan foydalanish biz hamma narsani bulutga o'tkazishimizni anglatmaydi - ba'zi narsalarni haddan tashqari maxfiy va xavfsiz saqlashni afzal ko'ramiz - lekin bu xizmatlar qisqartirildi va qisqartirishda davom etadi, yil davomida egalik qilishimiz kerak bo'lgan jismoniy ma'lumotlarni saqlash joyining umumiy miqdori.

Nima uchun eksponent ravishda ko'proq saqlash muhim?

O'rtacha odam ko'proq raqamli saqlashga kamroq ehtiyoj sezishi mumkin bo'lsa-da, Kryder qonunini oldinga siljitadigan katta kuchlar mavjud.

Birinchidan, bir qator texnologik va moliyaviy xizmatlar kompaniyalarida har yili sodir bo'ladigan xavfsizlik buzilishlarining ro'yxati (har biri millionlab shaxslarning raqamli ma'lumotlarini xavf ostiga qo'yish) tufayli jamoatchilik orasida ma'lumotlarning maxfiyligi bilan bog'liq xavotirlar haqli ravishda ortib bormoqda. Shaxsiy ehtiyojlarga qarab, bu bulutga bog'liq bo'lmaslik uchun shaxsiy foydalanish uchun kattaroq va arzonroq ma'lumotlarni saqlash imkoniyatlariga bo'lgan ommaviy talabni keltirib chiqarishi mumkin. Kelajakdagi odamlar hatto yirik texnologik kompaniyalarga tegishli serverlarga bog'liq bo'lish o'rniga tashqi ulanish uchun o'z uylarida shaxsiy ma'lumotlarni saqlash serverlarini o'rnatishlari mumkin.

Yana bir fikr shundaki, ma'lumotlarni saqlash cheklovlari hozirda biotexnologiyadan sun'iy intellektgacha bo'lgan bir qator sohalardagi taraqqiyotga to'sqinlik qilmoqda. Katta ma'lumotlarni to'plash va qayta ishlashga bog'liq bo'lgan sektorlar yangi mahsulot va xizmatlarni yaratish uchun tobora katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlashi kerak.

Keyinchalik, 2020-yillarning oxiriga kelib, narsalar interneti (IoT), avtonom transport vositalari, robotlar, kengaytirilgan reallik va boshqa shunga o'xshash keyingi avlod "eng zamonaviy texnologiyalar" saqlash texnologiyasiga sarmoya kiritishga turtki bo'ladi. Buning sababi shundaki, ushbu texnologiyalar ishlashi uchun ular atrof-muhitni tushunish va bulutga doimiy bog'liqliksiz real vaqtda reaksiyaga kirishish uchun hisoblash quvvati va saqlash hajmiga ega bo'lishi kerak. Biz ushbu kontseptsiyani batafsilroq ko'rib chiqamiz beshinchi bob Ushbu seriyaning

Nihoyat, Things Internet (bizning maqolamizda to'liq tushuntirilgan Internet kelajagi qator) milliardlab trillionlab narsalarning harakatini yoki holatini kuzatuvchi milliardlab trillionlab sensorlarga olib keladi. Ushbu son-sanoqsiz sensorlar ishlab chiqaradigan katta hajmdagi ma'lumotlar biz ushbu seriyaning oxiriga yaqin ko'rib chiqiladigan superkompyuterlar tomonidan samarali qayta ishlanishidan oldin samarali saqlash hajmini talab qiladi.

Umuman olganda, oddiy odam shaxsiy raqamli saqlash uskunasiga bo'lgan ehtiyojini tobora kamaytirsa-da, sayyoradagi har bir kishi kelajakda raqamli saqlash texnologiyalari taklif qiladigan cheksiz saqlash hajmidan bilvosita foyda oladi. Albatta, yuqorida aytib o'tganimizdek, saqlashning kelajagi bulutda yotadi, lekin biz bu mavzuga chuqurroq kirishimizdan oldin, biz birinchi navbatda kompyuter biznesining qayta ishlash (mikrochip) tomonida sodir bo'layotgan qo'shimcha inqiloblarni tushunishimiz kerak. keyingi bobning mavzusi.