Qualsevol proveïdor de núvol ofereix serveis d'emmagatzematge de dades. Aquests poden ser magatzems freds i calents, gelades, etc. Emmagatzemar informació al núvol és força convenient. Però, com es van emmagatzemar les dades fa 10, 20, 50 anys? Cloud4Y ha traduït un article interessant que parla només d'això.
Un byte de dades es pot emmagatzemar de diverses maneres, ja que apareixen suports d'emmagatzematge nous, més avançats i més ràpids tot el temps. Un byte és una unitat d'emmagatzematge i processament d'informació digital, que consta de vuit bits. Un bit pot contenir 0 o 1.
En el cas de les targetes perforades, el bit s'emmagatzema com la presència/absència d'un forat a la targeta en un lloc determinat. Si tornem una mica més enllà al motor analític de Babbage, els registres que emmagatzemaven números eren engranatges. En dispositius d'emmagatzematge magnètic com ara cintes i discos, un bit està representat per la polaritat d'una àrea específica de la pel·lícula magnètica. A la memòria moderna d'accés aleatori dinàmic (DRAM), un bit sovint es representa com una càrrega elèctrica de dos nivells emmagatzemada en un dispositiu que emmagatzema energia elèctrica en un camp elèctric. Un contenidor carregat o descarregat emmagatzema una mica de dades.
El juny del 1956 va inventar la paraula per indicar un grup de bits utilitzat per codificar un sol caràcter . Parlem una mica de la codificació de caràcters. Comencem amb el codi estàndard nord-americà per a l'intercanvi d'informació, o ASCII. ASCII es basava en l'alfabet anglès, de manera que cada lletra, nombre i símbol (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",!, etc. ) es representaven com un nombre enter de 7 bits del 32 al 127. Això no era exactament "amic" per a altres idiomes. Per admetre altres idiomes, Unicode va ampliar l'ASCII. A Unicode cada caràcter es representa com un punt de codi o símbol, per exemple , j minúscula és U+006A, on U significa Unicode i després un nombre hexadecimal.
UTF-8 és un estàndard per representar caràcters com a vuit bits, permetent que cada punt de codi del rang 0-127 s'emmagatzemi en un únic byte. Si recordem l'ASCII, això és bastant normal per als caràcters anglesos, però els caràcters d'altres idiomes sovint s'expressen en dos o més bytes. UTF-16 és un estàndard per representar caràcters com a 16 bits, i UTF-32 és un estàndard per representar caràcters com a 32 bits. En ASCII, cada caràcter és un byte, però en Unicode, que sovint no és del tot cert, un caràcter pot ocupar 1, 2, 3 o més bytes. L'article utilitzarà diferents agrupacions de mida de bits. El nombre de bits en un byte varia segons el disseny del suport.
En aquest article, viatjarem en el temps a través de diversos mitjans d'emmagatzematge per aprofundir en la història de l'emmagatzematge de dades. En cap cas començarem a estudiar a fons tots els mitjans d'emmagatzematge que s'hagin inventat mai. Aquest és un divertit article informatiu que de cap manera pretén tenir una importància enciclopèdica.
Comencem. Suposem que tenim un byte de dades per emmagatzemar: la lletra j, ja sigui com a byte codificat 6a, o com a binari 01001010. A mesura que viatgem en el temps, el byte de dades s'utilitzarà en diverses tecnologies d'emmagatzematge que es descriuran.
1951
La nostra història comença l'any 1951 amb la unitat de cinta UNIVAC UNISERVO per a l'ordinador UNIVAC 1. Va ser la primera unitat de cinta creada per a un ordinador comercial. La banda estava feta amb una fina tira de bronze niquelat, de 12,65 mm d'amplada (anomenada Vialloy) i gairebé 366 metres de llarg. Els nostres bytes de dades es podrien emmagatzemar a 7 caràcters per segon en una cinta que es mou a 200 metres per segon. En aquest moment de la història, podríeu mesurar la velocitat d'un algorisme d'emmagatzematge per la distància que va recórrer la cinta.
1952
Avancem ràpidament un any fins al 21 de maig de 1952, quan IBM va anunciar el llançament de la seva primera unitat de cinta magnètica, l'IBM 726. El nostre byte de dades ara es podria traslladar de la cinta metàl·lica UNISERVO a la cinta magnètica d'IBM. Aquesta nova casa va resultar molt acollidora per al nostre petit byte de dades, ja que la cinta pot emmagatzemar fins a 2 milions de dígits. Aquesta cinta magnètica de 7 pistes es va moure a 1,9 metres per segon amb una velocitat de transmissió de 12 o 7500 (en aquell moment anomenats grups de còpia) per segon. Com a referència: l'article mitjà sobre Habré té aproximadament 10 caràcters.
La cinta IBM 726 tenia set pistes, sis de les quals s'utilitzaven per emmagatzemar informació i una per al control de paritat. Una bobina podia acomodar fins a 400 metres de cinta amb una amplada d'1,25 cm.La velocitat de transferència de dades teòricament va arribar als 12,5 mil caràcters per segon; la densitat de gravació és de 40 bits per centímetre. Aquest sistema utilitzava un mètode de "canal de buit" en què un bucle de cinta circulava entre dos punts. Això va permetre que la cinta s'iniciés i s'aturi en una fracció de segon. Això es va aconseguir col·locant llargues columnes de buit entre les bobines de la cinta i els capçals de lectura/escriptura per absorbir l'augment sobtat de tensió de la cinta, sense el qual la cinta normalment es trencaria. Un anell de plàstic extraïble a la part posterior de la bobina de cinta proporciona protecció contra l'escriptura. Una bobina de cinta pot emmagatzemar aproximadament 1,1 .
Recordeu les cintes VHS. Què vas haver de fer per tornar a veure la pel·lícula? Rebobina la cinta! Quantes vegades has fet girar un casset per al teu reproductor en un llapis, per no malgastar piles i tenir una cinta trencada o encallada? El mateix es pot dir de les cintes utilitzades per a ordinadors. Els programes no només podien saltar per la cinta o accedir a les dades aleatòriament, sinó que podien llegir i escriure dades de manera estrictament seqüencial.
1956
Avancem uns quants anys fins al 1956, i l'era de l'emmagatzematge en disc magnètic va començar amb la finalització per part d'IBM del sistema informàtic RAMAC 305, que Zellerbach Paper va subministrar a . Aquest ordinador va ser el primer a utilitzar un disc dur amb un capçal mòbil. La unitat de disc RAMAC constava de cinquanta plats de metall magnetitzats amb un diàmetre de 60,96 cm, capaços d'emmagatzemar aproximadament cinc milions de caràcters de dades, 7 bits per caràcter, i girar a 1200 revolucions per minut. La capacitat d'emmagatzematge era d'uns 3,75 megabytes.
RAMAC permetia l'accés en temps real a grans quantitats de dades, a diferència de la cinta magnètica o les targetes perforades. IBM va anunciar que el RAMAC era capaç d'emmagatzemar l'equivalent a 64 . Anteriorment, RAMRAC va introduir el concepte de processar contínuament les transaccions a mesura que es produeixen, de manera que les dades es poguessin recuperar immediatament mentre encara estaven fresques. Ara es podria accedir a les nostres dades a RAMAC a velocitats de 100 . Anteriorment, quan usàvem cintes, havíem d'escriure i llegir dades seqüencials, i no podíem saltar accidentalment a diferents parts de la cinta. L'accés aleatori en temps real a les dades va ser realment revolucionari en aquell moment.
1963
Avancem ràpidament fins al 1963, quan es va introduir DECtape. El nom prové de la Digital Equipment Corporation, coneguda com DEC. DECtape era barat i fiable, per la qual cosa es va utilitzar en moltes generacions d'ordinadors DEC. Era una cinta de 19 mm, laminat i intercalada entre dues capes de Mylar en una bobina de quatre polzades (10,16 cm).
A diferència dels seus predecessors pesats i voluminosos, DECtape es podia portar a mà. Això la va convertir en una excel·lent opció per a ordinadors personals. A diferència dels seus homòlegs de 7 pistes, DECtape tenia 6 pistes de dades, 2 pistes cue i 2 per al rellotge. Les dades es van registrar a 350 bits per polzada (138 bits per cm). El nostre byte de dades, que és de 8 bits però es pot ampliar a 12, podria transferir-se a DECtape a 8325 paraules de 12 bits per segon a una velocitat de cinta de 93 (± 12) polzades per . Això és un 8% més de dígits per segon que la cinta metàl·lica UNISERVO el 1952.
1967
Quatre anys més tard, el 1967, un petit equip d'IBM va començar a treballar en la disquetera IBM, amb el nom en clau . Aleshores, l'equip va tenir l'encàrrec de desenvolupar una manera fiable i econòmica de carregar microcodis IBM System/370. El projecte es va reutilitzar i reutilitzar per carregar el microcodi en un controlador per a la instal·lació d'emmagatzematge d'accés directe IBM 3330, amb el nom en clau Merlin.
El nostre byte ara es podria emmagatzemar en disquets Mylar de només lectura de 8 polzades recoberts magnèticament, coneguts avui com a disquets. En el moment del llançament, el producte s'anomenava IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Els discs podrien contenir 80 kilobytes de dades. A diferència dels discs durs, un usuari podria moure fàcilment un disquet en una carcassa protectora d'una unitat a una altra. Més tard, el 1973, IBM va llançar el disquet de lectura/escriptura, que després es va convertir en un .
1969
L'any 1969, es va llançar l'Apollo Guidance Computer (AGC) amb memòria de corda a bord de la nau espacial Apollo 11, que portava astronautes nord-americans a la Lluna i tornada. Aquesta memòria de corda es va fer a mà i podia contenir 72 kilobytes de dades. La producció de memòria de corda va ser laboriosa, lenta i requeria habilitats semblants al teixit; podria prendre . Però era l'eina adequada per aquells moments en què era important encaixar el màxim en un espai estrictament limitat. Quan el filferro passava per un dels fils circulars, representava un 1. El cable que passava al voltant del fil representava un 0. El nostre byte de dades requeria que una persona teixís diversos minuts a la corda.
1977
L'any 1977 es va llançar el Commodore PET, el primer ordinador personal (reeixit). El PET va utilitzar un conjunt de dades Commodore 1530, que significa dades més casset. PET va convertir les dades en senyals d'àudio analògics, que després es van emmagatzemar . Això ens va permetre crear una solució d'emmagatzematge rendible i fiable, encara que molt lenta. El nostre petit byte de dades es podria transferir a una velocitat d'uns 60-70 bytes per . Els cassets podrien contenir uns 100 kilobytes per cada costat de 30 minuts, amb dues cares per cinta. Per exemple, un costat d'un casset podria contenir unes dues imatges de 55 KB. Els conjunts de dades també es van utilitzar al Commodore VIC-20 i al Commodore 64.
1978
Un any més tard, el 1978, MCA i Philips van presentar LaserDisc amb el nom de "Discovision". Jaws va ser la primera pel·lícula venuda a LaserDisc als Estats Units. La seva qualitat d'àudio i vídeo era molt millor que la dels seus competidors, però el disc làser era massa car per a la majoria dels consumidors. El LaserDisc no es va poder gravar, a diferència de les cintes VHS on la gent gravava programes de televisió. Els discs làser funcionaven amb vídeo analògic, àudio estèreo FM analògic i codi de pols , o PCM, àudio digital. Els discos tenien un diàmetre de 12 polzades (30,47 cm) i constaven de dos discos d'alumini d'una sola cara recoberts de plàstic. Avui LaserDisc es recorda com la base dels CD i DVD.
1979
Un any més tard, el 1979, Alan Shugart i Finis Conner van fundar Seagate Technology amb la idea d'escalar el disc dur a la mida d'un disquet de 5 ¼ de polzada, que era estàndard en aquell moment. El seu primer producte l'any 1980 va ser el disc dur Seagate ST506, el primer disc dur per a ordinadors compactes. El disc contenia cinc megabytes de dades, que en aquell moment era cinc vegades més gran que un disquet estàndard. Els fundadors van poder assolir el seu objectiu de reduir la mida del disc a la mida d'un disquet de 5¼ polzades. El nou dispositiu d'emmagatzematge de dades era una placa metàl·lica rígida recoberta per ambdós costats amb una fina capa de material d'emmagatzematge de dades magnètic. Els nostres bytes de dades es podrien transferir al disc a una velocitat de 625 kilobytes per . És aproximadament .
1981
Avancem ràpidament un parell d'anys fins al 1981, quan Sony va presentar els primers disquets de 3,5 polzades. Hewlett-Packard es va convertir en el primer a adoptar aquesta tecnologia el 1982 amb el seu HP-150. Això va fer famosos els disquets de 3,5 polzades i els va donar un ús generalitzat arreu del món. . Els disquets eren d'una sola cara amb una capacitat formatada de 161.2 kilobytes i una capacitat sense format de 218.8 kilobytes. L'any 1982, es va publicar una versió a doble cara i el consorci del Comitè d'Indústria Microfloppy (MIC) de 23 empreses de mitjans va basar l'especificació de disquet de 3,5 polzades en el disseny original de Sony, consolidant el format a la història tal com el coneixem avui. . Ara els nostres bytes de dades es poden emmagatzemar en una versió primerenca d'un dels mitjans d'emmagatzematge més comuns: el disquet de 3,5 polzades. Més tard, un parell de disquets de 3,5 polzades amb es va convertir en la part més important de la meva infància.
1984
Poc després, el 1984, es va anunciar el llançament de la memòria de només lectura de disc compacte (CD-ROM). Es tracta de CD-ROM de 550 megabytes de Sony i Philips. El format va sorgir dels CD amb àudio digital, o CD-DA, que s'utilitzaven per distribuir música. CD-DA va ser desenvolupat per Sony i Philips l'any 1982 i tenia una capacitat de 74 minuts. Segons la llegenda, quan Sony i Philips estaven negociant l'estàndard CD-DA, una de les quatre persones va insistir que podria tota la Novena Simfonia. El primer producte publicat en CD va ser Grolier's Electronic Encyclopedia, publicat el 1985. L'enciclopèdia contenia nou milions de paraules, que només ocupaven el 12% de l'espai disponible en disc, que és de 553. . Tindríem espai més que suficient per a una enciclopèdia i un byte de dades. Poc després, el 1985, les empreses d'informàtica van treballar juntes per crear un estàndard per a les unitats de disc perquè qualsevol ordinador pogués llegir-los.
1984
També l'any 1984, Fujio Masuoka va desenvolupar un nou tipus de memòria de porta flotant anomenada memòria flash, que es podia esborrar i reescriure moltes vegades.
Prenem un moment per mirar la memòria flaix mitjançant un transistor de porta flotant. Els transistors són portes elèctriques que es poden encendre i apagar individualment. Com que cada transistor pot estar en dos estats diferents (encesa i apagada), pot emmagatzemar dos números diferents: 0 i 1. Una porta flotant fa referència a una segona porta afegida al transistor central. Aquesta segona porta està aïllada amb una fina capa d'òxid. Aquests transistors utilitzen un petit voltatge aplicat a la porta del transistor per indicar si està encès o apagat, que al seu torn es tradueix en un 0 o 1.
Amb les portes flotants, quan s'aplica la tensió adequada a través de la capa d'òxid, els electrons hi circulen i s'enganxen a les portes. Per tant, fins i tot quan s'apaga l'alimentació, els electrons romanen sobre ells. Quan no hi ha electrons a les portes flotants, representen un 1, i quan els electrons estan enganxats, representen un 0. Invertir aquest procés i aplicar una tensió adequada a través de la capa d'òxid en sentit contrari fa que els electrons flueixin per les portes flotants. i restaurar el transistor al seu estat original. Per tant les cèl·lules es fan programables i . El nostre byte es pot programar al transistor com 01001010, amb electrons, amb electrons enganxats a portes flotants per representar zeros.
El disseny de Masuoka era una mica més assequible però menys flexible que el PROM esborrable elèctricament (EEPROM), ja que requeria diversos grups de cel·les que s'havien d'esborrar junts, però això també explicava la seva velocitat.
En aquell moment, Masuoka treballava per a Toshiba. Finalment va marxar a treballar a la Universitat de Tohoku perquè no estava content que l'empresa no el premiés pel seu treball. Masuoka va demandar a Toshiba, exigint una indemnització. El 2006, li van pagar 87 milions de iuans, equivalents a 758 mil dòlars dels EUA. Això encara sembla insignificant tenint en compte la influència que s'ha convertit en la memòria flash a la indústria.
Tot i que estem parlant de memòria flaix, també val la pena assenyalar quina diferència hi ha entre la memòria flaix NOR i NAND. Com ja sabem per Masuoka, el flash emmagatzema informació en cel·les de memòria que consisteixen en transistors de porta flotant. Els noms de les tecnologies estan directament relacionats amb com s'organitzen les cèl·lules de memòria.
Al flash NOR, les cèl·lules de memòria individuals es connecten en paral·lel per proporcionar un accés aleatori. Aquesta arquitectura redueix el temps de lectura necessari per a l'accés aleatori a les instruccions del microprocessador. La memòria flash NOR és ideal per a aplicacions de menor densitat que són principalment de només lectura. És per això que la majoria de les CPU carreguen el seu firmware, normalment des de la memòria flash NOR. Masuoka i els seus col·legues van presentar la invenció del flaix NOR el 1984 i el flaix NAND el XNUMX. .
Els desenvolupadors de NAND Flash van abandonar la funció d'accés aleatori per aconseguir una mida de cel·la de memòria més petita. Això es tradueix en una mida de xip més petita i un cost per bit més baix. L'arquitectura de memòria flash NAND consta de transistors de memòria de vuit peces connectats en sèrie. Això aconsegueix una alta densitat d'emmagatzematge, una mida de cel·la de memòria més petita i una escriptura i esborrament de dades més ràpides perquè pot programar blocs de dades simultàniament. Això s'aconsegueix requerint que les dades es tornin a escriure quan no s'escriuen seqüencialment i les dades ja existeixen en .
1991
Passem al 1991, quan SanDisk va crear un prototip d'unitat d'estat sòlid (SSD), conegut llavors com . El disseny combinava una matriu de memòria flash, xips de memòria no volàtil i un controlador intel·ligent per detectar i corregir automàticament les cèl·lules defectuoses. La capacitat del disc era de 20 megabytes amb un factor de forma de 2,5 polzades i el seu cost es va estimar en aproximadament 1000 dòlars. Aquest disc va ser utilitzat per IBM en un ordinador .
1994
Un dels meus mitjans d'emmagatzematge preferits des de la infància va ser Zip Disks. El 1994, Iomega va llançar el disc Zip, un cartutx de 100 megabytes en un factor de forma de 3,5 polzades, aproximadament una mica més gruixut que una unitat estàndard de 3,5 polzades. Les versions posteriors de les unitats podrien emmagatzemar fins a 2 gigabytes. La comoditat d'aquests discs és que tenien la mida d'un disquet, però tenien la capacitat d'emmagatzemar una quantitat més gran de dades. Els nostres bytes de dades es podrien escriure en un disc Zip a 1,4 megabytes per segon. Com a comparació, en aquell moment, 1,44 megabytes d'un disquet de 3,5 polzades es van escriure a una velocitat d'uns 16 kilobytes per segon. En un disc Zip, els caps llegeixen/escriuen dades sense contacte, com si volessin per sobre de la superfície, que és similar al funcionament d'un disc dur, però difereix del principi de funcionament d'altres disquets. Els discos Zip aviat es van quedar obsolets a causa de problemes de fiabilitat i disponibilitat.
1994
Aquell mateix any, SanDisk va presentar CompactFlash, que va ser àmpliament utilitzat en càmeres de vídeo digitals. Igual que amb els CD, les velocitats de CompactFlash es basen en classificacions "x" com ara 8x, 20x, 133x, etc. La velocitat màxima de transferència de dades es calcula en funció de la velocitat de bits del CD d'àudio original, 150 kilobytes per segon. La velocitat de transferència sembla R = Kx150 kB/s, on R és la velocitat de transferència i K és la velocitat nominal. Així, per a una CompactFlash de 133x, el nostre byte de dades s'escriurà a 133x150 kB/s o uns 19 kB/s o 950 MB/s. L'Associació CompactFlash es va fundar l'any 19,95 amb l'objectiu de crear un estàndard de la indústria per a targetes de memòria flash.
1997
Uns anys més tard, el 1997, es va llançar el Compact Disc Rewritable (CD-RW). Aquest disc òptic s'utilitzava per emmagatzemar dades i per copiar i transferir fitxers a diversos dispositius. Els CD es poden reescriure unes 1000 vegades, cosa que no era un factor limitant en aquell moment, ja que els usuaris poques vegades sobreescriuen les dades.
Els CD-RW es basen en una tecnologia que canvia la reflectivitat d'una superfície. En el cas del CD-RW, els canvis de fase en un recobriment especial format per plata, tel·luri i indi provoquen la capacitat de reflectir o no reflectir el feix de lectura, el que significa 0 o 1. Quan el compost es troba en estat cristal·lí, és translúcid, que significa 1. Quan el compost es fon en un estat amorf, es torna opac i no reflectant, cosa que 0. Així que podríem escriure el nostre byte de dades com 01001010.
Els DVD finalment es van fer càrrec de la major part de la quota de mercat dels CD-RW.
1999
Passem al 1999, quan IBM va presentar els discs durs més petits del món en aquell moment: els microdiscs IBM de 170 MB i 340 MB. Es tractava de petits discs durs de 2,54 cm dissenyats per adaptar-se a les ranures CompactFlash tipus II. Es preveia crear un dispositiu que s'utilitzaria com CompactFlash, però amb una capacitat de memòria més gran. Tanmateix, aviat es van substituir per unitats flash USB i després per targetes CompactFlash més grans a mesura que estaven disponibles. Com altres discs durs, els microdiscs eren mecànics i contenien petits discs giratoris.
2000
Un any més tard, l'any 2000, es van introduir les unitats flash USB. Les unitats constaven de memòria flash tancada en un format petit amb una interfície USB. Depenent de la versió de la interfície USB utilitzada, la velocitat pot variar. USB 1.1 està limitat a 1,5 megabits per segon, mentre que USB 2.0 pot gestionar 35 megabits per segon , i USB 3.0 és de 625 megabits per segon. Les primeres unitats USB 3.1 tipus C es van anunciar el març de 2015 i tenien velocitats de lectura/escriptura de 530 megabits per segon. A diferència dels disquets i les unitats òptiques, els dispositius USB són més difícils de ratllar, però encara tenen les mateixes capacitats per emmagatzemar dades, així com per transferir i fer còpies de seguretat de fitxers. Les unitats de disquet i CD es van substituir ràpidament per ports USB.
2005
L'any 2005, els fabricants d'unitats de disc dur (HDD) van començar a enviar productes mitjançant l'enregistrament magnètic perpendicular o PMR. Curiosament, això va passar al mateix temps que l'iPod Nano va anunciar l'ús de memòria flaix en lloc de discs durs d'1 polzada a l'iPod Mini.
Un disc dur típic conté un o més discs durs recoberts d'una pel·lícula magnèticament sensible formada per petits grans magnètics. Les dades es registren quan el capçal d'enregistrament magnètic vola just per sobre del disc giratori. Això és molt semblant a un tocadiscos de gramòfon tradicional, l'única diferència és que en un gramòfon el llapis està en contacte físic amb el disc. Quan els discos giren, l'aire en contacte amb ells crea una suau brisa. De la mateixa manera que l'aire de l'ala d'un avió genera sustentació, l'aire genera sustentació al cap del perfil aerodinàmic . El cap canvia ràpidament la magnetització d'una regió magnètica dels grans de manera que el seu pol magnètic apunti cap amunt o cap avall, indicant 1 o 0.
El predecessor de PMR va ser l'enregistrament magnètic longitudinal, o LMR. La densitat d'enregistrament de PMR pot ser més de tres vegades la de LMR. La principal diferència entre PMR i LMR és que l'estructura del gra i l'orientació magnètica de les dades emmagatzemades dels mitjans PMR és columnar en lloc de longitudinal. El PMR té una millor estabilitat tèrmica i una relació senyal-soroll (SNR) millorada a causa d'una millor separació i uniformitat del gra. També compta amb una capacitat d'enregistrament millorada gràcies a camps de capçal més forts i una millor alineació dels mitjans magnètics. Igual que LMR, les limitacions fonamentals de PMR es basen en l'estabilitat tèrmica dels bits de dades que s'escriuen per l'imant i la necessitat de tenir prou SNR per llegir la informació escrita.
2007
El 2007, es va anunciar el primer disc dur d'1 TB d'Hitachi Global Storage Technologies. L'Hitachi Deskstar 7K1000 va utilitzar cinc plats de 3,5 polzades de 200 GB i va girar a rpm Es tracta d'una millora significativa respecte al primer disc dur del món, l'IBM RAMAC 350, que tenia una capacitat d'aproximadament 3,75 megabytes. Que lluny hem arribat en 51 anys! Però espera, hi ha alguna cosa més.
2009
L'any 2009 es va iniciar el treball tècnic en la creació de memòria exprés no volàtil, o . La memòria no volàtil (NVM) és un tipus de memòria que pot emmagatzemar dades de manera permanent, a diferència de la memòria volàtil, que requereix energia constant per emmagatzemar dades. NVMe aborda la necessitat d'una interfície de controlador d'amfitrió escalable per a components perifèrics basats en semiconductors habilitats per PCIe, d'aquí el nom NVMe. Més de 90 empreses es van incloure en el grup de treball per desenvolupar el projecte. Tot això es va basar en el treball per definir l'especificació de la interfície del controlador de la memòria no volàtil (NVMHCIS). Les millors unitats NVMe actuals poden gestionar uns 3500 megabytes per segon de lectura i 3300 megabytes per segon d'escriptura. Escriure el byte de dades j amb què vam començar és molt ràpid en comparació amb un parell de minuts de memòria de corda teixida a mà per a l'ordinador de guia Apollo.
Present i futur
Memòria de classe d'emmagatzematge
Ara que hem viatjat en el temps (ha!), fem una ullada a l'estat actual de la memòria de classe d'emmagatzematge. SCM, com NVM, és robust, però SCM també ofereix un rendiment superior o comparable a la memòria principal i . L'objectiu de SCM és resoldre alguns dels problemes de memòria cau actuals, com ara les baixes densitats de memòria estàtica d'accés aleatori (SRAM). Amb la memòria dinàmica d'accés aleatori (DRAM), podem aconseguir una millor densitat, però això suposa un accés més lent. La DRAM també pateix la necessitat d'una potència constant per refrescar la memòria. Entenem-ho una mica. Es necessita energia perquè la càrrega elèctrica dels condensadors es filtra a poc a poc, el que significa que sense intervenció, les dades del xip aviat es perdran. Per evitar aquestes fuites, la DRAM requereix un circuit de refresc de memòria externa que reescriu periòdicament les dades dels condensadors, restaurant-les a la seva càrrega original.
Memòria de canvi de fase (PCM)
Anteriorment, vam mirar com canvia la fase per a CD-RW. El PCM és similar. El material de canvi de fase sol ser Ge-Sb-Te, també conegut com GST, que pot existir en dos estats diferents: amorf i cristal·lí. L'estat amorf té una resistència més alta, que denota 0, que l'estat cristal·lí, que denota 1. En assignar valors de dades a resistències intermèdies, el PCM es pot utilitzar per emmagatzemar múltiples estats com a .
Memòria d'accés aleatori de parell de transferència de gir (STT-RAM)
STT-RAM consta de dues capes magnètiques permanents ferromagnètiques separades per un dielèctric, un aïllant que pot transmetre força elèctrica sense conduir. Emmagatzema bits de dades basats en diferències en les direccions magnètiques. Una capa magnètica, anomenada capa de referència, té una direcció magnètica fixa, mentre que l'altra capa magnètica, anomenada capa lliure, té una direcció magnètica que està controlada pel corrent que passa. Per a 1, la direcció de magnetització de les dues capes està alineada. Per a 0, ambdues capes tenen direccions magnètiques oposades.
Memòria d'accés aleatori resistiva (ReRAM)
Una cèl·lula ReRAM consta de dos elèctrodes metàl·lics separats per una capa d'òxid metàl·lic. Una mica com el disseny de memòria flaix de Masuoka, on els electrons penetren a la capa d'òxid i s'enganxen a la porta flotant, o viceversa. Tanmateix, amb ReRAM, l'estat cel·lular es determina en funció de la concentració d'oxigen lliure a la capa d'òxid metàl·lic.
Tot i que aquestes tecnologies són prometedores, encara tenen inconvenients. PCM i STT-RAM tenen una alta latència d'escriptura. Les latències PCM són deu vegades més grans que la DRAM, mentre que les latències STT-RAM són deu vegades més grans que la SRAM. PCM i ReRAM tenen un límit en quant de temps es pot produir una escriptura abans que es produeixi un error greu, el que significa que l'element de memòria s'enganxa. .
L'agost de 2015, Intel va anunciar el llançament d'Optane, el seu producte basat en 3DXPoint. Optane afirma 1000 vegades el rendiment dels SSD NAND a un preu de quatre a cinc vegades superior al de la memòria flaix. Optane és la prova que SCM és més que una tecnologia experimental. Serà interessant veure el desenvolupament d'aquestes tecnologies.
Discs durs (HDD)
HDD d'heli (HHDD)
Un disc d'heli és una unitat de disc dur (HDD) d'alta capacitat que s'omple d'heli i es tanca hermèticament durant el procés de fabricació. Com altres discs durs, com hem dit anteriorment, és similar a un plat giratori amb un plat giratori recobert magnèticament. Els discs durs típics simplement tenen aire dins de la cavitat, però aquest aire provoca certa resistència a mesura que els plats giren.
Els globus d'heli suren perquè l'heli és més lleuger que l'aire. De fet, l'heli és 1/7 de la densitat de l'aire, la qual cosa redueix la força de frenada a mesura que les plaques giren, provocant una reducció de la quantitat d'energia necessària per girar els discs. No obstant això, aquesta característica és secundària, la principal característica distintiva de l'heli és que us permet empaquetar 7 hòsties amb el mateix factor de forma que normalment només en contenir 5. Si recordem l'analogia de la nostra ala d'avió, aquest és un anàleg perfecte. . Com que l'heli redueix l'arrossegament, s'elimina la turbulència.
També sabem que els globus d'heli comencen a enfonsar-se al cap d'uns dies perquè l'heli en surt. El mateix es pot dir dels dispositius d'emmagatzematge. Van passar anys abans que els fabricants poguessin crear un contenidor que evitava que l'heli s'escapés del factor de forma durant tota la vida útil de la unitat. Backblaze va realitzar experiments i va trobar que els discs durs d'heli tenien una taxa d'error anual de l'1,03%, en comparació amb l'1,06% de les unitats estàndard. Per descomptat, aquesta diferència és tan petita que no se'n pot treure una conclusió seriosa .
El factor de forma ple d'heli pot contenir un disc dur encapsulat amb PMR, que hem comentat anteriorment, o enregistrament magnètic de microones (MAMR) o enregistrament magnètic assistit per calor (HAMR). Qualsevol tecnologia d'emmagatzematge magnètic es pot combinar amb heli en lloc d'aire. L'any 2014, HGST va combinar dues tecnologies d'avantguarda al seu disc dur d'heli de 10 TB, que utilitzava un enregistrament magnètic controlat per l'amfitrió o SMR (enregistrament magnètic híbrid). Parlem una mica de SMR i després mirem MAMR i HAMR.
Tecnologia de gravació magnètica de rajoles
Anteriorment, vam analitzar l'enregistrament magnètic perpendicular (PMR), que era el predecessor de l'SMR. A diferència de PMR, SMR enregistra pistes noves que se superposen a part de la pista magnètica gravada anteriorment. Això al seu torn fa que la pista anterior sigui més estreta, permetent una densitat de pista més alta. El nom de la tecnologia prové del fet que les pistes de volta són molt semblants a les pistes de teulada.
SMR resulta en un procés d'escriptura molt més complex, ja que escriure en una pista sobreescriu la pista adjacent. Això no passa quan el substrat del disc està buit i les dades són seqüencials. Però tan bon punt enregistreu una sèrie de pistes que ja contenen dades, les dades adjacents existents s'esborren. Si una pista adjacent conté dades, s'ha de reescriure. Això és bastant similar al flaix NAND del qual vam parlar abans.
Els dispositius SMR amaguen aquesta complexitat mitjançant la gestió del microprogramari, donant lloc a una interfície similar a qualsevol altre disc dur. D'altra banda, els dispositius SMR gestionats per host, sense una adaptació especial d'aplicacions i sistemes operatius, no permetran l'ús d'aquestes unitats. L'amfitrió ha d'escriure als dispositius de manera estrictament seqüencial. Al mateix temps, el rendiment dels dispositius és 100% previsible. Seagate va començar a enviar unitats SMR el 2013, reclamant una densitat un 25% més alta Densitat PMR.
Enregistrament magnètic de microones (MAMR)
L'enregistrament magnètic assistit per microones (MAMR) és una tecnologia de memòria magnètica que utilitza energia similar a la HAMR (que es comentarà a continuació). Una part important de MAMR és l'oscil·lador de parell de rotació (STO). El propi STO es troba molt a prop del capçal d'enregistrament. Quan s'aplica corrent a l'STO, es genera un camp electromagnètic circular amb una freqüència de 20-40 GHz a causa de la polarització dels girs electrònics.
Quan s'exposa a aquest camp, la ressonància es produeix al ferroimant utilitzat per a MAMR, la qual cosa condueix a la precessió dels moments magnètics dels dominis en aquest camp. Essencialment, el moment magnètic es desvia del seu eix i per canviar la seva direcció (gir), el capçal d'enregistrament necessita molt menys energia.
L'ús de la tecnologia MAMR permet prendre substàncies ferromagnètiques amb una força coercitiva més gran, la qual cosa significa que la mida dels dominis magnètics es pot reduir sense por de provocar un efecte superparamagnètic. El generador STO ajuda a reduir la mida del capçal d'enregistrament, la qual cosa permet gravar informació en dominis magnètics més petits i, per tant, augmenta la densitat d'enregistrament.
Western Digital, també coneguda com WD, va introduir aquesta tecnologia el 2017. Poc després, el 2018, Toshiba va donar suport a aquesta tecnologia. Mentre WD i Toshiba estan perseguint la tecnologia MAMR, Seagate aposta per HAMR.
Enregistrament termomagnètic (HAMR)
L'enregistrament magnètic assistit per calor (HAMR) és una tecnologia d'emmagatzematge de dades magnètiques d'eficiència energètica que pot augmentar significativament la quantitat de dades que es poden emmagatzemar en un dispositiu magnètic, com ara un disc dur, utilitzant la calor subministrada per un làser per ajudar a escriure. les dades als substrats del disc dur de superfície. L'escalfament fa que els bits de dades es col·loquin molt més junts al substrat del disc, permetent una major densitat i capacitat de dades.
Aquesta tecnologia és bastant difícil d'implementar. Làser ràpid de 200 mW una petita àrea de fins a 400 °C abans de gravar, sense interferir ni danyar la resta de dades del disc. El procés d'escalfament, enregistrament de dades i refredament s'ha de completar en menys d'un nanosegon. Afrontar aquests reptes va requerir el desenvolupament de plasmons superficials a nanoescala, també coneguts com a làsers guiats per superfície, en comptes de l'escalfament làser directe, així com nous tipus de plaques de vidre i recobriments de gestió tèrmica per suportar l'escalfament puntual ràpid sense danyar el capçal d'enregistrament ni cap altre proper. dades, i diversos altres reptes tècnics que calia superar.
Malgrat les nombroses declaracions escèptiques, Seagate va demostrar per primera vegada aquesta tecnologia el 2013. Els primers discs es van començar a enviar el 2018.
Final de la pel·lícula, aneu al principi!
Vam començar l'any 1951 i vam acabar l'article amb una mirada al futur de la tecnologia d'emmagatzematge. L'emmagatzematge de dades ha canviat molt al llarg del temps, des de la cinta de paper fins a la memòria de corda metàl·lica i magnètica, els discos giratoris, els discos òptics, la memòria flash i altres. El progrés ha donat lloc a dispositius d'emmagatzematge més ràpids, petits i potents.
Si compareu NVMe amb la cinta metàl·lica UNISERVO de 1951, NVMe pot llegir un 486% més de dígits per segon. En comparar NVMe amb les unitats Zip, preferides de la meva infància, NVMe pot llegir un 111% més de dígits per segon.
L'únic que segueix sent cert és l'ús de 0 i 1. Les maneres en què ho fem varien molt. Espero que la propera vegada que graveu un CD-RW de cançons per a un amic o deseu un vídeo casolà a l'Arxiu de disc òptic, penseu en com una superfície no reflectant es tradueix en un 0 i una superfície reflectant es tradueix en un 1. O si enregistreu una cinta mixta al casset, recordeu que està molt relacionat amb el Datasette utilitzat al Commodore PET. Finalment, no us oblideu de ser amable i rebobinar.
Gràcies и per les coses (no ho puc evitar) al llarg de l'article!
Què més pots llegir al blog?
→
→
→
→
→
Subscriu-te al nostre -canal perquè no et perdis el següent article! Escrivim no més de dues vegades per setmana i només per negocis. També us recordem que Cloud4Y pot proporcionar un accés remot segur i fiable a les aplicacions empresarials i la informació necessària per garantir la continuïtat del negoci. El treball a distància és una barrera addicional per a la propagació del coronavirus. Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb els nostres gestors a .
Font: www.habr.com