Calquera provedor de nube ofrece servizos de almacenamento de datos. Estes poden ser almacenamentos fríos e quentes, xeados, etc. Gardar información na nube é bastante cómodo. Pero como se almacenaron realmente os datos hai 10, 20 ou 50 anos? Cloud4Y traduciu un artigo interesante que fala só diso.
Un byte de datos pódese almacenar de varias maneiras, xa que aparecen constantemente medios de almacenamento novos, máis avanzados e máis rápidos. Un byte é unha unidade de almacenamento e procesamento de información dixital, que consta de oito bits. Un bit pode conter 0 ou 1.
No caso de tarxetas perforadas, o bit gárdase como a presenza/ausencia dun burato na tarxeta nun determinado lugar. Se volvemos un pouco máis ao motor analítico de Babbage, os rexistros que almacenaban números eran engrenaxes. En dispositivos de almacenamento magnético, como cintas e discos, un bit está representado pola polaridade dunha área específica da película magnética. Na memoria moderna de acceso aleatorio dinámico (DRAM), un bit adoita representarse como unha carga eléctrica de dous niveis almacenada nun dispositivo que almacena enerxía eléctrica nun campo eléctrico. Un contedor cargado ou descargado almacena un pouco de datos.
En xuño de 1956 inventou a palabra para indicar un grupo de bits usado para codificar un só carácter . Imos falar un pouco sobre a codificación de caracteres. Comecemos co código estándar estadounidense para o intercambio de información, ou ASCII. ASCII estaba baseado no alfabeto inglés, polo que cada letra, número e símbolo (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",!, etc. ) representáronse como un número enteiro de 7 bits do 32 ao 127. Isto non era exactamente "amigable" con outros idiomas. Para admitir outros idiomas, Unicode estendeu ASCII. En Unicode cada carácter represéntase como un punto de código ou símbolo, por exemplo , j minúscula é U+006A, onde U significa Unicode e despois un número hexadecimal.
UTF-8 é un estándar para representar caracteres como oito bits, permitindo que cada punto de código no intervalo 0-127 sexa almacenado nun só byte. Se lembramos o ASCII, isto é bastante normal para os caracteres ingleses, pero os caracteres doutros idiomas adoitan expresarse en dous ou máis bytes. UTF-16 é un estándar para representar caracteres como 16 bits e UTF-32 é un estándar para representar caracteres como 32 bits. En ASCII, cada carácter é un byte, pero en Unicode, que moitas veces non é totalmente certo, un carácter pode ocupar 1, 2, 3 ou máis bytes. O artigo usará agrupacións de tamaños de bits diferentes. O número de bits nun byte varía dependendo do deseño do medio.
Neste artigo, viaxaremos no tempo a través de varios medios de almacenamento para afondar na historia do almacenamento de datos. En ningún caso comezaremos a estudar profundamente cada medio de almacenamento que se inventou algunha vez. Este é un divertido artigo informativo que de ningún xeito pretende ter importancia enciclopédica.
Imos comezar. Digamos que temos un byte de datos para almacenar: a letra j, ben como un byte codificado 6a, ben como un binario 01001010. A medida que viaxamos no tempo, o byte de datos utilizarase en varias tecnoloxías de almacenamento que se describirán.
1951
A nosa historia comeza en 1951 coa unidade de cinta UNIVAC UNISERVO para o ordenador UNIVAC 1. Foi a primeira unidade de cinta creada para un ordenador comercial. A banda estaba feita cunha fina tira de bronce niquelado, de 12,65 mm de ancho (chamada Vialloy) e case 366 metros de lonxitude. Os nosos bytes de datos poderían almacenarse a 7 caracteres por segundo nunha cinta que se move a 200 metros por segundo. Neste punto da historia, podería medir a velocidade dun algoritmo de almacenamento pola distancia que percorreu a cinta.
1952
Avance rápido un ano ata o 21 de maio de 1952, cando IBM anunciou o lanzamento da súa primeira unidade de cinta magnética, a IBM 726. O noso byte de datos agora podería moverse da cinta metálica UNISERVO á cinta magnética de IBM. Esta nova casa resultou moi acolledora para o noso pequeno byte de datos, xa que a cinta pode almacenar ata 2 millóns de díxitos. Esta cinta magnética de 7 pistas movíase a 1,9 metros por segundo cunha taxa de baudios de 12 ou 7500 (naquel momento chamados grupos de copia) por segundo. Como referencia: o artigo medio sobre Habré ten aproximadamente 10 caracteres.
A cinta IBM 726 tiña sete pistas, seis das cales foron utilizadas para almacenar información e unha para o control de paridade. Unha bobina podía albergar ata 400 metros de cinta cunha anchura de 1,25 cm.A velocidade de transferencia de datos alcanzou teoricamente 12,5 mil caracteres por segundo; a densidade de gravación é de 40 bits por centímetro. Este sistema utilizaba un método de "canle de baleiro" no que un bucle de cinta circulaba entre dous puntos. Isto permitiu que a cinta comezase e se detivese nunha fracción de segundo. Isto conseguiuse colocando longas columnas de baleiro entre as bobinas da cinta e os cabezales de lectura/escritura para absorber o aumento repentino da tensión na cinta, sen o cal a cinta normalmente rompería. Un anel de plástico extraíble na parte traseira do carrete de cinta proporciona protección contra a escritura. Unha bobina de cinta pode almacenar aproximadamente 1,1 .
Lembra as cintas VHS. Que tiveches que facer para ver de novo a película? Rebobina a cinta! Cantas veces fixeches un casete para o teu reprodutor nun lapis, para non desperdiciar as pilas e quedar unha cinta rasgada ou atascada? O mesmo podemos dicir das cintas usadas para ordenadores. Os programas non podían simplemente ir pola cinta ou acceder aos datos aleatoriamente, senón que podían ler e escribir datos de forma estrictamente secuencial.
1956
Avance rápido uns anos ata 1956, e a era do almacenamento en discos magnéticos comezou coa finalización por parte de IBM do sistema informático RAMAC 305, que Zellerbach Paper subministraba a IBM. . Este ordenador foi o primeiro en utilizar un disco duro cunha cabeza móbil. A unidade de disco RAMAC estaba formada por cincuenta pratos metálicos magnetizados cun diámetro de 60,96 cm, capaces de almacenar aproximadamente cinco millóns de caracteres de datos, 7 bits por carácter, e xirar a 1200 revolucións por minuto. A capacidade de almacenamento era duns 3,75 megabytes.
RAMAC permitiu o acceso en tempo real a grandes cantidades de datos, a diferenza das cintas magnéticas ou das tarxetas perforadas. IBM anunciou a RAMAC como capaz de almacenar o equivalente a 64 . Anteriormente, RAMRAC introduciu o concepto de procesar continuamente as transaccións a medida que se producen, para que os datos puidesen ser recuperados inmediatamente mentres aínda estaban frescos. Agora pódese acceder aos nosos datos en RAMAC a velocidades de 100 . Anteriormente, ao usar cintas, tiñamos que escribir e ler datos secuenciais, e non podíamos saltar accidentalmente a diferentes partes da cinta. O acceso aleatorio en tempo real aos datos foi verdadeiramente revolucionario naquel momento.
1963
Avancemos rápido ata 1963 cando se presentou DECtape. O nome provén da Digital Equipment Corporation, coñecida como DEC. DECtape era barato e fiable, polo que se utilizou en moitas xeracións de ordenadores DEC. Era unha cinta de 19 mm laminada e intercalada entre dúas capas de Mylar nunha bobina de catro polgadas (10,16 cm).
A diferenza dos seus predecesores pesados e voluminosos, DECtape podíase levar a man. Isto converteuno nunha excelente opción para ordenadores persoais. A diferenza dos seus homólogos de 7 pistas, DECtape tiña 6 pistas de datos, 2 pistas de referencia e 2 para o reloxo. Os datos rexistráronse a 350 bits por polgada (138 bits por cm). O noso byte de datos, que é de 8 bits pero que se pode ampliar a 12, podería transferirse a DECtape a 8325 palabras de 12 bits por segundo a unha velocidade de cinta de 93 (±12) polgadas por segundo. . Isto supón un 8 % máis de díxitos por segundo que a cinta metálica UNISERVO en 1952.
1967
Catro anos máis tarde, en 1967, un pequeno equipo de IBM comezou a traballar na unidade de disquete IBM, co nome en clave . Despois, o equipo encargouse de desenvolver unha forma fiable e barata de cargar microcódigos IBM System/370. O proxecto foi posteriormente reutilizado e reutilizado para cargar microcódigo nun controlador para o IBM 3330 Direct Access Storage Facility, co nome en clave Merlin.
O noso byte agora podería almacenarse en disquetes Mylar de só lectura de 8 polgadas con revestimento magnético, coñecidos hoxe como disquetes. No momento do lanzamento, o produto chamábase IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Os discos poderían albergar 80 kilobytes de datos. A diferenza dos discos duros, un usuario pode mover facilmente un disquete nunha carcasa protectora dunha unidade a outra. Máis tarde, en 1973, IBM lanzou o disquete de lectura/escritura, que logo se converteu nun .
1969
En 1969, o Apollo Guidance Computer (AGC) con memoria de corda foi lanzado a bordo da nave espacial Apollo 11, que levou aos astronautas estadounidenses á Lúa e de volta. Esta memoria de corda foi feita a man e podía albergar 72 kilobytes de datos. A produción de memoria de corda era laboriosa, lenta e requiría habilidades similares á teceduría; podería levar . Pero era a ferramenta adecuada para aqueles tempos nos que era importante encaixar o máximo nun espazo estritamente limitado. Cando o fío pasaba por un dos fíos circulares, representaba un 1. O fío que pasaba ao redor do fío representaba un 0. O noso byte de datos requiría que unha persoa tecese varios minutos na corda.
1977
En 1977 lanzouse o Commodore PET, o primeiro ordenador persoal (exitoso). O PET utilizou un Dataset Commodore 1530, que significa datos máis casete. PET converteu os datos en sinais de audio analóxicos, que logo foron almacenados . Isto permitiunos crear unha solución de almacenamento rendible e fiable, aínda que moi lenta. O noso pequeno byte de datos podería transferirse a unha velocidade duns 60-70 bytes por cada . Os casetes podían albergar uns 100 kilobytes por cada lado de 30 minutos, con dúas caras por cinta. Por exemplo, un lado dun casete podería albergar preto de dúas imaxes de 55 KB. Os conxuntos de datos tamén se utilizaron no Commodore VIC-20 e no Commodore 64.
1978
Un ano despois, en 1978, MCA e Philips presentaron LaserDisc co nome de "Discovision". Jaws foi a primeira película vendida en LaserDisc nos Estados Unidos. A súa calidade de audio e vídeo era moito mellor que os seus competidores, pero o disco láser era demasiado caro para a maioría dos consumidores. Non se puido gravar o LaserDisc, a diferenza das cintas VHS nas que a xente gravaba programas de televisión. Os discos láser funcionaban con vídeo analóxico, audio estéreo FM analóxico e código de pulso , ou PCM, audio dixital. Os discos tiñan un diámetro de 12 polgadas (30,47 cm) e consistían en dous discos de aluminio dunha soa cara revestidos de plástico. Hoxe LaserDisc é lembrado como a base dos CD e DVD.
1979
Un ano despois, en 1979, Alan Shugart e Finis Conner fundaron Seagate Technology coa idea de escalar o disco duro ao tamaño dun disquete de 5 ¼ polgadas, que era o estándar daquela. O seu primeiro produto en 1980 foi o disco duro Seagate ST506, o primeiro disco duro para ordenadores compactos. O disco tiña cinco megabytes de datos, que naquel momento era cinco veces máis grande que un disquete estándar. Os fundadores conseguiron o seu obxectivo de reducir o tamaño do disco ao tamaño dun disquete de 5¼ polgadas. O novo dispositivo de almacenamento de datos era unha placa metálica ríxida recuberta por ambos lados cunha fina capa de material de almacenamento de datos magnético. Os nosos bytes de datos poderían transferirse ao disco a unha velocidade de 625 kilobytes por cada . É aproximadamente .
1981
Avance rápido un par de anos ata 1981, cando Sony presentou os primeiros disquetes de 3,5 polgadas. Hewlett-Packard converteuse no primeiro en adoptar esta tecnoloxía en 1982 co seu HP-150. Isto fixo famosos os disquetes de 3,5 polgadas e deulles un uso xeneralizado en todo o mundo. . Os disquetes eran dunha soa cara cunha capacidade formatada de 161.2 kilobytes e unha capacidade sen formato de 218.8 kilobytes. En 1982, lanzouse unha versión a dobre cara e o consorcio Microfloppy Industry Committee (MIC) de 23 empresas de medios baseou a especificación de disquete de 3,5 polgadas no deseño orixinal de Sony, consolidando o formato na historia tal e como o coñecemos hoxe. . Agora os nosos bytes de datos pódense almacenar nunha versión inicial dun dos medios de almacenamento máis comúns: o disquete de 3,5 polgadas. Máis tarde, un par de disquetes de 3,5 polgadas con converteuse na parte máis importante da miña infancia.
1984
Pouco despois, en 1984, anunciouse o lanzamento do CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory). Tratábase de CD-ROM de 550 megabytes de Sony e Philips. O formato xurdiu a partir de CDs con audio dixital, ou CD-DA, que se empregaban para distribuír música. CD-DA foi desenvolvido por Sony e Philips en 1982 e tiña unha capacidade de 74 minutos. Segundo a lenda, cando Sony e Philips estaban a negociar o estándar CD-DA, unha das catro persoas insistiu en que podería toda a Novena Sinfonía. O primeiro produto lanzado en CD foi a Enciclopedia electrónica de Grolier, publicada en 1985. A enciclopedia contiña nove millóns de palabras, que ocupaban só o 12% do espazo dispoñible no disco, que é de 553 . Teríamos espazo máis que suficiente para unha enciclopedia e un byte de datos. Pouco despois, en 1985, as empresas informáticas traballaron xuntas para crear un estándar para as unidades de disco para que calquera ordenador puidese lelos.
1984
Tamén en 1984, Fujio Masuoka desenvolveu un novo tipo de memoria de porta flotante chamada memoria flash, que podía ser borrada e reescrita moitas veces.
Dediquemos un momento a ver a memoria flash usando un transistor de porta flotante. Os transistores son portas eléctricas que se poden acender e apagar individualmente. Dado que cada transistor pode estar en dous estados diferentes (encendido e apagado), pode almacenar dous números diferentes: 0 e 1. Unha porta flotante refírese a unha segunda porta engadida ao transistor medio. Esta segunda porta está illada cunha fina capa de óxido. Estes transistores usan unha pequena tensión aplicada á porta do transistor para indicar se está activada ou desactivada, o que á súa vez se traduce nun 0 ou 1.
Con portas flotantes, cando se aplica a tensión adecuada a través da capa de óxido, os electróns flúen a través dela e quedan atrapados nas portas. Polo tanto, mesmo cando se desconecta a alimentación, os electróns permanecen neles. Cando non hai electróns nas portas flotantes, representan un 1, e cando os electróns están atrapados, representan un 0. Invertendo este proceso e aplicando unha tensión adecuada a través da capa de óxido na dirección oposta, os electróns flúen polas portas flotantes. e restaurar o transistor ao seu estado orixinal. Polo tanto as celas fanse programables e . O noso byte pódese programar no transistor como 01001010, con electróns, con electróns atrapados en portas flotantes para representar ceros.
O deseño de Masuoka era un pouco máis económico pero menos flexible que o PROM borrable eléctricamente (EEPROM), xa que requiría varios grupos de celas que tiñan que ser borrados xuntos, pero isto tamén explicaba a súa velocidade.
Nese momento, Masuoka traballaba para Toshiba. Finalmente marchou para traballar na Universidade de Tohoku porque non estaba contento de que a empresa non o premiase polo seu traballo. Masuoka demandou a Toshiba, esixindo unha indemnización. En 2006, pagáronselle 87 millóns de yuans, o que equivale a 758 mil dólares estadounidenses. Isto aínda parece insignificante dado o influente que se fixo a memoria flash na industria.
Aínda que estamos a falar de memoria flash, tamén paga a pena notar cal é a diferenza entre a memoria flash NOR e NAND. Como xa sabemos por Masuoka, o flash almacena información en celas de memoria que consisten en transistores de porta flotante. Os nomes das tecnoloxías están directamente relacionados coa organización das células de memoria.
No flash NOR, as células de memoria individuais están conectadas en paralelo para proporcionar acceso aleatorio. Esta arquitectura reduce o tempo de lectura necesario para o acceso aleatorio ás instrucións do microprocesador. A memoria flash NOR é ideal para aplicacións de menor densidade que son principalmente de só lectura. É por iso que a maioría das CPU cargan o seu firmware, normalmente desde a memoria flash NOR. Masuoka e os seus colegas presentaron a invención do flash NOR en 1984 e do flash NAND en XNUMX. .
Os desenvolvedores de NAND Flash abandonaron a función de acceso aleatorio para conseguir un tamaño de cela de memoria menor. Isto dá como resultado un tamaño de chip máis pequeno e un menor custo por bit. A arquitectura de memoria flash NAND consta de transistores de memoria de oito pezas conectados en serie. Isto consegue unha alta densidade de almacenamento, un menor tamaño de cela de memoria e unha escritura e borrado de datos máis rápidos porque pode programar bloques de datos simultaneamente. Isto conséguese esixindo que os datos sexan reescritos cando non se escriben secuencialmente e os datos xa existen en .
1991
Pasemos a 1991, cando SanDisk creou un prototipo de unidade de estado sólido (SSD), entón coñecido como . O deseño combinaba unha matriz de memoria flash, chips de memoria non volátiles e un controlador intelixente para detectar e corrixir automaticamente as células defectuosas. A capacidade do disco era de 20 megabytes cun factor de forma de 2,5 polgadas e o seu custo estimouse en aproximadamente 1000 dólares. Este disco foi usado por IBM nunha computadora .
1994
Un dos meus medios de almacenamento favoritos desde a infancia foi Zip Disks. En 1994, Iomega lanzou o Zip Disk, un cartucho de 100 megabytes nun factor de forma de 3,5 polgadas, aproximadamente un pouco máis groso que unha unidade estándar de 3,5 polgadas. As versións posteriores das unidades poderían almacenar ata 2 gigabytes. A conveniencia destes discos é que tiñan o tamaño dun disquete, pero tiñan a capacidade de almacenar unha maior cantidade de datos. Os nosos bytes de datos poderían escribirse nun disco Zip a 1,4 megabytes por segundo. A modo de comparación, naquel momento, escribíanse 1,44 megabytes dun disquete de 3,5 polgadas a unha velocidade duns 16 kilobytes por segundo. Nun disco Zip, as cabezas len/escriben datos sen contacto, coma se voasen por riba da superficie, o que é semellante ao funcionamento dun disco duro, pero difire do principio de funcionamento doutros disquetes. Os discos Zip pronto quedaron obsoletos debido a problemas de fiabilidade e dispoñibilidade.
1994
Ese mesmo ano, SanDisk presentou CompactFlash, que foi moi utilizado nas cámaras de vídeo dixitais. Do mesmo xeito que cos CD, as velocidades de CompactFlash baséanse en clasificacións "x" como 8x, 20x, 133x, etc. A velocidade máxima de transferencia de datos calcúlase en función da taxa de bits do CD de audio orixinal, 150 kilobytes por segundo. A velocidade de transferencia parece R = Kx150 kB/s, onde R é a velocidade de transferencia e K é a velocidade nominal. Polo tanto, para unha CompactFlash de 133x, o noso byte de datos escribirase a 133x150 kB/s ou uns 19 kB/s ou 950 MB/s. A Asociación CompactFlash foi fundada en 19,95 co obxectivo de crear un estándar industrial para tarxetas de memoria flash.
1997
Uns anos máis tarde, en 1997, lanzouse o Compact Disc Rewritable (CD-RW). Este disco óptico utilizouse para almacenar datos e para copiar e transferir ficheiros a varios dispositivos. Os CD pódense reescribir unhas 1000 veces, o que non era un factor limitante daquela xa que os usuarios raramente sobreescribían os datos.
Os CD-RW baséanse na tecnoloxía que cambia a reflectividade dunha superficie. No caso do CD-RW, os cambios de fase nun revestimento especial composto por prata, telurio e indio provocan a capacidade de reflectir ou non o feixe de lectura, o que significa 0 ou 1. Cando o composto está en estado cristalino, é translúcido, o que significa 1. Cando o composto se funde en estado amorfo, vólvese opaco e non reflexivo, o que 0. Así que poderiamos escribir o noso byte de datos como 01001010.
Os DVD finalmente asumiron a maior parte da cota de mercado dos CD-RW.
1999
Pasemos a 1999, cando IBM presentou os discos duros máis pequenos do mundo daquela: as microunidades de 170 e 340 MB de IBM. Estes eran pequenos discos duros de 2,54 cm deseñados para caber nas ranuras CompactFlash Tipo II. Planificouse crear un dispositivo que se usaría como CompactFlash, pero con maior capacidade de memoria. Non obstante, pronto foron substituídas por unidades flash USB e despois por tarxetas CompactFlash máis grandes a medida que se viron dispoñibles. Como outros discos duros, os microunidades eran mecánicos e contiñan pequenos discos xiratorios.
2000
Un ano despois, en 2000, presentáronse as unidades flash USB. As unidades consistían en memoria flash encerrada nun formato pequeno cunha interface USB. Dependendo da versión da interface USB utilizada, a velocidade pode variar. USB 1.1 está limitado a 1,5 megabits por segundo, mentres que USB 2.0 pode manexar 35 megabits por segundo , e USB 3.0 é de 625 megabits por segundo. As primeiras unidades USB 3.1 Tipo C foron anunciadas en marzo de 2015 e tiñan velocidades de lectura/escritura de 530 megabits por segundo. A diferenza dos disquetes e das unidades ópticas, os dispositivos USB son máis difíciles de rascar, pero aínda teñen as mesmas capacidades para almacenar datos, así como para transferir e facer copias de seguranza de ficheiros. As unidades de disquete e CD foron rapidamente substituídas por portos USB.
2005
En 2005, os fabricantes de unidades de disco duro (HDD) comezaron a enviar produtos mediante a gravación magnética perpendicular ou PMR. Curiosamente, isto ocorreu ao mesmo tempo que o iPod Nano anunciou o uso de memoria flash en lugar de discos duros de 1 polgada no iPod Mini.
Un disco duro típico contén un ou máis discos duros revestidos cunha película magnéticamente sensible formada por pequenos grans magnéticos. Os datos rexístranse cando o cabezal de gravación magnético voa xusto por riba do disco xiratorio. Isto é moi semellante a un tocadiscos de gramófono tradicional, a única diferenza é que nun gramófono o estilete está en contacto físico co disco. Cando os discos xiran, o aire en contacto con eles crea unha suave brisa. Do mesmo xeito que o aire da á dun avión xera sustentación, o aire xera sustentación na cabeza do perfil aerodinámico . A cabeza cambia rapidamente a magnetización dunha rexión magnética dos grans para que o seu polo magnético apunte cara arriba ou abaixo, indicando 1 ou 0.
O predecesor do PMR foi a gravación magnética lonxitudinal ou LMR. A densidade de gravación de PMR pode ser máis de tres veces a de LMR. A principal diferenza entre PMR e LMR é que a estrutura do gran e a orientación magnética dos datos almacenados dos medios PMR é columnar e non lonxitudinal. O PMR ten unha mellor estabilidade térmica e unha relación sinal-ruído (SNR) mellorada debido á mellor separación e uniformidade dos grans. Tamén presenta unha gravabilidade mellorada grazas a campos de cabeza máis fortes e unha mellor aliñación dos medios magnéticos. Do mesmo xeito que LMR, as limitacións fundamentais do PMR baséanse na estabilidade térmica dos bits de datos que escribe o imán e na necesidade de ter suficiente SNR para ler a información escrita.
2007
En 2007, anunciouse o primeiro disco duro de 1 TB de Hitachi Global Storage Technologies. O Hitachi Deskstar 7K1000 utilizou cinco pratos de 3,5 polgadas e 200 GB e xirou rpm Trátase dunha mellora significativa con respecto ao primeiro disco duro do mundo, o IBM RAMAC 350, que tiña unha capacidade de aproximadamente 3,75 megabytes. Ai, que lonxe chegamos en 51 anos! Pero espera, hai algo máis.
2009
En 2009, comezou o traballo técnico na creación de memoria exprés non volátil, ou . A memoria non volátil (NVM) é un tipo de memoria que pode almacenar datos de forma permanente, en oposición á memoria volátil, que require enerxía constante para almacenar datos. NVMe aborda a necesidade dunha interface de controlador de host escalable para compoñentes periféricos baseados en semicondutores habilitados para PCIe, de aí o nome NVMe. Máis de 90 empresas foron incluídas no grupo de traballo para desenvolver o proxecto. Todo isto baseouse no traballo para definir a especificación da interface do controlador de host de memoria non volátil (NVMHCIS). As mellores unidades NVMe actuais poden xestionar uns 3500 megabytes por segundo de lectura e 3300 megabytes por segundo de escritura. Escribir o byte de datos j co que comezamos é moi rápido en comparación con un par de minutos de memoria de corda tecida a man para o Apollo Guidance Computer.
Presente e futuro
Memoria de clase de almacenamento
Agora que viaxamos no tempo (¡ha!), vexamos o estado actual da memoria de clase de almacenamento. SCM, como NVM, é robusto, pero SCM tamén ofrece un rendemento superior ou comparable á memoria principal e . O obxectivo de SCM é resolver algúns dos problemas de caché actuais, como as baixas densidades de memoria de acceso aleatorio estática (SRAM). Coa memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), podemos conseguir unha mellor densidade, pero isto supón un acceso máis lento. DRAM tamén sofre da necesidade de enerxía constante para actualizar a memoria. Imos entender isto un pouco. Necesítase enerxía porque a carga eléctrica dos capacitores vaise escapando pouco a pouco, o que significa que sen intervención, os datos do chip perderanse en breve. Para evitar tal fuga, a DRAM require un circuíto de actualización da memoria externa que reescribe periodicamente os datos nos capacitores, restablecendo a súa carga orixinal.
Memoria de cambio de fase (PCM)
Anteriormente, analizamos como cambia a fase para CD-RW. O PCM é semellante. O material de cambio de fase adoita ser Ge-Sb-Te, tamén coñecido como GST, que pode existir en dous estados diferentes: amorfo e cristalino. O estado amorfo ten unha resistencia maior, que denota 0, que o estado cristalino, que denota 1. Ao asignar valores de datos a resistencias intermedias, o PCM pódese usar para almacenar varios estados como .
Memoria de acceso aleatorio de par de transferencia de giro (STT-RAM)
STT-RAM consta de dúas capas magnéticas permanentes ferromagnéticas separadas por un dieléctrico, un illante que pode transmitir forza eléctrica sen conducir. Almacena bits de datos baseados nas diferenzas nas direccións magnéticas. Unha capa magnética, chamada capa de referencia, ten unha dirección magnética fixa, mentres que a outra capa magnética, chamada capa libre, ten unha dirección magnética que está controlada pola corrente que pasa. Para 1, a dirección de magnetización das dúas capas está aliñada. Para 0, ambas capas teñen direccións magnéticas opostas.
Memoria de acceso aleatorio resistiva (ReRAM)
Unha célula ReRAM está formada por dous electrodos metálicos separados por unha capa de óxido metálico. Un pouco como o deseño da memoria flash de Masuoka, onde os electróns penetran na capa de óxido e quedan atrapados na porta flotante, ou viceversa. Non obstante, con ReRAM, o estado celular determínase en función da concentración de osíxeno libre na capa de óxido metálico.
Aínda que estas tecnoloxías son prometedoras, aínda teñen inconvenientes. PCM e STT-RAM teñen alta latencia de escritura. As latencias PCM son dez veces superiores á DRAM, mentres que as latencias STT-RAM son dez veces máis altas que a SRAM. PCM e ReRAM teñen un límite sobre canto tempo pode ocorrer unha escritura antes de que se produza un erro grave, o que significa que o elemento de memoria queda atascado. .
En agosto de 2015, Intel anunciou o lanzamento de Optane, o seu produto baseado en 3DXPoint. Optane afirma 1000 veces o rendemento dos SSD NAND a un prezo de catro a cinco veces superior ao da memoria flash. Optane é a proba de que SCM é máis que unha tecnoloxía experimental. Será interesante ver o desenvolvemento destas tecnoloxías.
Discos duros (HDD)
HDD de helio (HHDD)
Un disco de helio é unha unidade de disco duro (HDD) de alta capacidade que está chea de helio e selada herméticamente durante o proceso de fabricación. Do mesmo xeito que outros discos duros, como dixemos anteriormente, é semellante a un tocadiscos cunha placa xiratoria recuberta magnéticamente. Os discos duros típicos simplemente teñen aire dentro da cavidade, pero este aire provoca certa resistencia cando os pratos xiran.
Os globos de helio flotan porque o helio é máis lixeiro que o aire. De feito, o helio é 1/7 da densidade do aire, o que reduce a forza de freada ao xirar as placas, provocando unha redución da cantidade de enerxía necesaria para xirar os discos. Non obstante, esta característica é secundaria, a principal característica distintiva do helio foi que permite empaquetar 7 obleas no mesmo factor de forma que normalmente só contén 5. Se lembramos a analoxía da nosa á de avión, entón este é un análogo perfecto. . Como o helio reduce o arrastre, elimínase a turbulencia.
Tamén sabemos que os globos de helio comezan a afundirse despois duns días porque deles sae o helio. O mesmo pódese dicir dos dispositivos de almacenamento. Pasaron anos antes de que os fabricantes puidesen crear un recipiente que evitase que o helio escapase do factor de forma durante toda a vida útil da unidade. Backblaze realizou experimentos e descubriu que os discos duros de helio tiñan unha taxa de erro anual do 1,03%, fronte ao 1,06% das unidades estándar. Por suposto, esta diferenza é tan pequena que se pode sacar unha conclusión seria dela .
O factor de forma cheo de helio pode conter un disco duro encapsulado mediante PMR, que comentamos anteriormente, ou gravación magnética de microondas (MAMR) ou gravación magnética asistida por calor (HAMR). Calquera tecnoloxía de almacenamento magnético pódese combinar con helio en lugar de aire. En 2014, HGST combinou dúas tecnoloxías de vangarda no seu disco duro de helio de 10 TB, que utilizaba a gravación magnética controlada polo host ou SMR (gravación magnética shingled). Falemos un pouco sobre SMR e despois vexamos MAMR e HAMR.
Tecnoloxía de gravación magnética de azulexos
Anteriormente, analizamos a gravación magnética perpendicular (PMR), que era o predecesor de SMR. A diferenza de PMR, SMR grava novas pistas que se superpoñen a parte da pista magnética gravada previamente. Isto á súa vez fai que a pista anterior sexa máis estreita, o que permite unha maior densidade de pistas. O nome da tecnoloxía vén do feito de que as pistas de volta son moi similares ás pistas do tellado.
SMR resulta nun proceso de escritura moito máis complexo, xa que escribir nunha pista sobrescribe a pista adxacente. Isto non ocorre cando o substrato do disco está baleiro e os datos son secuenciais. Pero tan pronto como gravas nunha serie de pistas que xa conteñen datos, bórranse os datos adxacentes existentes. Se unha pista adxacente contén datos, debe reescribirse. Isto é bastante similar ao flash NAND do que falamos anteriormente.
Os dispositivos SMR ocultan esta complexidade ao xestionar o firmware, o que resulta nunha interface semellante a calquera outro disco duro. Por outra banda, os dispositivos SMR xestionados por host, sen unha adaptación especial de aplicacións e sistemas operativos, non permitirán o uso destas unidades. O host debe escribir nos dispositivos de forma estrictamente secuencial. Ao mesmo tempo, o rendemento dos dispositivos é 100% previsible. Seagate comezou a enviar unidades SMR en 2013, reclamando unha densidade un 25 % máis alta Densidade PMR.
Gravación magnética de microondas (MAMR)
A gravación magnética asistida por microondas (MAMR) é unha tecnoloxía de memoria magnética que utiliza enerxía similar á HAMR (que se comenta a continuación). Unha parte importante do MAMR é o Spin Torque Oscillator (STO). O propio STO está situado moi preto do cabezal de gravación. Cando se aplica corrente ao STO, xérase un campo electromagnético circular cunha frecuencia de 20-40 GHz debido á polarización dos espíns electrónicos.
Cando se expón a tal campo, prodúcese resonancia no ferroimán utilizado para MAMR, o que leva á precesión dos momentos magnéticos dos dominios neste campo. Esencialmente, o momento magnético desvíase do seu eixe e para cambiar a súa dirección (flip), o cabezal de gravación necesita significativamente menos enerxía.
O uso da tecnoloxía MAMR permite tomar substancias ferromagnéticas con maior forza coercitiva, o que significa que se pode reducir o tamaño dos dominios magnéticos sen medo a provocar un efecto superparamagnético. O xerador STO axuda a reducir o tamaño do cabezal de gravación, o que permite gravar información en dominios magnéticos máis pequenos e, polo tanto, aumenta a densidade de gravación.
Western Digital, tamén coñecida como WD, presentou esta tecnoloxía en 2017. Pouco despois, en 2018, Toshiba admitiu esta tecnoloxía. Mentres WD e Toshiba perseguen a tecnoloxía MAMR, Seagate aposta por HAMR.
Gravación termomagnética (HAMR)
A gravación magnética asistida por calor (HAMR) é unha tecnoloxía de almacenamento de datos magnéticos de eficiencia enerxética que pode aumentar significativamente a cantidade de datos que se poden almacenar nun dispositivo magnético, como un disco duro, utilizando a calor proporcionada por un láser para axudar a escribir. os datos aos substratos do disco duro da superficie. O quecemento fai que os bits de datos se coloquen moito máis xuntos no substrato do disco, o que permite unha maior densidade e capacidade de datos.
Esta tecnoloxía é bastante difícil de implementar. Láser rápido de 200 mW unha pequena área de ata 400 °C antes da gravación, sen interferir nin danar o resto dos datos do disco. O proceso de quecemento, gravación de datos e arrefriamento debe completarse en menos dun nanosegundo. Facer fronte a estes desafíos requiriu o desenvolvemento de plasmóns de superficie a nanoescala, tamén coñecidos como láseres guiados pola superficie, en lugar do quecemento directo con láser, así como novos tipos de placas de vidro e revestimentos de xestión térmica para soportar un rápido quecemento puntual sen danar o cabezal de gravación nin ningún outro próximo. datos e varios outros retos técnicos que había que superar.
A pesar das numerosas declaracións escépticas, Seagate demostrou por primeira vez esta tecnoloxía en 2013. Os primeiros discos comezaron a enviarse en 2018.
Fin da película, vai ao principio!
Comezamos en 1951 e rematamos o artigo cunha ollada ao futuro da tecnoloxía de almacenamento. O almacenamento de datos cambiou moito co paso do tempo, dende cinta de papel ata metal e magnético, memoria de corda, discos xiratorios, discos ópticos, memoria flash e outros. O progreso deu como resultado dispositivos de almacenamento máis rápidos, pequenos e potentes.
Se comparas NVMe coa cinta metálica UNISERVO de 1951, NVMe pode ler un 486 % máis de díxitos por segundo. Ao comparar NVMe co meu favorito da infancia, as unidades Zip, NVMe pode ler un 111 % máis de díxitos por segundo.
O único que segue sendo certo é o uso de 0 e 1. As formas en que facemos isto varían moito. Espero que a próxima vez que graves un CD-RW de cancións para un amigo ou garde un vídeo doméstico no Arquivo de discos ópticos, penses en como unha superficie non reflectiva se traduce nun 0 e unha superficie reflectante nun 1. Ou se gravas un mixtape en casete, recorda que está moi relacionado co Datasette usado no Commodore PET. Finalmente, non esquezas ser amable e rebobinar.
Grazas и para as cousas (non podo evitar) ao longo do artigo!
Que máis podes ler no blog?
→
→
→
→
→
Subscríbete ao noso -canle para que non te perdas o seguinte artigo! Escribimos non máis de dúas veces por semana e só por negocios. Lembrámosche tamén que Cloud4Y pode proporcionar acceso remoto seguro e fiable ás aplicacións empresariais e á información necesaria para garantir a continuidade do negocio. O traballo remoto é unha barreira adicional para a propagación do coronavirus. Para obter máis información, póñase en contacto cos nosos xestores en .
Fonte: www.habr.com