Выявление закономерностей развития запоминающих устройств

Кроме того, так как большинство разрабатываемых систем являются портативными, то дополнительные требования предъявляются к потреблению устройств. Снижение потребляемой мощности требует использования пониженного напряжения питания и проведения таких изменений в архитектурах запоминающих устройств, которые предоставляют большие возможности для управления питанием.

К минусам данного вида памяти можно отнести относительно невысокую скорость передачи данных, средний объем и дороговизну устройств с большой емкостью (свыше 512 Мбайт и более). Тем не менее, на сегодняшний день это самый оптимальный вариант хранения и переноски информации, все больше вытесняющий другие ВЗУ.

Голографическая память развивается, начиная с работ Питера ван Хеердена (Pieter J. Van Heerden), сотрудника фирмы Polaroid. Он предложил идею хранения данных в трех измерениях еще в 1963 г., а сегодня некоторые производители уже приступили к коммерческому выпуску голографических ЗУ. Используемая технология позволяет записать и прочитать миллионы бит данных за одну вспышку лазера. Предельная объемная плотность информации N (N ~ λ3 ~ ~ 1012 bit/cm3) определяется длиной волны излучения.

Достоинства голографической памяти:

высокая плотность записи и большая скорость чтения;

параллельная запись информации (не по одному биту, а целыми страницами;

высокая точность воспроизведения страницы; низкий уровень шума при восстановлении данных;

неразрушающее чтение;

длительный срок хранения данных — 30−50 и более лет;

конкурентоспособность с другими оптическими технологиями

6 Актуальное состояние и перспективы развития Среди различного типа запоминающих устройств на данном этапе главную роль играют дисковые накопители, а вспомогательную — магнитные ленты, оптические и другие устройства, которые используются, прежде всего, в подсистемах архивации.

Существующие технологии продолжают совершенствоваться как в ключе улучшения значений основных характеристик запоминающих устройств, так и по пути снижения стоимости их производства. На этих направлениях можно говорить о более или менее достоверных прогнозах на ближайшие годы.

Одновременно ведутся работы и над новыми технологиями. Причем спектр таких технологий достаточно широк — от использования новых материалов до привлечения иных физических принципов. Значительных изменений можно ожидать от нанотехнологий и квантовых систем, хотя сроки их доведения до практического использования едва ли кто возьмется предсказать. Идут работы и в биомолекулярном направлении.

Говоря более конкретно, можно выделить следующие перспективные направления.

Флэш. Как было сказано выше, все большую популярность завоевывает флэш. Новые последовательные модули флэш-памяти являются перспективным направлением развития запоминающих устройств повышенной ёмкости, а значит, для их совершенствования и удовлетворения постоянно растущих системных требований потребуется разработка новых архитектур кристаллов.

Последний выпуск Apple iPod nano и применение в нем флэш-памяти вместо жесткого диска свидетельствуют о том, что в ближайшие годы в хранении данных произойдет тектонический сдвиг. Формируя мнения участников рынка о перспективном направлении движения конъюнктуры, даже со всеми достижениями по увеличению объема и возможностей управления памятью в течение этих лет, носители данных сами по себе мало что меняли. На протяжении всего периода развития вычислительной техники внешняя память (внешние устройства для хранения данных) эволюционировала от флоппи-дисков к жестким дискам и оптическим носителям для некоторых специальных приложений. Поскольку жесткие диски выпускались как доминантные носители данных, их основными технологическими преимуществами были емкость, скорость, формфакторы и, конечно, стоимость. Увеличение объема памяти жесткого диска и уменьшение затрат было, как нам казалось, основным параметром вычислительной техники. Эта память позволяла выполнять более сложные программы и хранить терабайты данных, которые необходимо было генерировать. Но в ближайшие годы в таких устройствах персональной вычислительной техники, как компьютер, флэш-память будет грозным соперником жестких дисков. [9]

Голография. Новейшим, гораздо менее популярным направлением развития ЗУ сейчас является голография.

Фирма IBM исследовала историю и перспективы развития запоминающих устройств (ЗУ) с точки зрения поверхностной плотности записи. Очевидно, что существует только один путь преодолеть суперпарамагнитный порог — использовать немагнитные методы записи. Самым перспективным и разработанным из них является голография. Технология голографической памяти не имеет ограничений обычных оптических за счет применения трехмерной записи данных, а не двумерных чтения и записи лазерным лучом на плоскости. Это означает, что теоретически для записи данных в голографической памяти может использоваться полный объем кристалла, хотя есть и практические ограничения. Однако и с ограничениями трехмерный носитель — существенное преимущество для технологии голографической памяти. [6]

Объектные запоминающие устройства (Object-based Storage Device, OSD).С ростом мощности контроллеров появилась возможность возложить на внутреннюю логику дисков более сложные функции, что позволяет перейти от простых блочных интерфейсов к более сложным объектным интерфейсам и соответственно к объектным архитектурам систем хранения (Object-based Storage, ObS) и объектным запоминающим устройствам (Object-based Storage Device, OSD). Всеобщего согласия в том, как именно в данном случае трактовать объектный подход и какой смысл вкладывать в слово «объект», пока нет. На данный момент существует несколько концепций ObS и в каждой из них есть свое собственное определение того, что является объектом. Но в любом случае под объектом понимается порция данных, обладающая определенными характеристиками, к которой можно обращаться как к единому целому. Оболочка объекта представлена метаданными, содержание которых зависит от конкретного решения. 4]

Переход к ObS можно представить как эволюционный переход, восхождение на следующую ступень в архитектуре систем хранения.

В работе по данному направлению можно выделить три основных предложенных решения.

Хронологически первым был подход, предложенный исследователями из Университета Карнеги-Меллона совместно с инженерами компании Seagate. Его авторы ставят своей целью создание объектных запоминающих устройств, которые можно использовать в существующих системах хранения наряду с сетевыми файловыми накопителями категории NAS и блочными устройствами, включаемыми в сети хранения SAN с тем, чтобы суммировать сильные стороны обоих способов хранения.

Второй подход возник в связи с необходимостью комплектовать Linux-кластеры и другие системы с массовым параллелизмом, используемые для высокопроизводительных вычислений, такими системами хранения данных, которые были бы в состоянии обеспечить адекватную скорость обмена в режиме параллельного доступа к данным. Соответствующие запоминающие устройства могут строиться на основании спецификации Object-based Storage Device (OSD), предложенной ANSI в 2004 году. Данная спецификация представляет собой расширенное множество набора команд SCSI. Наиболее продвинутые решения такого типа предлагают компании Panasas, Isilon и OnStor. Все эти решения построены на базе открытой кластерной файловой системы Lustre; в этом названии несложно увидеть указание на Linux и Cluster.

Третий подход к объектному хранению возник как развитие идеи контентно-адресуемых запоминающих устройств (СAS). Любопытно, что такие устройства стали теперь называть Content Aware Storage (aware переводится как «знающий», «осведомленный», «сведущий», «сознающий»), т. е. «запоминающее устройство, знающее о содержании хранимых данных». В этой трактовке аббревиатуры CAS ослабляется связь между хранимым контентом и методом адресации к нему; Content Addressed Storage теперь рассматривается как один из возможных способов адресации к данным. Первой в этой области была компания EMC с ее накопителем Centera, в 2006 году аналогичные решения уже предлагают или намерены предложить в ближайшее время IBM, HP, Sun Microsystems и Hitachi Data Systems. 4]

Семантические интеллектуальные дисковые системы. Наряду с объектными подходами к развитию систем хранения исследователи изучают и иные альтернативные решения, направленные на совершенствование блочных дисков. Среди них, пожалуй, наибольший интерес представляют семантические интеллектуальные дисковые системы (Semantically-smart Disk System, SDS), разрабатываемые в Университете Висконсина, однако разработки эти пока находятся на уровне лабораторных экспериментов.

7 Основные закономерности Исследовав историю развития запоминающих устройств, актуальное состояние на рынке, а также прогнозы дальнейших разработок, можно сделать следующие очевидные выводы о закономерностях развития:

По мере развития индустрии устройств хранения данных их емкость растет. Для всех типов систем обработки данных от микродо больших ЭВМ в течение всей истории развития наблюдается тенденция к росту удельного веса дисковой памяти. Производители микросхем и плат запоминающих устройств для обеспечения максимальной ёмкости строят многокристальные системы, обеспечивающие хранение большего объема информации.

Одновременно с ростом емкости памяти наблюдается уменьшение размеров запоминающих устройств. Сейчас в продаже имеются малогабаритные средства, которые можно повесить на кольцо для ключей. Что касается внутренней памяти, оперативных запоминающих устройств, ключевым требованием является их размещение в малогабаритном корпусе для поверхностного монтажа. Большинство микросхем сейчас выпускаются в плоских пластиковых корпусах с четырёхсторонним расположением выводов и размерами, сопоставимыми с размерами самого кристалла.

Немаловажной закономерностью является снижение стоимости запоминающих устройств. С развитием ЗУ, память становится все более доступной. Благодаря значительному снижению цен на флэш-память и широкому распространению устройств, поддерживающих стандарты USB и FireWire, теперь любой желающий может обзавестись каким-нибудь портативным средством хранения данных.

Что касается надежности ЗУ, на определенном этапе развития стало ясно, что механические детали устройств стали слабым звеном. Это повлекло за собой работу в направлении отхода от механики.

И в заключение, можно сформулировать обобщенную, глобальную закономерность: о переходе от количества к качеству. Сегодня, имея ЗУ больших объемов, люди предпочитают хранить все больше информации в электронном виде. Например, фотоальбомы предпочитают держать не на полке, а в компьютере, потому что современные ЗУ предоставляют возможность хранения такой информации, не теряя качества изображения. То есть, развиваясь от меньшей емкости к большей, ЗУ предоставляют нам информацию все более качественную.

Заключение

За историю своего развития ЗУ претерпели значительные изменения. Непрерывно велись работы по изобретению новых концепций. Но посылки оставались неизменными: на всех этапах работа была направлена, в первую очередь на увеличение емкости ЗУ и уменьшение габаритов ЗУ, а также на улучшение других характеристик. Такое постоянство посылок, или целей, ради которых велись усовершенствования ЗУ является обобщенной закономерностью их развития.

Достаток дешевой памяти привел к качественному скачку — сегодня у нас есть возможность работать с данными в терминах предметной области. Если раньше работать с компьютером могли только специально подготовленные люди, то сегодня ими пользуется каждый школьник. И ему не нужно задумываться о том, как именно хранится информация, и бороться за место на диске.

Это достижение науки, изменившее отношения человека с техникой.

Список литературы

Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации. Г. Р. Громов. Москва, Наука, 1984.

Electronic Design, март 1999 г. Перевод Ю. Потапова.

Сети и системы связи, № 6 2004.

Леонид Черняк. Открытые системы № 06/2006 «Объективизация» систем хранения.

Касперски К. Техника оптимизации программ. Эффективное использование памяти.

Валерий Шевченко ITC.ua, Издательский Дом ITC.

Компьютерное Обозрение, 8 февраля 2007.

© 2003;2007,

http://naf-st.ru

CyberGuru.ru. (c)2006;2007,

http://www.cyberguru.ru/hardware/memory/flash-overview.html

Сребряков Е.В. Karta. by © 2005;2007,

http://www.karta.by/page/8.html