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A rivoluzione di l'almacenamiento digitale: Future of Computers P3

David Tal, Editore, Futurista
@DavidTalWrites
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Dim, 09 / 15 / 2020 - 15: 43

A maiò parte di voi chì leghjite questu prubabilmente ricordate l'umile dischettu è hè solidu 1.44 MB di spaziu di discu. Qualchidunu di voi era probabilmente ghjilosu di quellu amicu quandu hà sbulicatu u primu drive USB, cù i so mostruosi 8MB di spaziu, durante un prughjettu di a scola. Oghje, a magia hè sparita, è avemu diventatu stanchi. Un terabyte di memoria hè standard in a maiò parte di i desktop 2018 - è Kingston vende ancu un terabyte di unità USB avà.

A nostra obsessione per u almacenamentu cresce annu annantu à l'annu cumu cunsumemu è creemu sempre più cuntenutu digitale, sia un rapportu di a scola, una foto di viaghju, un mixtape di a vostra banda, o un video GoPro di voi sciendu Whistler. Altre tendenze cum'è l'Internet emergente di e Cose acceleranu solu a muntagna di dati chì u mondu pruduce, aghjunghjendu più carburante per i fucili à a dumanda di almacenamiento digitale.

Hè per quessa chì per discutiri l'almacenamiento di dati currettamente, avemu recentemente decisu di edità stu capitulu dividendu in dui. Questa mità coprerà l'innuvazioni tecnologiche in u almacenamentu di dati è u so impattu nantu à i cunsumatori digitali medii. Intantu, u prossimu capitulu coprerà a rivoluzione chì vene in u nuvulu.

Innuvazioni di almacenamiento di dati in u pipeline

(TL; DR - A sezione seguente delinea a nova tecnulugia chì permetterà quantità sempre più grande di dati per esse almacenati in unità di almacenamento sempre più chjuche è più efficaci. Se ùn vi importa micca a tecnulugia, ma invece vulete leghje nantu à u più largu. tendenze è impatti intornu à u almacenamentu di dati, allora ricumandemu di saltà à u prossimu subrubrica.)

Parechji di voi avete digià intesu parlà di a Legge di Moore (l'osservazione chì u nùmeru di transistori in un circuitu integratu densu si radduppia quasi ogni dui anni), ma in u latu di l'almacenamiento di l'affari di l'informatica, avemu a Legge di Kryder - in fondu, a nostra capacità di strincà. sempre più pezzi in i dischi duru chì si riducenu radduppianu ancu circa ogni 18 mesi. Questu significa chì a persona chì hà spesu $ 1,500 per 5MB 35 anni fà pò avà spende $ 600 per un drive 6TB.

Questu hè un prugressu sbalorditivu, è ùn si ferma micca prestu.

A lista chì seguita hè un brevi sguardu in l'innuvazioni vicinu è à longu andà chì i pruduttori di almacenamiento digitale utilizanu per suddisfà a nostra sucetà affamata di almacenamentu.

Un discu duru megliu. Finu à l'iniziu di l'anni 2020, i pruduttori cuntinueghjanu à custruisce un discu duru tradiziunale (HDD), imballendu in più capacità di memoria finu à chì ùn pudemu più custruisce dischi duru più densi. I tecnichi inventati per guidà sta ultima decada di tecnulugia HDD includenu Registrazione Magnetica Shingled (SMR), seguita da Registrazione Magnetica Bidimensionale (TDMR), è potenzialmente Registrazione Magnetica Assistita da Calore (HAMR).

Dischi duru à u statu solidu. A rimpiazzamentu di u discu duru di discu tradiziunale indicatu sopra hè u discu duru solidu (SATA SSD). A cuntrariu di i HDD, i SSD ùn anu micca dischi rotanti, in fattu, ùn anu micca parti in muvimentu. Questu permette à i SSD di operare assai più veloce, in dimensioni più chjuche, è cù più durabilità cà u so predecessore. I SSD sò digià un standard in i laptop d'oghje è diventanu gradualmente hardware standard in a maiò parte di i novi mudelli di desktop. E mentri à l'origine assai più caru cà i HDD, u so u prezzu hè cascatu più veloce di i HDD, vale à dì chì e so vendite puderanu superà i HDD à a mità di l'anni 2020.

I SSD di a prossima generazione sò gradualmente introdutti ancu, cù i pruduttori chì passanu da SSD SATA à SSD PCIe chì anu almenu sei volte a larghezza di banda di unità SATA è cresce.

A memoria flash passa in 3D. Ma s'ellu hè u scopu di a rapidità, nunda ùn batte u almacenamentu di tuttu in memoria.

I HDD è SSD ponu esse paragunati à a vostra memoria à longu andà, mentre chì u flash hè più simile à a vostra memoria à cortu termine. È cum'è u vostru cervellu, un urdinatore hà tradizionalmente bisognu di i dui tipi di almacenamiento per funziunà. Cunnisciuta cum'è memoria d'accessu aleatoriu (RAM), l'urdinatori persunali tradiziunali tendenu à vene cù dui bastoni di RAM da 4 à 8 GB ognunu. Intantu, i più pesanti cum'è Samsung vendenu avà carte di memoria 2.5D chì cuntenenu 128 GB ciascuna - stupente per i gamers hardcore, ma più pratichi per i supercomputer di a prossima generazione.

A sfida cù queste carte di memoria hè chì si trovanu in e stesse limitazioni fisiche chì i discu duru sò affruntati. Peggiu, i transistori più minusculi diventanu in a RAM, u peghju facenu cù u tempu - i transistori diventanu più difficili da sguassà è scrive in modu precisu, eventualmente chjappà un muru di prestazioni chì furzà a so rimpiazzamentu cù bastoni RAM freschi. In vista di questu, e cumpagnie cumincianu à custruisce a prossima generazione di carte di memoria:

3D NAND. Cumpagnia cum'è Intel, Samsung, Micron, Hynix è Taiwan Semiconductor spinghjenu per l'adopzione à larga scala di 3D NAND, chì stacks transistors in trè dimensioni in un chip.
Memoria d'accessu casuale resistiva (RAM). Questa tecnulugia usa a resistenza invece di una carica elettrica per almacenà bits (0s è 1s) di memoria.
chips 3D. Questu serà discututu in più dettagliu in u prossimu capitulu di a serie, ma in breve, chips 3D scopu di cumminà l'informatica è l'almacenamiento di dati in strati impilati verticalmente, migliurà cusì a velocità di trasfurmazioni è riducendu u cunsumu d'energia.
Memoria di cambiamentu di fase (PCM). lu tecnulugia daretu à i PCM basicamente riscalda è rinfresce u vetru di calcogenidu, trasfittendu trà stati cristallizzati à stati non-cristalizzati, ognuna cù e so resistenze elettriche uniche chì rapprisentanu u binari 0 è 1. Una volta perfezionata, sta tecnulugia durà assai più di l'attuali varianti RAM è ùn hè micca volatile, vale à dì. pò mantene e dati ancu quandu u putere hè spento (cuntrariu di a RAM tradiziunale).
Spin-Transfer Torque Memoria à Accessu Aleatoriu (STT-RAM). Un Frankenstein putente chì combina a capacità di DRAM cù a vitezza di Sram, inseme cù una non-volatilità mejorata è una resistenza quasi illimitata.
XUMP 3. Cù sta tecnulugia, invece di s'appoghjanu à i transistori per almacenà l'infurmazioni, 3D Xpoint usa una reta microscòpica di fili, coordinata da un "selettore" chì sò impilati l'una sopra l'altru. Una volta perfezionatu, questu puderia rivoluzionarà l'industria postu chì 3D Xpoint ùn hè micca volatile, operarà migliaia di volte più veloce di u flash NAND, è 10 volte più densu di DRAM.

In altri palori, ricordate quandu avemu dettu "I HDD è SSD ponu esse paragunati à a vostra memoria à longu andà, mentri u flash hè più simile à a vostra memoria à cortu termine"? Ebbè, 3D Xpoint tratterà i dui è fà cusì megliu cà l'una di l'altra separatamente.

Indipendentemente da quale l'opzione vince, tutte queste novi forme di memoria flash offrenu più capacità di memoria, velocità, resistenza è efficienza energetica.

Innuvazioni di almacenamentu à longu andà. Intantu, per quelli casi d'usu induve a velocità importa menu di a preservazione di grandi quantità di dati, tecnulugia novi è teorichi sò attualmente in opera:

Unità di cinta. Invintatu più di 60 anni fà, avemu inizialmente utilizatu unità di cinta per archivià documenti fiscali è sanitari. Oghje, sta tecnulugia hè perfezionata vicinu à u so piccu teoricu IBM stabilisce un record archivindu 330 terabytes di dati senza compressione (~ 330 milioni di libri) in una cartuccia di cinta intornu à a dimensione di a vostra manu.
U almacenamentu di DNA. I ricercatori di l'Università di Washington è Microsoft Research hà sviluppatu un sistema per codificà, almacenà è ricuperà e dati digitali cù molécule di DNA. Una volta perfezionatu, stu sistema pò un ghjornu archiviu l'infurmazioni milioni di volte più compactly chì e tecnulugia di almacenamentu di dati attuali.
Memoria atomica riscrivibile in kilobyte. Manipulendu l'atomi di cloru individuali nantu à una foglia piatta di rame, i scientisti anu scrittu un missaghju di 1 kilobyte à 500 terabits per inch square-circa 100 volte più infurmazione per inch square cà u discu duru più efficau di u mercatu.
Archiviazione di dati 5D. Stu sistema di almacenamentu specializatu, guidatu da l'Università di Southampton, presenta una capacità di dati di 360 TB / discu, stabilità termica finu à 1,000 13.8 ° C è una vita quasi illimitata à a temperatura di l'ambienti (190 miliardi d'anni à 5 ° C). In altre parolle, l'almacenamiento di dati XNUMXD seria ideale per l'usi d'archivi in musei è biblioteche.

Infrastruttura di Storage Definita da Software (SDS). Ùn hè micca solu u hardware di almacenamentu chì vede l'innuvazione, ma u software chì u gestisce hè ancu sottumessu à un sviluppu eccitante. SDS hè aduprata soprattuttu in e grande rete di l'informatica di l'impresa o in i servizii di almacenamento in nuvola induve e dati sò almacenati in modu cintrali è accede à i dispositi individuali cunnessi. Bastamente piglia a quantità tutale di capacità di almacenamento di dati in una reta è si separa trà i diversi servizii è dispusitivi chì funzionanu in a reta. I sistemi SDS megliu sò codificati in tuttu u tempu per utilizà in modu più efficiente u hardware di almacenamentu esistenti (invece di novu).

Averemu ancu bisognu di almacenamentu in u futuru?

Va bè, cusì a tecnulugia di almacenamentu hà da migliurà assai in e prossime decennii. Ma ciò chì avemu da cunsiderà hè, chì differenza face in ogni modu?

A persona media ùn hà mai aduprà u terabyte di spaziu di almacenamentu avà dispunibule in l'ultimi mudelli di computer desktop. È in altri dui à quattru anni, u vostru prossimu smartphone avarà abbastanza spaziu di almacenamentu per horde un annu di foto è video senza avè da pulisce a primavera u vostru dispositivu. Di sicuru, ci hè una minurità di e persone chì piace à horde quantità massive di dati in i so computer, ma per u restu di noi, ci sò una quantità di tendenzi chì riducenu a nostra necessità di spaziu di almacenamentu eccessivu di discu privatu.

Servizii Streaming. Una volta, e nostre cullezzione di musica implicavanu a cullezzione di dischi, dopu cassette, dopu CD. In l'anni 90, i canti sò diventati digitalizzati in MP3 per esse accumpagnati da millaie (prima à traversu torrents, dopu più in più in i magazzini digitali cum'è iTunes). Avà, invece d'avè da almacenà è urganizà una cullizzioni di musica in u vostru urdinatore o in u vostru telefunu di casa, pudemu trasmette un numeru infinitu di canzoni è à sente in ogni locu attraversu servizii cum'è Spotify è Apple Music.

Sta progressione hà ridutta prima u spaziu fisicu chì a musica hà pigliatu in casa, dopu u spaziu digitale in u vostru urdinatore. Avà tuttu pò esse rimpiazzatu da un serviziu esternu chì vi furnisce l'accessu economicu è cunvene, in ogni locu / in ogni mumentu à tutte e musica chì pudete vulete. Di sicuru, a maiò parte di voi chì leghjite questu prubabilmente anu ancu uni pochi di CD in giru, a maiò parte averà sempre una solida cullizzioni di MP3 in u so urdinatore, ma a prossima generazione di utilizatori di l'informatica ùn perde micca u so tempu à riempie i so computer cù musica chì ponu. accede liberamente in linea.

Ovviamente, copiate tuttu ciò chì aghju dettu solu di a musica è appricà à u filmu è a televisione (ciao, Netflix!) è u risparmiu di almacenamiento persunale cuntinueghja à cresce.

suciali, di cumunicazione. Cù a musica, u filmu è i spettaculi TV chì sguassate di menu è menu di i nostri computer persunali, a prossima forma più grande di cuntenutu digitale hè l'imaghjini è i video persunali. In novu, avemu usatu per pruduce ritratti è video fisicamenti, in fine per cullà a polvera in i nostri attici. Allora i nostri ritratti è video sò diventati digitali, solu per cullà di novu a polvera in u fondu di i nostri computer. È questu hè u prublema: raramenti fighjemu a maiò parte di e foto è i video chì facemu.

Ma dopu chì i social media hè accadutu, siti cum'è Flickr è Facebook ci anu datu l'abilità di sparte un numeru infinitu di stampi cù una reta di persone chì avemu cura, mentre chì ancu almacenà quelli ritratti (for free) in un sistema di cartulare autourganizatu o timeline. Mentre chì questu elementu suciale, accumpagnatu da miniatura, telecamere di telefuninu high-end, hà aumentatu assai u nùmeru di stampe è video prudutte da a persona media, hà ancu ridutta a nostra abitudine di almacenà e foto in i nostri computer privati, incuraghjenduci à almacenà in linea, in privatu. o publicamente.

Cloud è servizii di cullaburazione. Dati l'ultimi dui punti, solu u documentu di testu umile (è uni pochi altri tipi di dati di nichu) ferma. Questi documenti, paragunati à i multimediali chì avemu discututu, sò generalmente cusì chjuchi chì l'almacenà in u vostru urdinatore ùn serà mai un prublema.

Tuttavia, in u nostru mondu sempre più mobile, ci hè una dumanda crescente per accede à i documenti in viaghju. È quì dinò, a listessa progressione chì avemu discututu cù a musica hè accaduta quì - induve prima avemu trasportatu documenti cù dischetti, CD è USB, avà usemu più convenienti è orientati à u cunsumadore. pruvista, nuvola servizii, cum'è Google Drive è Dropbox, chì guardanu i nostri documenti in un centru di dati esternu per noi per accede in modu sicuru in linea. I servizii cum'è questi ci permettenu di accede è di sparte i nostri documenti in ogni locu, in ogni mumentu, in ogni dispositivu o sistema operatore.

Per esse ghjustu, l'usu di i servizii di streaming, di e social media è di i servizii di nuvola ùn significa micca necessariamente chì moveremu tuttu in u nuvulu - alcune cose chì preferimu mantene eccessivamente private è sicure - ma questi servizii anu tagliatu, è cuntinueghjanu à cutà, a quantità tutale di spaziu di almacenamentu fisicu di dati chì avemu bisognu di pussede annu annantu à l'annu.

Perchè esponenzialmente più importazioni di almacenamento

Mentre l'individuu mediu pò vede menu bisognu di più almacenamentu digitale, ci sò grandi forze in ghjocu chì guidanu a Legge di Kryder avanti.

Prima di tuttu, per via di a lista quasi annuale di violazioni di sicurezza in una gamma di cumpagnie tecnulugiche è finanziarii - ognuna mette in periculu l'infurmazione digitale di milioni di individui - e preoccupazioni per a privacy di e dati cresce in modu ghjustu trà u publicu. Sicondu i bisogni individuali, questu pò guidà a dumanda publica per l'opzioni di almacenamentu di dati più grande è più economicu per l'usu persunale per evità dipende da u nuvulu. L'individui futuri puderanu ancu stallà servitori privati di almacenamentu di dati in e so case per cunnette cù l'esternu invece di dipende di i servitori di e grande cumpagnie tecnologiche.

Un'altra considerazione hè chì e limitazioni di u almacenamentu di dati sò attualmente bluccà u prugressu in una quantità di settori da a biotecnologia à l'intelligenza artificiale. I settori chì dependenu di l'accumulazione è di trasfurmazioni di big data anu bisognu di almacenà quantità sempre più grande di dati per innuvà novi prudutti è servizii.

In seguitu, à a fine di l'anni 2020, l'Internet di e Cose (IoT), i veiculi autonomi, i robot, a realtà aumentata, è altre "tecnulugii di punta" di a nova generazione stimulerà l'investimentu in tecnulugia di almacenamento. Questu hè perchè per queste tecnulugii per travaglià, anu bisognu di avè a putenza di computing è a capacità di almacenamento per capisce u so circondu è reagisce in tempu reale senza una dependenza constante di u nuvulu. Esploremu stu cuncettu più in più capitulu cinque di questa serie.

Infine, u Internet di Cose (spiegata cumpletamente in u nostru Futuru di Internet serie) hà da risultatu in miliardi à trilioni di sensori chì seguitanu u muvimentu o statutu di miliardi à trilioni di cose. L'immensi quantità di dati chì questi innumerevoli sensori pruducianu esigeranu una capacità di almacenamentu efficace prima di pudè esse trattatu in modu efficace da i supercomputer chì copreremu vicinu à a fine di sta serie.

In tuttu, mentre chì a persona media riducerà sempre più a so necessità di hardware di almacenamentu digitale di proprietà persunale, tutti nantu à u pianeta beneficaranu ancu indirettamente da a capacità di almacenamentu infinita chì i futuri tecnulugii di almacenamentu digitale offrenu. Di sicuru, cum'è insinuatu prima, u futuru di l'almacenamiento si trova in u nuvulu, ma prima di pudè tuffà u nasu in questu tema, avemu prima bisognu di capiscenu e rivoluzioni cumplementarii chì succedenu in u latu di trasfurmazioni (microchip) di l'affari di l'informatica - u tema di u prossimu capitulu.