Если вы хотите ознакомиться с остальными частями этой статьи, пожалуйста, прочитайте:
В своей последней статье я рассказал вам о том, как работают наиболее часто встречающиеся технологии хранения данных. Каждая из этих технологий имеет свое место в обычной сети. В этой статье я расскажу о технологиях, которые еще не нашли широкое применение. В некоторых случаях эти технологии можно найти лишь в лабораториях, в других случаях, продукты, существующие на сегодняшний день, не полностью отражают потенциал данной технологии.
Молекулярная память (Molecular memory)
Так что не так с технологиями хранения данных, о которых я рассказывал в своей предыдущей статье? Да ничего. Мотивацией для разработки новых технологий хранения данных (memory storage technology) является быстрое исчерпание лимитов, а также то, насколько маленькими и быстрыми мы можем сделать эти вещи в то время, когда пользователям необходима все больший объем и производительность. Новые технологии очень скоро понадобятся. Может быть, это будет молекулярная память? Может быть. Молекулярная память является привлекательной потому, что даже большие молекулы являются очень маленькими и позволяют обеспечить плотность памяти во много раз выше той плотности, которую обеспечивают современные технологии.
Удержать бит в молекуле в теории относительно просто. Вы просто добавляете или удаляете электрон из молекулы. Самая сложная часть – это прочитать или записать бит. Вы не можете просто взять и подвести к молекуле медный провод – слишком велики различия в размерах.
Для того чтобы записать или прочитать бит из молекулы некоторые исследователи выстраивают массивы молекул вокруг тонких нанотруб, способных переносить электрический заряд. Этот метод изображен ниже на рисунке 1. Другие исследователи пытаются манипулировать битами при помощи радио волн. Вы сказали радио волн? Точно. Достаточно круто! Они делают это с помощью создания электромагнитного импульса определенной частоты, который меняет заряд молекулы. Чтобы прочитать бит, создается другой импульс, на частоте отличной от первого импульса. Эффект заключается в том, что этот второй импульс может сообщить вам, что сделал с молекулой первый импульс, таким образом, мы можем сохранить, а затем прочитать бит.
Как вы можете увидеть, молекулярная память позволит значительно увеличить плотность память. В настоящее время молекулярная память находится на стадии разработки, поэтому нам остается лишь ждать, пока мы сможем реально увидеть возможности этой технологии.
Память с фазовым изменением (Phase change memory)
В отличие от молекулярной памяти (molecular memory), память с фазовым изменением (phase change memory) существует на сегодняшний день. В действительности технология, лежащая в основе памяти с фазовым изменением (phase change memory) известна уже очень давно. В 1960-х годах Стенфорд Овшинский (Stanford Ovshinsky) придумал способ кристаллизации аморфных материалов, т.е. материалов не обладающих кристаллической структурой.
Как я упоминал в моей последней статье, CD-R и CD-RW работают в результате того, что лазер изменяет прозрачность небольшого региона на диске. Изменение прозрачности в действительности происходит из-за того, что материал переходит из аморфного состояния в кристаллическое, и наоборот. Тут используется та же самая технология, изобретенная Овшинским (Ovshinsky). В действительности, Овшинский сделал прототип CD-RW в 1970!
Различие между технологией CDR и технологией памяти с фазовым изменением (phase change technology) заключается в том, что кристаллическое состояние небольшой области изменяется с помощью электрического тока, а не лазера. Т.к. мы не используем лазеры для чтения и записи данных, то мы используем не прозрачность региона, а сопротивление региона. После того, как регион перешел из кристаллического состояния в аморфное или наоборот, сопротивление этого региона можно измерить, и в зависимости от этого (значения сопротивления) считать его '1' или '0'.
В качестве примечания, вы должны заметить, что электрическое сопротивление очень похоже на прозрачность. Сопротивление материала не позволяет протекать току через него, также и непрозрачный материал не пропускает через себя свет. Вы также должны знать, что непрозрачный материал в действительности отражает свет. Но вы можете не знать, что резистивные материалы также отражают. Более правильно сказать о волновом сопротивлении (impedance) материла, которое отражает электричество. Сопротивление – это один из аспектов, который порождает волновое сопротивление (impedance) – другими аспектами являются емкостное сопротивление (capacitance) и индуктивность (inductance).
Память с фазовым изменением (Phase-change memory) потенциально может заменить флеш память (flash memory) через несколько лет. Как ее можно сравнить с флеш? Точно также, как и флеш, память с фазовым изменением (phase change memory) – это энергонезависимая память с произвольной выборкой (non-volatile random access memory), что делает ее очень подходящей для выполнения кода и хранения данных. В 2006 IBM, совместно с Macronix и Qimonda анонсировала результаты исследования, в которых заявляется, что он спроектировали, создали и продемонстрировали прототип устройства памяти с фазовым изменением (phase-change memory). Это устройство было в 500 раз быстрее флеш, и использовала в два раза меньше энергии. Прототип устройства был гораздо меньше, чем флеш память.
Еще один признак, по которому можно судить, что память и фазовым изменением появится очень скоро, пришел от Intel. В апреле этого года Intel заявила, что они будут создавать устройства с модулем памяти с фазовым изменением размером 128mb. Возможно, что очень скоро эти устройства появятся в вашем электронном магазине.
Голографическая память (Holographic memory)
Многие люди полагают, что голографическая технология является футуристической, но уже сегодня она доступна благодаря компании InPhase technologies. Конечно, она не слишком широко распространена, и достаточно дорога. Но вскоре все это изменится, т.к. есть очень много преимуществ при хранении данных в голографической памяти (holographic memory).
Голографическая память работает таким образом. Два когерентных пучка лучей направляются на среду, чувствительную к свету. Один пучок лучей данных (data beam), а другой направляющий пучок лучей (reference beam). Модель трехмерной интерференции, созданная двумя пучками лучей света хранится как голограмма. Модель интерференции можно прочитать, направив направляющий пучок лучей (reference beam) света на модель; результирующий пучок воссоздает пучок начальных данных (data beam).
Такой тип трехмерной памяти означает, что мы одновременно можем хранить и получать доступ к странице памяти. Это также значит, что голографические устройства памяти имеют гораздо большую плотность памяти.
Благодаря этим преимуществам, мне кажется, что голографическая память станет преобладающей в своей области. Однако, я не думаю, что голографические устройству будут также популярны, как CD и DVD.
Магниторезистивная память (Magneto-resistive RAM)
Магниторезистивная память (Magneto-resistive Random Access Memory), также как и голографическая память существует на сегодняшний день. В июле 2006 Freescale semiconductor анонсировала первый серийно произведенный продукт MRAM. Но даже сегодня, год спустя, на рынку существует всего несколько продуктов на основе MRAM. Те что доступны очень дороги, при малой плотности память, и представляют интерес лишь для небольшой ниши на рынке. Но через несколько лет, я думаю, MRAM станет гораздо популярнее.
Как и жесткие диски, MRAM хранит данные в магнитной среде, что делает MRAM энергонезависимой средой для хранения данных. Это очень важная возможность MRAM, которая позволит отказаться в последствии от DRAM и SRAM, которые теряют свои данные в случае прекращения энергоснабжения. Хотя память MRAM не является такой же быстрой, как SRAM, чипы MRAM обладают более коротким временем на запись и чтение, чем DRAM. При этом MRAM имеет гораздо более высокую плотность памяти (memory density), чем SRAM. В результате этого инженеры, разрабатывающие процессоры CPU, имеют возможность выбора между большим достаточно медленным КЭШем и маленьким достаточно быстрым кэшем. Лично мне кажется, что конце концов MRAM выиграет это состязание, т.к. на извлечение данных с вашего жесткого диска уйдет гораздо больше времени, чем если извлечь их из кэша. Чем чаще вам придется загружать данные в кэш, тем лучше будет производительность.
Очень вероятно, что MRAM очень скоро вытеснит флеш память. Я думаю так потому, что MRAM является гораздо более быстрой памятью по сравнению с флеш, при этом ее гораздо дешевле изготовить. Я думаю, что это преимущество MRAM в стоимости изготовления очень скоро заставит чипы MRAM выйти на рынок, в то время, как увеличенную скорость очень быстро оценят покупатели.
В своей следующей статье я немного отойду от темы, касающейся самой памяти, и расскажу о технологиях адресации памяти. Эти техники очень важны для скорости и исправления ошибок. Я знаю, она вам понравится.
Если вы хотите ознакомиться с остальными частями этой статьи, пожалуйста, прочитайте:
