Memoria următoarei generații

Pentru memoria de generație următoare ^[1] ne referim la toate noile tehnologii de stocare care au fost introduse sau vor fi introduse în lumea computerelor . Memoria, în prezent, este una dintre cele mai importante componente IT din peisajul tehnologic actual. Să vedem pe această pagină ce sunt noile tehnologii și ce înseamnă introducerea amintirilor nou concepute în dispozitive.

Amintirile utilizate în dispozitivele actuale exploatează tehnologiile apărute la începutul anilor 1970 ; vorbim despre amintiri cu tranzistoare ( SRAM , DRAM și Flash ) și amintiri magnetice ( Hard Disk și memorii pe bandă). Aceste amintiri, care sunt încă utilizate în mare măsură astăzi, au avut o viață foarte lungă și, în conformitate cu legea lui Moore , la fiecare 18 luni, numărul tranzistoarelor s-a dublat și costurile au fost reduse la jumătate. Memoria este componenta fundamentală în multe domenii: în dispozitivele mici, cum ar fi smartphone-urile și tabletele , memoria (dacă este de bună calitate) este una dintre cele mai scumpe componente, precum afișajul și cu un cost mult mai mare decât cel al procesorului . În plus, dacă ne gândim la servere mari, memoria trebuie să fie de o calitate excelentă și rapidă, așa că din nou joacă un rol fundamental.

În peisajul IT actual, având în vedere nevoia tot mai mare de a stoca cantități din ce în ce mai mari de date și creșterea continuă și constantă a cererilor din partea unui număr din ce în ce mai mare de utilizatori, face din amintiri din ce în ce mai importante și din ce în ce mai mult un blocaj, care stimulează companiile de memorie să îmbunătățească acest lucru. tip de periferic. Un exemplu este succesul recent obținut de discurile SSD, stocarea în masă nu mai este magnetică, ci este tranzistorizată, ceea ce mărește foarte mult performanța (pentru mai multe informații, consultați articolul aferent Unități de stare solidă ).

Motive pentru necesitatea introducerii de noi tehnologii de memorie

Din păcate, curba care reprezintă creșterea performanței amintirilor aflate în circulație se aplatizează, adică se ating limitele fizice date de material. Din fericire, capacitatea de a modifica materialele la nivel atomic este în creștere, iar apariția de noi tipuri de memorie ne va permite să continuăm tendința pozitivă a curbei în raport cu creșterea performanței.

Tipuri de amintiri

Să vedem o listă cu principalele tipuri de amintiri, împărțite pe categorii, atât noi, cât și consolidate:

Amintiri mecanice ( amintiri magnetice ):

• Hard disk
• Banda magnetica

Amintiri cu tranzistor:

• DRAM
• SRAM
• SSD

Amintiri cu tehnologii noi:

• Ferroelectric (similar cu DRAM-urile, dar cu un strat suplimentar pentru a atinge non-volatilitatea)
• PCM (memorie de schimbare de fază)

Motive pentru încetinirea evoluției

Noile tehnologii utilizate pentru memorii, precum SSD , nu funcționează ca tehnologiile actuale (tranzistor și magnetic) și au valori de performanță, consum, costuri diferite. Acesta este motivul pentru care în ultimii 40 de ani, până când creșterea performanței tehnologiilor actuale nu a încetat, noile tehnologii nu au fost introduse: este o operațiune foarte complexă, atât în ​​ceea ce privește explicarea modului în care funcționează noua tehnologie., atât pentru a testa îmbunătățirea efectivă, cât și pentru producția în masă a noilor dispozitive.

Așadar, companiile de memorie se confruntă cu două provocări: prima este evident să inventeze noi tehnologii de stocare care sunt mai bune și continuă să se extindă așa cum au făcut-o cele actuale până acum; a doua provocare, cea mai dificilă, implică introducerea acestei inovații pe piață. Problema în acest caz este că fiecare dintre tehnologiile existente și-a câștigat spațiul în ierarhia memoriei: hard diskuri magnetice și mecanice (înlocuite recent cu SSD-uri) pentru salvări rapide și mici, SRAM pentru cache , DRAM pentru memoria principală și imens și benzi de salvare lente.

În plus față de factorul „hardware”, există și o problemă „software”, care a fost proiectată de-a lungul anilor pentru a se potrivi perfect cu hardware-ul actual: cel mai semnificativ exemplu se referă la RAM (DRAM), o memorie foarte rapidă prezentă în cea mai mare parte a dispozitivelor, utilizate în mod obișnuit pentru a stoca temporar variabilele și codul programului executat; această memorie are caracteristica de a fi volatilă, astfel încât orice date sunt eliminate atunci când nu mai este alimentată. Pentru a păstra datele în memorie, prin urmare, sunt necesare reîmprospătări continue, care consumă energie, timp și resurse. Motivul succesului acestei memorii a fost că ar putea fi produs la un cost redus. Acest exemplu poate fi aplicat oricărei alte tehnologii utilizate în toate domeniile: niciuna dintre acestea nu este tehnologia ideală, sistemul a fost adaptat doar pentru a funcționa cu tehnologii răspândite.

Prin urmare, introducerea de noi tehnologii va avea un impact major asupra proiectării software, care se bazează în prezent pe tehnologiile actuale. În prezent, cea mai apropiată de comercializarea în masă a noilor tehnologii văzute mai sus este PCM, comercializat de Micron Technology și Samsung.

Caz particular: Memoria persistentă ^[2]

Până în prezent amintirile centrale au fost caracterizate de:

• volatilitate
• viteză
• posibilitatea de a lucra octet cu octet

Amintirile de masă, pe de altă parte, se caracterizează prin:

• lentoare
• non-volatilitate
• posibilitatea de a lucra pe blocuri

Amintirile persistente vor marca un moment de cotitură foarte important, deoarece sunt amintiri nevolatile care vă permit să lucrați octet cu octet și să aveți aceeași viteză ca DRAM-urile. Aceste amintiri ar putea înlocui apoi DRAM-urile, blițurile și memoria de masă. În mod clar, aceste amintiri au caracteristici complet diferite de cele folosite astăzi și, pentru a fi utilizate, au nevoie de o evoluție în gestionarea memoriei virtuale. Problema software menționată mai sus este, de asemenea, recreată cu aceste amintiri: sistemul de operare ar trebui să fie reproiectat în unele dintre părțile sale și, deși memoria este deja testată, munca programatorilor ar fi trebuit să aibă loc în avans.

Analiza îmbunătățirilor date de memoria persistentă

Tehnologiile actuale de stocare exploatează Cache (DRAM) și, pentru a menține consistența datelor, este necesar să programați sistemul de fișiere pentru a scrie periodic pe hard disk (foarte lent, crește timpul de latență); la fiecare nivel logic al oricărui sistem, există un tip diferit de memorie. Prin introducerea „Memoriei Persistente” , care combină caracteristicile câștigătoare ale DRAM-ului și ale Hard disk-ului magnetic, puteți înlocui toate diferitele niveluri existente, eliminând timpii de interacțiune dintre amintiri (deoarece atât din punct de vedere logic cât și fizic ați avea unul). Cele mai mari îmbunătățiri pot fi apreciate în următoarele tehnologii:

• sistemul de fișiere (care se ocupă de persistența datelor aplicației) s-a bazat întotdeauna pe discurile magnetice; prin exploatarea adresării prin octeți în loc de blocuri ale memoriei persistente, ar fi posibil să modificați octeți cu octeți - în locul unui bloc întreg - doar datele necesare, salvând scrierile și accelerând foarte mult operațiunile.
• bazele de date care exploatează memoria persistentă, exploatând posibilitatea de adresare a octeților, ar putea permite executarea simultană a mai multor interogări, sporind performanța.

În plus față de caracteristicile enumerate mai sus, Amintirile persistente oferă alte avantaje:

• Creșterea memoriei fizice: momentan amintirile DRAM au o limită fizică de 32 GB pentru memoria care poate fi instalată într-o singură mașină, limită care nu ar fi posibilă cu memoria persistentă;
• Persistența adresării de octeți: cu Memorii Persistente, fluxul de date poate fi scris direct fără ca lanțul să scrie tipic amintirilor standard (efectuate până la memorii nevolatile pentru a asigura persistența datelor;
• Durabilitate cu latență scăzută: cu citiri și scrieri instantanee sau foarte rapide, munca individuală ar putea fi accelerată foarte mult; în plus, întrucât au RAM nevolatilă, pornirea și oprirea sistemelor ar putea fi instantanee (deoarece timpul de așteptare corespunde citirii datelor de pe hard disk și scrierii pe DRAM).

Notă

linkuri externe

• „Samsung” , pe samsung.com .
• „Micron Technology” , pe micron.com .

Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT