تصوير: فيكتور برادو
التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات كبيرا في السنوات الأخيرة، وخلق حافزا قويا للشركات لجمع المعلومات عن أعمالهم كل جانب من جوانب قياس المعلومات، وينبغي أن يكون مفاجئا. وعلاوة على ذلك، فإن الأنظمة المالية الحالية تتطلب جميع الوحدات ذات الصلة لآخر الاحتفاظ بالسجلات هي أيضا وقتا أطول بكثير مما كانت عليه في الماضي. لذلك، العديد من الشركات والمؤسسات عقد المزيد والمزيد من المعلومات.
ويبين البحث أن البيانات يتم تسجيلها بمعدل سنوي من 30 إلى 40 زيادة في قدرة . في نفس الوقت، ومعدل النمو الحديثة الصعب سعة القرص لتخزين البيانات أقل من نصف هذه السرعة. لحسن الحظ، فإن معظم المعلومات لا تحتاج إلى الوصول حظة. لهذا النوع من المعلومات، والشريط هو الحل الأمثل.
حقا؟ الشريط؟ الفكرة قد تثير ذكريات يظهر الكريمة مثل "العاصفة الكمبيوتر" (مجموعة مكتب)، أو "الدكتور سترينجغلوف" (الدكتور سترينجغلوف) هذه الأفلام القديمة في أجهزة الكمبيوتر المركزية المقبل بشكل متقطع الدورية الشريط القرص. حسنا، دعونا نفعل ذلك بسرعة-فحص الواقع: الشريط تختفي أبدا!
في الواقع، لا يزال معظم البيانات في العالم أبقى على الشريط بما في ذلك العلوم الأساسية (مثل فيزياء الجسيمات وعلم الفلك الراديوي) التراث الثقافي والمحفوظات الوطنية، والأفلام، والأعمال المصرفية، والتأمين، والتنقيب عن النفط والبيانات، والعديد من الجوانب الأخرى. حتى أن هناك مجموعة من الناس (وأنا من بينهم، قد تلقيت المهنية المواد التدريبية العلوم والهندسة أو الفيزياء الجوانب)، مهمتهم هي مستمرة لتحسين تخزين الشريط المغناطيسي.
نعم، كانت أشرطة حول لفترة طويلة، ولكن هذه التكنولوجيا لم تصبح بعد التاريخ، ولكن على العكس تماما. وبأقصى ما الترانزستورات، جعل الشريط تقدما هائلا على مدى العقود القليلة الماضية .
أول أنظمة التخزين الشريط الرقمي التجارية هي آي بي إم نموذج 726، والتي يمكن تخزين ما يقرب من 1.1 ميغا بايت من البيانات على لفافة من الشريط. اليوم، عندما يمكن للصندوق جديد من الأشرطة عقد 15TB من البيانات. مكتبة الروبوتية التي يمكن أن تستوعب ما يصل إلى 278PB من البيانات، إذا كان على CD، وسوف تحتاج الكثير من تخزين البيانات على 3.97 مائة مليون CD (الذي يمكن أن يكون الضغط من مكدسة المتابعة، ثم، سوف تشكل غاية أكثر من 476 كيلومترا أبراج).
والواقع أن الشريط لا يمكن أن توفر بأسرع القرص الثابت أو سرعة الوصول إلى الذاكرة أشباه الموصلات. ومع ذلك، فإن مزايا الشريط أو كثيرا. أولا وقبل كل شيء، مزيد من التخزين الشريط الموفرة للطاقة : بمجرد أن يتم تسجيل جميع البيانات وسوف كاسيت البقاء بهدوء فتحة مكتبة الروبوتية، فإنه لا تستهلك أي طاقة. الشريط هو أيضا موثوقة جدا ، ونسبة الخطأ أقل من الصعب 4-5 درجات. الشريط لا تزال آمنة جدا ، وجود الأمن المدمج في التشفير الديناميكي وإضافية من طبيعة الوسيلة نفسها المقدمة. بعد كل شيء، إذا لم يتم تثبيت الشريط في محرك الأقراص، التي لا يمكن الوصول إليها أو البيانات المخزنة تعديل عليه. ونظرا لسرقة البيانات من خلال الهجمات الإلكترونية تنمو، وهذا "فجوة الهواء" حارس البوابة جاذبية خاصة.
يوفر خصائص حاليا من الشريط أيضا خط إضافي للدفاع عن البرنامج المعيب. على سبيل المثال، في عام 2011، تحديث برنامج جوجل، ورمز لوجود خطأ أدى إلى Google حذف بطريق الخطأ البريد الإلكتروني حول حسابات 40000 بريد جوجل. على الرغم من أن تخزين نسخ متعددة من البيانات عبر بيانات متعددة تتمحور القرص الصلب، ولكن لا تزال البيانات في عداد المفقودين. لحسن الحظ، يتم تسجيل البيانات أيضا على الشريط، وجوجل في نهاية المطاف استعادة جميع البيانات المفقودة من النسخ الاحتياطي الشريط.
وكان الحدث عام 2011 لأول مرة الكشف عن مقدمي خدمة بريد جوجل سحابة تعمل باستخدام شريط لحالة واحدة. وفي الآونة الأخيرة، أعلنت شركة مايكروسوفت يستخدم الأرشيف التخزين أزور فيها جهاز IBM تخزين الشريط.
1951: أول ليتم استخدامها مع جهاز كمبيوتر (يونيفاك) تسجيل البيانات على الشريط. صورة: Bettmann / الحصول على
1952: إطلاق أنظمة التخزين الشريط الكمبيوتر التجارية (IBM 726). الصورة الائتمان: IBM.
1964: إطلاق الشريط تسعة المسار. الصورة الائتمان: IBM.
1968: إطلاق حملة الشريط خيوط التلقائي (IBM 2420). الصورة الائتمان: IBM.
1974: أول الآلية (الميكانيكية) مكتبات الأشرطة (IBM 3850). الصورة الائتمان: IBM.
1974: أول الآلية (الميكانيكية) مكتبات الأشرطة (IBM 3850). الصورة الائتمان: IBM.
1984: الإصدار الفن الرأس رقيقة المغناطيسي (IBM 3480) والشريط 4 5 بوصة. الصورة الائتمان: IBM.
1989: رقمية الإصدار الشريط تخزين البيانات (حلزونية الشريط الضوئي). تصوير: Kadin2048 / موسوعه
1993: إطلاق الشريط الخطي الرقمي. تصوير: كريستيان توب / ويكيبيديا.
2009: أطلقت شركة IBM في الشريط ملف الخطي النظام. الصورة الائتمان: IBM.
2009: أطلقت شركة IBM في الشريط ملف الخطي النظام. المصدر: هيوليت باكارد المؤسسة / IBM / الكم.
2017: أحدث جيل من عفرتو (عفرتو 8) الافراج عنهم. الصورة الائتمان: IBM.
في حين الشريط والمزايا المذكورة أعلاه، الشركات تستخدم الشريط المغناطيسي عادة ما يكون السبب الرئيسي أو لاعتبارات اقتصادية. تكلفة تخزين الشريط هو نفس كمية البيانات المخزنة على القرص المطلوبة لسدس التكلفة وهذا هو السبب في أنك تقريبا يمكن لنظم الشريط العثور عليها في أي مكان لتخزين كميات كبيرة من البيانات. ولكن لأن الشريط قد اختفى تماما الآن من المنتجات الاستهلاكية، ومعظم الناس لا يعرفون أنه موجود، بل لعله أكثر لا أعرف التكنولوجيا تسجيل الشريط في السنوات الأخيرة تقدما كبيرا وسوف تستمر في القيام به في المستقبل المنظور التقدم.
كل هذا هو القول، وكان الشريط معنا لعقود من الزمن، وسوف تستمر في الوجود في العقود المقبلة. كيف يمكنني أن أكون على يقين من ذلك؟ قراءة في وسوف تعرف لماذا.
وكان الشريط قادرة على البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة، وهناك سبب جوهري: انها رخيصة. وعلاوة على ذلك، فقد أصبح أكثر وأكثر تكلفة. ولكن الوضع كان يمكن أن يكون الحال؟
قد تعتقد أنه إذا القدرة على وضع المزيد من البيانات إلى القرص الثابت يضعف، ثم استخدام نفس التكنولوجيا الأساسية ولكن الشريط السن هو الحال أيضا. والمثير للدهشة، فإن الواقع هو أن للشرائط، هذه القدرة الموسعة ويظهر أي علامات على التباطؤ. في الواقع، يجب أن تكون سعته التخزينية قادرة على الاستمرار في النمو لسنوات عديدة معدل النمو التاريخي لحوالي 33 سنويا، مما يعني أن كل ما يقرب من سنتين إلى ثلاث سنوات ومضاعفة سعة التخزين من الشريط. ويمكن اعتبار ذلك الشريط قانون مور.
بالنسبة لأولئك الذين لديهم للتعامل مع مشكلة الانفجار البيانات في ميزانية التخزين ليست عالية، وهذا هو الخبر السار. أن نفهم لماذا الشريط لا يزال لديه إمكانات كبيرة من القرص الصلب، والشريط والقرص الصلب يمكن التفكير في تطور جارية.
كلا الاعتماد على نفس الآليات المادية الأساسية لتخزين البيانات الرقمية. هم المسار الضيق المغناطيسي رقيقة قادرة على تخزين، والتحول بين الدولة القطبية المغناطيسية اثنين في الفيلم. يتم ترميز المعلومات على شكل سلسلة من البتات، حاضرا في نقطة معينة على طول المسار من خلال غياب تحويل قطب توزيع أو ممثلة. منذ 1950s، كانت مقدمة من الشريط المغناطيسي والشركات المصنعة القرص الثابت على حد سواء "أكثر كثافة وأسرع وأرخص" الشعار الذي تحث. والنتيجة هي تطوير كل من التكلفة (لكل جيجابايت القدرات اللازمة دولار) قد انخفضت بنسبة عدة أوامر من حجمها.
قد تكون كثافة تسجيل المغناطيسية للالركيزة على النمو الهائل للمعلومات في كل مليمتر مربع، مما يؤدي في القرص والشريط خفض التكاليف الثابتة. الكثافة المساحية (كثافة المساحي) هو كثافة تسجيل البيانات على طول المسارات وكثافة تتبع المنتج في الاتجاه الرأسي.
في المراحل المبكرة، وكثافة سطح الشريط يشبه القرص الثابت. ومع ذلك، فإن حجم السوق أكبر والإيرادات من مبيعات الصناديق القرص التي تم توفيرها من الصعب للR & D العمل على نطاق أوسع، الأمر الذي يجعل الشركات المصنعة القرص الثابت يمكن أن تحسن أكثر نشاطا وكثافة المساحي من القرص الثابت. ونتيجة لذلك، ارتفاع القدرات الصعبة الكثافة محرك المساحية حاليا حوالي 100 مرة من أحدث الشريط.
ومع ذلك، فإن الشريط لديه مساحة سطح أكبر المتاحة للتسجيل، ومعظم نظام متقدم في مربع شريط كاسيت من الآلة يستطيع استيعاب ما يصل إلى 15TB من البيانات - أكثر من أكبر سعة القرص الصلب سعة السوق. على الرغم من أن ما يقرب من الأجهزة تأخذ مساحة كبيرة، ولكن هو الصحيح.
تصوير: فيكتور برادو
الداخلية والخارجية: واستخدام الوقت التكنولوجيا الجديدة الخطي شريط المفتوحة (عفرتو) خرطوشة، التي تضم بكرة إلا بعد أن يتم إدراجها في النظام الشريط، والجرح الشريط تلقائيا على بكرة بنيت الإرسال.
بالطبع، بالإضافة إلى القدرة، وخصائص أداء محركات الأشرطة مختلفة جدا. طول الشريط في شريط كاسيت عادة مئات الأمتار، مما أدى إلى متوسط وقت وصول البيانات ما بين 50 و 60 ثانية، ومتوسط زمن الوصول إلى البيانات من القرص الثابت فقط 5-10 ميلي ثانية. ومع ذلك، من المستغرب أن معدل البيانات المكتوبة على الشريط مرتين مكتوبة إلى سرعة القرص وأكثر من ذلك.
في السنوات القليلة الماضية، وكثافة المساحي للبيانات على القرص الصلب لمعدل النمو من نحو 40 سنويا لإبطاء المتوسط التاريخي البالغ 10 إلى 15. أسباب لبعض الحقائق المادية الأساسية: لمزيد من البيانات، وتخصيص بعض الشيء يتطلب مساحة أصغر لكل سجل في منطقة معينة. وهذا بدوره من شأنه أن يضعف قوة يمكن الحصول عليها عند قراءة إشارة قليلا. إذا تم تخفيض إشارة أيضا في شدة، وسوف تختفي في طلاء بعض خصائص الضوضاء من الجسيمات المغناطيسية لأن الجسيمات المتولدة على القرص الثابت.
من خلال وجود هذه الجسيمات صغيرة، ضوضاء الخلفية يمكن أن تخفض. ومع ذلك، فإنه من الصعب للحد من الجزيئات المغناطيسية الى حجم معين دون المساس قدرتها على الحفاظ بطريقة مستقرة في الدولة المغناطيسية. في هذه الصناعة، ويسمى الحد الأدنى لحجم ممكن من التسجيل المغناطيسي حد مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic. وقد وصلت المصنعين القرص الثابت حجم الحد.
حتى وقت قريب، مثل القدرة على النمو البطيء للمستهلك ليست واضحة، وذلك لأن الشركات المصنعة القرص الثابت يمكن إضافة أكثر من قبل رئيس وسائل الإعلام في كل القرص الثابت في الحصول على تعويض، بحيث تعبئتها في نفس الحجم تحقيق سعة تخزين أعلى. ولكن الآن، مساحة أكبر وزيادة تكلفة من رؤساء والأقراص والمزايا المتاحة المصنعين القرص الصلب يمكن الحصول محدودة. أصبح تباطؤ واضح.
بعض التكنولوجيا المتقدمة هي تسمح القرص الثابت للخروج الحد مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic اليوم. وتشمل هذه المساعدة تسجيل حراريا المغناطيسي (والحمر) والميكروويف ساعد التسجيل المغناطيسي (ماعمر)، والذي يسمح باستخدام جسيمات أصغر، بحيث مساحة أصغر من القرص الممغنط ممكن. ومع ذلك، هذه الأساليب تزيد من التكلفة وجلب تحديات هندسية صعبة. وفقا لادعاءات الشركة المصنعة، حتى لو كانت هذه التقنيات نجحت في تطوير، أنها يمكن أن توفر أيضا قد تكون محدودة نمو القدرات. على سبيل المثال، قد أعلنت مؤخرا أنها ستبدأ شحن القرص الصلب في 2019 وتتوقع ماعمر ويسترن ديجيتال وقالت الشركة، تكنولوجيا ماعمر يمكن إلا أن يجعل القرص الصلب المساحي زادت كثافة بحوالي 15 سنويا.
في المقابل، أجهزة كثافة المساحي الشريط التخزين المستخدمة حاليا هي أقل بكثير من الحد مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic . ولذلك، فإن الشريط أيضا قانون مور يمكن أن تستمر لعشر سنوات أو أكثر، دون مواجهة العقبات التي تحول دون أساس المستوى المادي لهم.
ومع ذلك، فإن الشريط هو أيضا تقنية صعبة. ومن قابلية النقل، وهي الركيزة البوليمر رقيقة لا جامد الركيزة وسجلت في وقت واحد في ما يصل إلى 32 مسارات متوازية، عقبة كبيرة للمصمم. هذا ما كنت في فريق البحث IBM زيوريخ مختبر البحوث تحاول إيجاد أسباب لجعل التوسع المستمر لطريقة الشريط سعة (إما القرص باستخدام تكنولوجيا التكيف أو اختراع أساليب جديدة).
عام 2015، فوجي فوتو فيلم المحدودة وشركائنا تظهر معا باستخدام عمودي على جزيئات صغيرة جدا من الباريوم الفريت الشريط المغناطيسي، يمكن للبيانات الشريط تصل إلى أكثر من 12 أضعاف كثافة التسجيل للتكنولوجيا التجارية الحالية تمكن كثافة. في الآونة الأخيرة، لدينا مع شركات حلول الوسائط سوني تخزين أظهر حوالي 20 أضعاف كثافة المساحي حاليا معظم الشريط المغناطيسي المتطور للبيانات قياسية ممكن. إذا كنت تستطيع تسويق التكنولوجيا، ومن ثم قد تحتاج إلى شريط كاسيت عشرات أرشفة إنتاج كبير من البرامج التلفزيونية من جميع المواد الرقمية في المستقبل سوف تكون قادرة على انقاذ كان شريط واحد فقط إلى أسفل.
تصوير: ديفيد باركر / العلوم المصدر، حقوق النشر: IBM.
طوفان من البيانات: مكتبة حديثة يمكن أن تستوعب مئات PB، أطلقت في عام 1952 وIBM 726 (أدناه) يمكن تخزين سوى بضع ميغا بايت.
اننا حققنا الكثير من التقدم في مجال التكنولوجيا، وكان قادرا على تحقيق القدرة على التخزين من هذا الحجم. أولا، لقد تحسنت القدرة على القراءة والكتابة رئيس منقولة على طول المسارات ممدود على الشريط. في أحدث المسار التجريبي لدينا عرض ليست سوى حوالي 100 نانومتر.
ونحن أيضا قد خفضت البيانات قارئ - مسارات استشعار magnetoresistive لقراءة البيانات المسجلة - عرض تضييق الحالي من حجم ميكرون إلى مدى أقل من 50 نانومتر. ونتيجة لذلك، ونحن نستخدم مثل هذا القارئ الصغير للحصول على إشارة صاخبة جدا. نحن تعويض عن طريق زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء من المتوسط نفسها (والذي هو حجم واتجاه الجسيمات المغناطيسية وتكوينها، وهي وظيفة من نعومة السطح الأشرطة الممغنطة ونعومة). من أجل حل هذه المشكلة، ونحن قمنا بتحسين معالجة الإشارات ومخططات تصحيح الخطأ المعدات المستخدمة.
للتأكد من أن لدينا الجديد رقم النموذج المتوسطة من البيانات التي يمكن أن تبقى لمدة 10 سنوات، قمنا بتغيير طبيعة الحبوب المغناطيسية في طبقة التسجيل لجعله أكثر استقرارا. ومع ذلك، فإن هذا التغيير بحيث يصبح البيانات المسجلة أكثر صعوبة، بحيث استشعار الشريط العادي لا يستطيع بيانات موثوق الكتابة إلى وسائل الإعلام الجديدة. تحقيقا لهذه الغاية، استخدمنا رئيس الكتابة الخاصة التي تنتج مجال مغناطيسي أقوى بكثير من رؤساء التقليدية.
باستخدام هذه التقنيات، ونحن قادرون في نظام المختبر لدينا لقراءة وكتابة البيانات الخطية كثافة 818000 بت في البوصة (لأسباب تاريخية، والمهندسين الشريط حول العالم في بوصة قياس كثافة البيانات). مزيج 246200 مسارات لكل بوصة قادرة على التعامل مع التكنولوجيا الجديدة، لدينا جهاز النموذج يتحقق لكل بوصة مربعة المساحي كثافة 201 غيغابايت. لنفترض أن الكاسيت يمكن أن تستوعب 1140 م شريط طويل (سمك ضوء وسائل الإعلام الشريط جديدة نستخدم أقل من ذي قبل، وهذا هو افتراض معقول)، والذي يتوافق مع كثافة سطح واحد تصل إلى 330 تيرابايت سعة شريط كاسيت واحد. وهذا يعني أن تسجيل الشريط من البيانات يمكن ملء عربة مع مثل كثير القرص الثابت يمكن أن تعقد.
في عام 2015، وتحالف صناعة تخزين المعلومات (تتكون من هيوليت باكارد، IBM و Oracle و الكم عدة مجموعات بحثية أكاديمية وشارك في تأسيس المنظمة) أصدر "تخزين الدولي الشريط خارطة الطريق" (الدولية الشريط المغناطيسي التخزين)، ورقة يتوقع أن بحلول عام 2025، سوف المساحي تخزين الشريط الكثافة لكل بوصة مربعة تصل إلى 91 جيجابايت. ووفقا لهذا يستنتج الاتجاه، عام 2028، والمساحي تخزين الشريط الكثافة لكل بوصة مربعة أن يكون أكثر من 200 جيجابايت.
مهتما المؤلفين خارطة الطريق في مستقبل تخزين الشريط. ولكن لم يكن لديك ما يدعو للقلق لهم مفرطة في التفاؤل. أنا وزملائي في التجارب المختبرية التي أجريت أظهرت مؤخرا أن لكل بوصة مربعة المساحي كثافة 200 جيجابايت من الممكن تماما. لذلك، في رأيي، في السنوات العشر المقبلة على الأقل، الشريط تماما تأكد من مواكبة نمو القدرات.
في الواقع، قد تنتمي الشريط إلى آخر دفعة من تكنولوجيا المعلومات لا تزال تتبع قانون مور - على الأقل على مدى السنوات العشر القادمة، فإنه يمكن أن لا تزال تتبع هذا القانون. وهذا بدوره سوف يؤدي إلا إلى زيادة مزايا التكلفة من الشريط فيما يتعلق القرص الصلب وتقنيات التخزين الأخرى. لذلك، حتى ولو كنت قد نادرا ما نرى أنه خارج الفيلم بالأبيض والأسود، الشريط سوف لا تزال تلعب دورا هاما في السنوات القليلة المقبلة.
وسيتم نشر هذا المقال في النسخة المطبوعة سبتمبر 2018 من IEEE SPECTRUM، بعنوان "الشريط التخزين الجبال يعودون".
الكاتب مارك لانتس متقدمة مدير تكنولوجيا الشريط زيوريخ مختبر أبحاث آي بي إم.
مراجع :
جون غانتز، ديفيد Reinsel وUnviserse الرقمية في عام 2020 :. البيانات الكبيرة، أكبر الظلال الرقمية، وأكبر نمو في الشرق الأقصى - الولايات المتحدة الأمريكية Februry 2013. متوفر في https://www.emc.com/collateral/ المحلل-تقارير / states.pdf IDC-الرقمي الكون المتحدة.
المصدر: معهد IEEE لمهندسي الكهرباء والإلكترونيات
