تطوير محركات الأقراص تواجه مشكلة، ولكن الشريط كان الحصول على أفضل وفرص أفضل

ليس هناك شك في أن أحدث الأبحاث في مجال الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات الكبيرة يوفر آلية قوية لتحليل ومعالجة المشاريع، ويمكن أن تساعد الشركات تخزين المعلومات حول مختلف جوانب أعمالها يمكن قياس. الآن، تتطلب اللوائح المالية المنظمات إلى الاحتفاظ أطول وقت التسجيل مما كانت عليه في الماضي. لذلك، الشركات والمؤسسات تتطلب المزيد والمزيد من البيانات المسجلة.

وقد أظهرت الدراسات أن زيادة 30-40 سنويا كمية من سجلات البيانات. في نفس الوقت، أكثر من معدل نمو سعة تخزين القرص الثابت لمدة تقل عن نصف سرعة. لحسن الحظ، معظم المعلومات لا تحتاج إلى الوصول على الفور. لوضع من هذا القبيل، والشريط هو الحل الأمثل.

حقا؟ الشريط؟ الفكرة قد تجعلك تفكر في بكرة، هذه بكرات في مثل مكتب مجموعة أو الدكتور سترينجغلوف هذا الفيلم القديم، وتناوب المقبل في مجموعة ضخمة. لذا، يمكننا أن نبهت بسرعة: الشريط تختفي أبدا!

في الواقع، فإن معظم البيانات في العالم لا يزال على شريط الفيديو، بما في ذلك البيانات العلمية الأساسية، مثل علم الفلك الراديوي وفيزياء الجسيمات، المعلومات للتراث والمحفوظات الوطنية، والأفلام، بنوك المعلومات والبيانات والتأمين، والتنقيب عن النفط وغيرها من المعلومات. حتى أن هناك مجموعة من الناس (وأنا من بينهم، في مواد العلوم، تلقى الهندسة أو الفيزياء المجالات البحثية التدريب المنهجي)، مهمتهم هي مستمرة لتحسين تخزين الشريط المغناطيسي.

وكانت أشرطة حول لفترة طويلة، نعم، ولكن الأمر لم يتوقف تطور التكنولوجيا. على العكس من ذلك، مثل القرص الصلب والترانزستورات، مثل تطوير الشريط حققنا تقدما هائلا على مدى العقود القليلة الماضية.

والواقع أن الشريط لا يمكن أن توفر ذاكرة أشباه الموصلات مثل القرص الثابت أو سرعة الوصول بسرعة. ومع ذلك، فإن العديد من مزايا هذه الوسيلة. أولا، أكثر كفاءة في استخدام الطاقة تخزين الشريط: بمجرد الانتهاء من تسجيل جميع خراطيش البيانات ستكون هادئة على مكتبة فتحة الشريط، لا تستهلك أي طاقة. الشريط هو أيضا موثوق بها للغاية، وانخفاض معدل الخطأ القرص الثابت من 4-5 درجات. الشريط هو آمن جدا، مع إضافية مدمجة في أمن تشفير الحيوية التي تقدمها المتوسطة نفسها. بعد كل شيء، إذا لم يتم تثبيت الشريط في محرك الأقراص، التي لا يمكن الوصول إليها أو بيانات تعديل. في عرض يستمر الهجوم الشبكة بسبب معدل سرقة البيانات في النمو، وهذه ميزة جذابة بشكل خاص.

يوفر خصائص حاليا من الشريط أيضا خط إضافي للدفاع عن البرنامج المعيب. على سبيل المثال، في عام 2011، في عيب تحديث البرامج أدت إلى Google يحذف حفظها عن طريق الخطأ حوالي 40،000 حساب Gmail البريد الإلكتروني. على الرغم من أن تخزين نسخ متعددة من البيانات في مراكز بيانات متعددة القرص الصلب، ولكن لا يزال حدثت هذه الخسارة. لحسن الحظ، فإن البيانات المسجلة على الشريط، وجوجل قد النهاية استعادة جميع البيانات المفقودة من النسخ الاحتياطي.

2011 الحدث جوجل هي واحدة من الحالات سحابة مقدمي الخدمات الكشف عن استخدام الشريط للمرة الأولى للعمل. في الآونة الأخيرة، وكشف مايكروسوفت تخزين المحفوظات لها أزور باستخدام IBM تخزين الشريط الأجهزة الحقائق.

ومع ذلك، فإن السبب الرئيسي الشركات تستخدم الشريط المغناطيسي هو عادة منخفضة التكلفة. مطلوب تكاليف التخزين الشريط لدفع نفس المبلغ للحفاظ على سدس تكلفة البيانات على القرص، وهذا هو السبب كنت تقريبا تسبب الشريط يمكن العثور عليها في أي مكان لتخزين كميات كبيرة من البيانات. ومع ذلك، نظرا إلى الشريط الآن اختفت تماما من المنتجات الاستهلاكية، ومعظم الناس لا يعرفون انه هناك، ناهيك عن التقدم الهائل الذي أحرز في تكنولوجيا تسجيل الشريط في السنوات الأخيرة، وسوف تستمر في التطور في المستقبل المنظور.

كل هذا هو القول كان الشريط حول لعقود، وسوف تستمر في الوجود في العقود المقبلة. كيف يمكنني أن أكون على يقين من ذلك؟ الحفاظ على القراءة.

هناك سبب أساسي لشريط سوف تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة: أنها رخيصة. وكان قد تم أصبحت أكثر وأكثر تكلفة. ولكن الحال دائما؟

قد تتوقع، والقدرة على نقل المزيد من البيانات إذا تم إدخال القرص في الحد من الفقر، ثم استخدام نفس التكنولوجيا الأساسية ولكن الشريط الأكبر سنا كذلك. والمثير للدهشة، لالأشرطة، وبهذه الصفة ويظهر أي علامات على التباطؤ الموسعة. في الواقع، في الماضي، ينبغي أن يكون بمعدل حوالي 33 سنويا للحفاظ على النمو المطرد لسنوات عديدة، مما يعني أنك يمكن أن نتوقع تقريبا كل 2-3 سنوات وزيادة القدرة الضعف. يمكنك أيضا أن نفكر في الأمر على النحو الشريط قانون مور.

بالنسبة لأولئك الذين لديهم للتعامل مع ميزانية محدودة للتخزين، والنمو الهائل من البيانات، وهذا هو الخبر السار. أن نفهم لماذا الشريط لا يزال لديه إمكانات نمو كبيرة بالنسبة إلى محرك القرص الثابت، والنظر في الشريط التنمية والأقراص الصلبة.

كلا الاعتماد على نفس الآليات المادية الأساسية لتخزين البيانات الرقمية. وهي تفعل ذلك في شكل مسار ضيق المغناطيسي رقيقة، حيث الأقطاب المغنطيسية التبديل بين الدولتين. يتم ترميز هذه المعلومات على شكل سلسلة من البتات الرمز، ممثلة في وجود أو عدم وجود انتقال القطب عند نقطة معينة على طول المسار. منذ إدخال الشريط المغناطيسي والأقراص الصلبة في 1950s، وقد تم تصنيع كل من "أكثر كثافة وأسرع وأرخص" تعويذة مدفوعة. لذلك، انخفض كل من التكلفة لكل حساب سعة جيجابايت من حيث الحجم.

يمكن تسجيلها يتم تخفيض هذه التكاليف المعلومات مؤشر كثافة على ركيزة المغناطيسي في النتائج زيادة مليمتر مربع. كثافة تسجيل سطح الكثافة على طول كثافة مسار البيانات ونتاج القضبان في الاتجاه الرأسي.

كثافة المساحي في وقت مبكر، الشريط المغناطيسي والقرص الثابت محركات متشابهة. ولكن حجم أكبر من السوق والمبيعات من القرص الثابت في صندوق للبحث واسعة النطاق وأعمال التطوير، الأمر الذي يجعل الشركات المصنعة للتوسع أكثر عدوانية نطاق واسع. ولذلك، فإن سطح الحالي للسعة كبيرة من محركات الأقراص الصلبة كثافة حوالي 100 مرة أحدث محرك الشريط.

ولكن نظرا لمنطقتهم سطح أكبر المتاحة للتسجيل، وبالتالي فإن النظام الأكثر تقدما المتاحة الشريط 15 TB أعلى من أعلى سعة القرص الصلب سعة خرطوشة الأصلي. حتى لو تشغل كلا الجهازين تقريبا نفس الفضاء، كذلك.

الشريط: خطي الحديثة الشريط المفتوحة (عفرتو) مكونات خرطوشة الشريط بكرة واحدة. بعد إدراج الكاسيت، وبنيت الكاسيت تلقائيا في آلية محرك بكرة.

بالإضافة إلى القدرات وخصائص الأداء من الشريط مختلفة ومحركات الأقراص الصلبة. الكاسيت الشريط --- --- مئات الأمتار يتسبب عادة متوسط وقت وصول البيانات من 50-60 ثانية، في حين أن متوسط وقت وصول 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، فإن البيانات على القرص الصلب المساحي كثافة التحجيم من المتوسط التاريخي البالغ نحو 40 سنويا لإبطاء إلى ما بين 10-15. والسبب بعض النظريات الفيزيائية: لتسجيل المزيد من البيانات في منطقة معينة، تحتاج إلى تعيين منطقة صغيرة لكل قليلا. وهذا بدوره سوف يقلل من إشارة يمكن أن تحصل على القراءة. إذا قمت بتقليل إشارة كثيرا، لأنها سوف تنتج الخصائص ضجيج محبب المغلفة مع الجسيمات المغناطيسية على القرص.

عن طريق الحد من هذه الجزيئات يمكن أن تقلل من الضوضاء في الخلفية. ومع ذلك، فإنه من الصعب للحد من الجزيئات المغناطيسية الى حجم معين دون المساس قدرتها على الحفاظ بطريقة مستقرة في الدولة المغناطيسية. ويسمى الحد الأدنى لحجم التسجيل المغناطيسي حد مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic في الأعمال التجارية. تتقن الشركات المصنعة القرص هذه التكنولوجيا.

حتى وقت قريب، وهذه التكنولوجيا تجعل من عنق الزجاجة القرص تباطؤ زخم الاستهلاك ليست واضحة، وذلك لأن الشركة المصنعة للمحرك الأقراص يمكن أن يكون الرأس وذلك بإضافة المزيد من الأقراص إلى كل خلية للتعويض عن الضعف، من أجل تحقيق المزيد في حزمة بنفس الحجم قدرة عالية. ومع ذلك، فإن تكلفة المساحة المتاحة وإضافة المزيد من الرؤوس والأقراص المحظورة محرك الصانع الأرباح، ووكان الزيادة في التكاليف واضح.

ويجري تطوير بعض التقنيات يمكن أن تجعل يتم توسيع محرك الأقراص الثابتة خارج حدود مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic اليوم، بما في ذلك الحرارة ساعد التسجيل المغناطيسي (والحمر) والميكروويف ساعد التسجيل المغناطيسي (ماعمر)، هذه التقنيات يمكن أن تستخدم من جسيمات أصغر، مما يسمح للقرص أصغر وممغنط المنطقة. ومع ذلك، هذه الأساليب تزيد من التكاليف ويدخل التحديات الشائكة الهندسة. حتى لو كانت ناجحة، وفقا لبيان الشركة الصانعة، لأنها توفر توسع من المرجح أن يظل محدودا. على سبيل المثال، ويسترن ديجيتال (الغربية كورب الرقمية) قد أعلنت مؤخرا أنها ستبدأ ماعمر الشحن الصعب في 2019، فإن تكنولوجيا تمكن من المتوقع أن يرتفع بنحو 15 سنويا كثافة المساحي.

في المقابل، وأجهزة التخزين الشريط هي حاليا أقل بكثير من الحد مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic من كثافة سطح العمل. لذلك، يمكن القانون الشريط مور تستمر لعشر سنوات أو أكثر، دون مواجهة هذه العقبات الفيزياء الأساسية.

الشريط هو تقنية صعبة. ومن قابلية النقل، ركيزة رقيقة البوليمر بدلا من القرص جامدة، ما يصل إلى 32 مسارات متوازية في حين تسجيل، حتى أن مصممي تواجه عقبات كبيرة. هذا هو السبب في أنني حيث IBM البحوث على رحلات زيوريخ فريق مختبر الأبحاث وتحاول أن تجد طرق يمكن أن يتحقق عن طريق ضبط التوسع المستمر لتكنولوجيا محرك الأشرطة أو وسائل جديدة الاختراع.

عام 2015، جنبا إلى جنب، من خلال استخدام شريط عمودي على اتجاه جزيئات صغيرة جدا من الباريوم الفريت، يمكن تسجيل البيانات لتحسين شركتنا وفوجي فيلم الشركاء لأكثر من 12 مرات من تكنولوجيا الأعمال كثافة قابلة للتحقيق اليوم. مؤخرا، ونحن حلها أيضا مع برنامج التعاون سائل الإعلام سوني تخزين، ونحن لشرح الاحتمالات في تسجيل البيانات كثافة المساحي، وكثافة هو 20 مرات من الأكثر تقدما في عدد محرك الشريط. والراجح من هذا، إذا تسويق هذه التكنولوجيا، وحتى الآن أكثر من اثنتي عشرة خراطيش قد تحتاج إلى أرشفة جميع المكونات الرقمية من استوديو الفيلم، سوف تكون قادرة على استخدام هذه التقنيات لدمج جميع المعلومات على شريط واحد.

من أجل تحقيق هذا المستوى من التوسع، ونحن بحاجة إلى سلسلة من الدعم الفني المتقدم. أولا، نحن بحاجة إلى تحسين القدرة على القراءة والكتابة رؤساء على المسار الشريط ممدود لمتابعة، في أحدث مظاهرة لدينا، المسار ليست سوى حوالي 100 نانومتر.

يجب علينا أيضا أن يقلل من عرض البيانات قارئ ---- استشعار magnetoresistive لقراءة الظهر مسارات البيانات المسجلة --- حجم أقل من 50 نانومتر إلى ميكرومتر عنها الحالي. وبالتالي فإن النتائج يؤدي إلى أن نستخدم سوى القليل من إشارة القارئ التقطت صاخبة جدا. نحن بحاجة إلى أن التعويض عن طريق زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء المتأصلة في المتوسط، والذي هو حجم واتجاه الجسيمات المغناطيسية وتكوينها ومهامها نعومة وسلاسة سطح الشريط. وبالإضافة إلى ذلك، نحن بحاجة إلى تحسين معالجة الإشارات وتصحيح الخطأ مخطط العاملين في الجهاز.

للتأكد من أن لدينا المتوسطة نموذج جديد قادر على الاحتفاظ البيانات المسجلة على مدى عقود، ولقد تغيرت طبيعة الجزيئات المغناطيسية في طبقة التسجيل، لجعله أكثر استقرارا. ومع ذلك، فإن هذا التغيير بحيث يصبح تسجيل البيانات أكثر صعوبة، بحيث استشعار الشريط العادي لا يمكن كتابة موثوق وسائل الإعلام الجديدة. لذلك، ونحن نستخدم رئيس الكتابة الخاصة، ويمكن أن تنتج مجال مغناطيسي أقوى بكثير من رؤساء التقليدية.

مزيج من هذه التقنيات، ونحن قادرون على القراءة والكتابة البيانات إلى الكثافة الخطية من 818000 بت لكل بوصة في نظام مختبرنا. (لأسباب تاريخية، والمهندسين الشريط حول العالم في بوصة قياس كثافة البيانات.) جنبا إلى جنب مع التكنولوجيا الجديدة يمكن التعامل مع 246200 مسارات لكل بوصة، وكثافة سطح وحدة النموذج لدينا تصل إلى 201 غيغابايت لكل بوصة مربعة. لنفترض أن الشريط خرطوشة يمكن أن تستوعب 1140 متر --- هذا ليس سوى افتراض معقول، بناء على سمك وسائل الإعلام الشريط الجديدة التي نستخدمها للحد من كثافة سطح ---- تصل إلى 330 TB الموافق قدرة خرطوشة الحبر. وهذا يعني أن خرطوشة الشريط واحدة يمكن تسجيل أكثر من عربة مليئة نفس البيانات على القرص الصلب.

عام 2015، بما في ذلك هيوليت باكارد، IBM، أوراكل، والتحالف الكم، بما في ذلك صناعة تخزين المعلومات والمجموعات البحثية الأكاديمية أصدرت سلسلة من ما يسمى ب "خارطة طريق تخزين الشريط الدولية". وتوقع التوقعات أنه بحلول عام 2025، المساحي تخزين الشريط الكثافة لكل بوصة مربعة سيصل إلى 91 جيجابايت. وفقا لاتجاهات نستنتج، من خلال 2028، وسوف يتجاوز لكل بوصة مربعة 200 جيجابايت.

واضعو خارطة الطريق متفائلة جدا حول مستقبل تخزين الشريط. ولكن لم يكن لديك ما يدعو للقلق لهم مفرطة في التفاؤل. وأظهرت التجارب المعملية أنا وزملائي أجريت مؤخرا أن 200 جيجابايت لكل بوصة مربعة من الممكن تماما. لذلك، في رأيي، للحفاظ على الشريط حول جدوى المستقبل في السنوات لا يقل عن عشرة من النمو، ونحن متأكدون جدا من.

في الواقع، قد يكون شريط آخر واحد لمتابعة قانون مور من التوسع في تكنولوجيا المعلومات. في العقد المقبل، إن لم يكن بعده، ولكن أيضا للحفاظ على هذه التكنولوجيا. وهذا بدوره سيزيد من ميزة التكلفة فقط من استمرارية الشريط نسبة إلى محركات الأقراص الصلبة وتقنيات التخزين الأخرى. لذلك، حتى ولو كنت قد نادرا ما نرى أنه خارج الفيلم بالأبيض والأسود، وسوف تستمر في الوجود الشريط في السنوات المقبلة.

الرابط الأصلي:

https://spectrum.ieee.org/computing/hardware/why-the-future-of-data-storage-is-still-magnetic-tape

المترجم مقدمة:

تشى هونغ، 17 عاما من الخبرة في مجال تكنولوجيا المعلومات. وقد شارك في الحوسبة السحابية وغيرها من المعلومات ذات الصلة أعمال البحث والتطوير في NTT البيانات، وأوراكل، وتلاحظ الوسطى النعناع مجموعة الصين للاتصالات سحابة الحوسبة فرع. حقوق التأليف والنشر البرمجيات المملوكة بشكل مستقل. يعمل حاليا في الصحافة صناعة الإلكترونيات.