Eine Vorschau auf zukünftige Festplatten

Eine neue Art von Datenspeichertechnologie, genannt Phase-Change-Speicher, hat sich als geeignet erwiesen, einige Datentypen schneller zu schreiben als herkömmlicher Flash-basierter Speicher. Für die Tests wurde eine Festplatte verwendet, die auf Prototypen von Phasenwechselspeicherchips basiert.

Schneller Zugriff: Dieser Festplatten-Prototyp, der mit Phasenwechsel-Speicherchips hergestellt wurde, kann einige Daten schneller lesen als eine kommerzielle Flash-Festplatte.

Festplatten, die auf Solid-State-Flash-Speicherchips basieren, werden zunehmend in Computern und Servern verwendet, da sie schneller arbeiten als herkömmliche magnetische Festplatten. Die Leistung des experimentellen Phasenwechsel-Festplattenlaufwerks, das von Forschern der University of California San Diego entwickelt wurde, deutet darauf hin, dass es nicht mehr lange dauern wird, bis diese Technologie in der Lage sein wird, Computergeräten einen weiteren Geschwindigkeitsschub zu verleihen.

Der von den Forschern erstellte Prototyp ist der erste, der die Leistung eines Phasenwechselspeicherchips, der in einem Plattenlaufwerk arbeitet, öffentlich bewertet. Mehrere Halbleiterunternehmen arbeiten an Phase-Change-Chips, haben jedoch keine Informationen über damit gebaute Speichergeräte veröffentlicht.

Phase-Change-Chips sind noch nicht ganz bereit für die Hauptsendezeit, aber wenn sich die Technologie weiterentwickelt, werden [Solid State Drives] in den nächsten Jahren so aussehen, sagt Steve Swanson , der den Prototyp gebaut hat, bekannt als Onyx , mit Kollegen. Es hatte eine Datenkapazität von acht Gigabyte und ging Kopf-an-Kopf mit dem, was Swanson als High-End-80-GB-Flash-Laufwerk bezeichnet, das für den Einsatz in Servern entwickelt wurde.

Wenn es darum ging, kleine Datenblöcke in der Größenordnung von Kilobytes zu schreiben, war Onyx zwischen 70 und 120 Prozent schneller als das kommerzielle Laufwerk. Gleichzeitig hat der Prototyp den Prozessor des Computers, der ihn verwendet, deutlich weniger rechenbelastet. Es war auch beim Lesen von Daten viel schneller als das Flash-Laufwerk, wenn auf Datenblöcke jeder Größe zugegriffen wurde. Die Art von großen Volumen, kleinen Lese- und Schreibmustern, die Onyx hervorbrachte, sind ein Markenzeichen für die Art von Berechnungen, die bei der Analyse sozialer Netzwerke wie denen von Twitter verwendet werden, sagt Swanson. Onyx war jedoch beim Schreiben größerer Datenmengen viel langsamer als sein kommerziell etablierter Konkurrent.

Onyx wurde mit Prototyp-Phasenwechselchips von gebaut Mikron , ein Unternehmen, das an der Kommerzialisierung der Technologie arbeitet. Die Chips speichern Daten in einer Art Glas und verwenden kleine Hitzestöße, um Abschnitte des Materials zwischen zwei verschiedenen Zuständen oder Phasen umzuschalten, die digitale Einsen und Nullen darstellen. In der einen Phase sind die Atome des Glases in einem geordneten Kristallgitter angeordnet, in der anderen haben sie eine amorphe, desorganisierte Anordnung.

Die Leistung von Onyx entspringt dem viel einfacheren Prozess des Schreibens von Daten auf einen Phasenwechselchip im Vergleich zu einem Flash-Chip, der Daten als elektrische Ladungsinseln auf Halbleiterstücken speichert, sagt Swanson. Flash-Chips können einzelne Informationsbits – Einsen oder Nullen – nicht bei Bedarf neu schreiben. Stattdessen müssen sie Daten in Seiten einer festen Größe löschen und dann zurückgehen, um die gewünschten Daten einzuprogrammieren. Das begrenzt die Geschwindigkeit der Technologie. Es erfordert ein Flash-Speichergerät, damit die Software ein kleines Protokoll führt, während sie mitgeht, welche Daten korrekt sind, sagt Swanson. Mit dem Phasenwechselspeicher können Sie einfach beliebig umschreiben, was Sie brauchen.

Sudhanva Gurumurthi , der Computerarchitektur an der Virginia Tech erforscht, sagt, dass das San Diego-Projekt eine wertvolle Demonstration der wahren Fähigkeiten von Phase-Change-Speicherchips ist. Viele Forschungen haben simuliert, wie sie funktionieren würden, aber dies gibt Einblicke in die Komplexität, die eine Simulation nicht erfassen kann, sagt er. Aber es wird der Preis der Technologie sein, der darüber entscheidet, wann sie zu einer wettbewerbsfähigen Technologie wird, sagt Gurumurthi.

Gurumurthis Forschung legt nahe, dass die neue Technologie durch die Verwendung von Phasenwechselspeicher in Kombination mit Flash-Speicher früher auf den Markt kommen könnte, als sie billig genug ist, um in dedizierten Laufwerken verwendet zu werden. Simulationen zeigten, dass das Hinzufügen eines kleinen Puffers mit Phasenwechselspeicher zu einem Flash-basierten Laufwerk das Schreiben kleiner Datenmengen vereinfachen könnte, die Art von Operation, bei der Flash am wenigsten gut funktioniert. Wir haben festgestellt, dass es die Leistung erheblich verbessert, sagt Gurumurthi. Dies könnte ausreichen, um die Kosten für das Hinzufügen einer kleinen Menge an Phasenwechselspeicher auszugleichen.

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