`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Bell Labs: еще один шаг к голографической памяти

0 
 

Как известно, в последнее время основные гранды индустрии средств хранения данных прилагают титанические усилия к тому, чтобы придумать замену винчестерной технологии, уже подходящей к своему пределу. По всей видимости, очередной прорыв может произойти только при условии использования оптических технологий, но задача во многом усложняется и тем, что необходимо предложить нечто такое, что не требовало бы огромных инвестиций в создание нового производства. По этому пути идет Seagate, год назад купившая компанию Quinta, а ее технология OAW, которая, по сути, очень близка к уже используемой в современных жестких дисках, за счет некоторых инноваций позволяет повысить емкость в десятки, а то и сотни раз. Приблизительно в этом же направлении движется Quantum, инвестирующая в TeraStor. Однако на этом фоне поистине революционной можно назвать технологию голографической памяти, о которой и пойдет речь в предлагаемой вашему вниманию статье.

Конечно, есть и другие, куда более экзотические идеи, например идея молекулярной памяти (о перспективных разработках в сфере компьютерных технологий мы писали еще в 1996 г.), но именно эта технология, пожалуй, находится ближе всего к воплощению в реальных продуктах.

Трехмерная голография делает возможным создание носителей с очень высокой плотностью записи, поскольку в ней несколько страниц с данными могут быть заключены в один и тот же объем. Кроме того, поскольку информация сохраняется и считывается параллельно, можно достичь очень высокой скорости передачи данных и, в отдельных случаях, высокой скорости произвольного доступа. И наконец, главное преимущество: в устройствах такого типа практически отсутствуют механические компоненты, ну, по меньшей мере, шпиндели с гигантским числом оборотов. А это гарантирует не только быстрый доступ к данным, меньшую вероятность сбоев, но и более низкое потребление электроэнергии. Сегодня жесткий диск — один из наиболее энергоемких компонентов компьютера.

 еще один шаг к голографической памяти

Работы над системами голографической памяти ведутся уже очень давно, с конца 60-х годов, и в них принимали участие такие гиганты индустрии, как Rockwell, GTE и IBM. Однако к созданию конкретных продуктов ученые подошли совсем недавно, и сделано это было после четырехлетних разработок в лабораториях Bell Labs, которые принадлежат компании Lucent. Итак, обо всем по порядку.

Сначала напомним вкратце, что представляет собой технология голографической памяти. В процессе записи информация кодируется с использованием кода контроля за ошибками и кодом канала и поступает на оптическую систему в виде страниц двоичных данных, которые формируются с помощью устройства, называемого пространственным световым модулятором (ПСМ). ПСМ состоит из большого числа пикселов, способных пропускать или блокировать свет (двоичная единица или ноль), т. е. представляющих собой отдельные биты. Модулированный ПСМ пучок интерферирует с когерентным опорным, и результирующая интерференционная картина записывается на носитель. Для чтения данных с полученной таким образом голограммы необходим опорный пучок, в точности соответствующий тому, что использовался для записи. Восстановленные биты информации могут восприниматься любым многоэлементным детектором, например камерой, использующей технологию CCD. В завершение процесса считывания происходит извлечение исходных данных, опять же с использованием кода контроля за ошибками и кода канала.

Теперь, собственно, об особенностях технологии голографической памяти. Упоминавшаяся выше процедура заключения нескольких страниц с данными в один и тот же объем называется мультиплексированием. Традиционно используются следующие методы мультиплексирования: по углу падения опорного пучка, по длине волны и по фазе, но, к сожалению, они требуют сложных оптических систем и толстых (толщиной в несколько миллиметров) носителей, что делает их непригодными для коммерческого применения, по крайней мере, в сфере обработки информации.

По-видимому, именно это подтолкнуло разработчиков Bell Labs к поиску новых схем, в результате чего недавно были изобретены три новых метода мультиплексирования: сдвиговое, апертурное и корреляционное, основанные на использовании изменения положения носителя относительно световых пучков. При этом сдвиговое и апертурное мультиплексирование используют сферический опорный пучок, а корреляционное — пучок еще более сложной формы. Кроме того, поскольку при корреляционном и сдвиговом мультиплексировании задействованы механически движущиеся элементы, время доступа при их применении будет примерно таким же, как и у обычных оптических дисков. Bell Labs удалось построить экспериментальный носитель на основе ниобата лития, использующий технику корреляционного мультиплексирования, с плотностью записи около 226 Gb на квадратный дюйм.

Другой сложностью, возникшей на пути создания устройств голографической памяти, стал поиск подходящего материала для носителя. Большинство исследований в области голографии проводились с использованием фотореактивных материалов, главным образом, упоминавшегося выше ниобата лития, однако если они годятся для записи голографических изображений ювелирных украшений, то этого никак нельзя сказать в отношении записи информации, да еще в коммерческих устройствах: они дороги, имеют слабую чувствительность и ограниченный динамический диапазон.

В Bell Labs был разработан новый класс фотополимерных материалов, обладающих неплохими перспективами с точки зрения коммерческого применения. Фотополимеры представляют собой вещества, в которых под действием света происходят необратимые изменения, выражающиеся в флуктуациях состава и плотности. Созданные в Bell Labs материалы имеют более продолжительный жизненный цикл (в плане хранения записанной на них информации) и устойчивы к воздействию температур, а также отличаются улучшенными оптическими характеристиками, в общем, подходят для однократной записи данных (WORM).

 еще один шаг к голографической памяти

Ну и наконец, еще одна проблема — сложность используемой оптической системы. Так, для голографической памяти не годятся светодиоды на базе полупроводниковых лазеров, применяемые в традиционных оптических устройствах (скажем, дисководах CD-ROM или DVD), поскольку они обладают недостаточной мощностью и дают пучок с высокой (около 30%) расходимостью. Здесь необходим мощный лазер, дающий параллельный пучок. То же самое можно сказать и о пространственных световых модуляторах: до недавнего времени не было ни одного подобного устройства, которое можно было бы применять в системах голографической памяти.

Однако времена меняются, и сегодня уже стали доступными недорогие твердотельные лазеры, появилась микроэлектромеханическая технология (MEM — MicroElectricalMechanical, устройства на ее основе представляют собой массивы микрозеркал размером порядка 17 мкм), как нельзя лучше подходящая на роль ПСМ, и т.д.

В общем, базовые элементы технологии голографической памяти уже достаточно усовершенствованы, а вспомогательные вообще являются коммерчески доступными, причем массовость спроса на них способствует их удешевлению и повышению надежности. Осталось только объединить все вместе, и, возможно, скоро это будет сделано. Своей целью в Bell Labs видят создание устройства голографической памяти со скоростью чтения информации 30–50 МВps, имеющего форм-фактор 5,25 дюйма, при этом емкость картриджа (диска) составит 125 GB. По оценкам специалистов, стоимость одного носителя не превысит $10 (интересно, а сколько будет стоить сам дисковод?). О сроках появления первых коммерческих образцов пока ничего не сообщается, но учитывая авторитет Bell Labs и ту мощь в виде Lucent, которая за ней стоит, можно не сомневаться в том, что такие продукты появятся уже в обозримом будущем.


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT