اول
کمی تامل کنید، اندکی به حافظه میانمدت خود رجوع کرده و امکاناتی که توسط کامپیوتر در ابتدای هزاره سوم میلادی در اختیار عامه مردمان قرار داشت، به یاد بیاورید. شش سال پیش ظرفیت حافظهای که روی بسیاری از مادربردهای خانگی و اداری نصب شده بود از 16 مگابایت تجاوز نمیکرد. 600 مگابایت برای ظرفیت هارددیسکها رویایی بهنظر میرسید. اوضاع کارتهای گرافیکی نیز روشنتر از روز بود و چهار مگابایت برترین ظرفیتی بود که توسط کارتهای گرافیکی Trident در اختیار بشریت قرار گرفته بود. ظرفیت تنها تفاوت سیستمهای ذخیرهسازی آن روزگار با شرایط کنونی نیست، بلکه افزایش سرعت تبادل اطلاعات، افزایش سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی این قطعات، ارتقای کیفیت و امنیت اطلاعات ذخیره شده نیز از دیگر تفاوتهای سیستمهای ذخیرهسازی در این زمانهها خواهد بود. به موارد گفته شده، تنوع گونههای مختلف ذخیرهسازها را نیز اضافه کنید. فکر میکنم با خواندن این چند خط شرایط آن روزگار را به یاد آورده باشید.
دوم
در حال حاضر علاوه بر افزایش ظرفیت و انواع سرعتها در تمامی سیستمهای ذخیرهسازی، استفادههای جدیدی نیز در این عرصه مطرح شده است. استفادههای ترکیبی از انواع سیستمهای ذخیرهسازی در حال حاضر رواج فراوانی داشته است. مشکل اینجا بود که سیستمهای ذخیرهسازی با تناسبهای متفاوت رشد کردند. بهعنوان مثال سرعت تبادل اطلاعات در قطعات حافظه RAM جهش فوقالعادهای نسبت به قابلیتهای خواندن و نوشتن در هارددیسکها داشته است. سازندگان هارددیسک برای جلوگیری از ایجاد وقفه و بروز مشکل در تبادل و ثبت اطلاعات راهکار جدیدی را انتخاب و پیادهسازی کردند. استفاده از چیپ 512 کیلوبایتی حافظه در مدار داخلی هارددیسکها تحت عنوان بافر بهسرعت رواج یافت. متناسب با افزایش مستمر ظرفیت هارددیسکها، اندازه این بافرها نیز از 512 کیلوبایت تا دو مگابایت افزایش یافت. تکنولوژیها و دستاوردهای جدید در این حوزه موجب شد تا ظرفیتها در تمام گونهها بهسرعت افزایش یابند. بههمین دلیل و متناسب با ظرفیتهای مختلف، بافرهای گوناگونی برای هارددیسکها معرفی شد. هماکنون بافرهای هشت مگابایتی در تمام مدلهای 80 تا 200 گیگابایتی مورد استفاده قرار گرفتهاند. در مدلهای بالاتر از بافرهای 16 مگابایتی و در آیندهای نزدیک از بافرهای 32 مگابایتی استفاده خواهد شد. در آن سوی این میدان ورود گونهای جدید از نسل حافظهها با نام Flash شرایط جدید و استفادههای متنوعی را بهوجود آورده است. توسعه دستگاههای قابل حمل موجب توسعه گونههای مختلفی از هارددیسکها در اندازههای 5/3 اینچ، 5/2 اینچ، 8/1 اینچ و یک اینچی شده و این استفادهها در حال حاضر در انواع دستگاهها و تجهیزات کنونی موجود در بازار محسوس است.
سوم
کارشناسان دنیای IT بارها اعلام کردهاند که صنعت نرمافزار توانایی استفاده از تمامی قابلیتهای کنونی دنیای سختافزار را ندارند و بیشتر این قابلیتها را به هدر دادهاند. بارها اعلام شده است که حرکت هماهنگ دو صنعت نرمافزار و سختافزار مثمرثمر خواهد بود و هنگامی که یکی از این دو صنعت در مقابل قرار گیرند اختلالات متعددی در بازار و تجهیزات موجود ایجاد خواهد شد. بهعنوان مثال شرکت Intel تکنولوژی Hyper Threading را همراه با پردازندههای Pentium4 خود معرفی کرد، اما بسیاری از شرکتهای بزرگ تولیدکننده نرمافزار مانند Adobe و Microsoft هیچ تمهیدی برای استفاده از آن به کار نبستند. این مورد بار دیگر در هنگام ارایه سیستم پردازش 64 بیتی توسط AMD در پردازندههای Athlon64نمود پیدا کرد. البته Microsoft نمونهای از سیستمعامل 64 بیتی را برای این پردازندهها ارایه کرد که بهدلیل داشتن اشکالات بسیار فراموش شد. اینگونه گفته میشود که Microsoft سیستمعامل 64 بیتی Windows XP را برای آزمایش قابلیتهای 64 بیتی سیستمعامل بعدی خود (ویستا) وارد این عرصه کرد و نتیجه لازم را گرفت.
چهارم
سیستمعامل ویستای Microsoft نیازمند حداقل 15 گیگابایت فضای هارددیسکاست، سیستمهای گرافیکی جدید نیازمند افزایش ظرفیت حافظه گرافیکی (VRAM) و ارتقا سرعت تبادل اطلاعات هستند. میزان پردازش، امنیت پردازش، سرعت تبادل و ثبت اطلاعات و ظرفیت سیستمهای ذخیرهسازی دغدغه اصلی دنیای آینده IT خواهد بود. بر این اساس پروژههای مختلفی در پاسخ به این دغدغهها وارد عرصه شدهاند که یکی از آنها را در ادامه خواهید خواند.
هارددیسک هیبریدی
ایده اجرای این پروژه بسیار ساده بوده، اما اجرای آن نیازمند توسعه و کاهش قیمت چیپهای حافظه EEPROM است. چیپهای EEPROM بهشکل گسترده در قطعات حافظه Flash مورد استفاده قرار میگیرد. حافظههای Flash یک تفاوت اصلی با حافظه DRAM مورد استفاده برای حافظه اصلی (RAM) کامپیوترها دارند. حافظههای Flash بر خلاف DRAM برای بقای اطلاعات نیازی به پشتیبانی الکتریکی نخواهند داشت و پس از قطع جریان الکتریسیته بین 8 تا 10 سال از اطلاعات موجود محافظت خواهند کرد. همچنین عناصر مکانیکی محدودیتهای بسیاری در توسعه سرعت تبادل و ثبت اطلاعات ایجاد خواهند کرد. هارددیسک از استوانهای لایهلایه تشکیل یافته است که دادهها روی صفحات لایه شده این استوانه دوار که پلاتر (Platter) خوانده میشوند ذخیره خواهند شد. عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات توسط بازویی مکانیکی که بهشکل رفت و برگشت حرکت کرده، تمام سطح صفحه پلاتر را پوشش داده و بر سر آن هد مغناطیسی (Magnetic Head) قرار دارد انجام خواهد شد. استفاده از موتورهای جدید موجب شده است که سرعت چرخش استوانه در مدلهای پیشرفته تا 15 هزار دور در دقیقه و در نمونههای معمول تا 7200 دور در دقیقه افزایش یابد. از طرف دیگر استفاده از تکنولوژیهای جدید مانند شیوه ذخیرهسازی عمودی (Perpendicular) در صفحات هارددیسک موجب فشرده شدن اطلاعات روی این صفحات و افزایش قابل توجه ظرفیت ذخیرهسازی شده است. مشکل اصلی این است که هارددیسک یکی از عوامل اصلی بازدارنده چرخه سریع دادهها در داخل سیستمهای پردازشی است. برای حل این معضل و توسعه قابلیتهای جدید چیپهای 16 یا 32 مگابایتی حافظه DRAM نصب شده روی برد (Board) هارددیسک با چیپهای حداکثر یک گیگابایتی Flash تعویض خواهند شد. حافظههای Flash دو وظیفه اصلی بر عهده خواهند داشت. سرعت نوشتن دادهها روی چیپهای Flashبسیار سریعتر از نوشتن روی پلاتر هارددیسک خواهد بود. 512 کیلوبایت اندازه حافظه اصلی اغلب کامپیوترهای کنونی است، بنابراین حداکثر تا یک گیگابایت حافظه Flash برای رفع این نیاز کفایت خواهد کرد. شیوه کار اینگونه است که اطلاعات از حافظه اصلی (RAM) بدون وقفه روی فضای آزاد موجود بر چیپ Flash نوشته خواهند شد. سپس اطلاعات چیپ Flash به مرور و بدون عجله روی هارددیسک ثبت خواهند شد. با استفاده از این شیوه نیازی نیست تا هد خواندن نوشتن (Head) بلاانقطاع در حال کار باشد. با این کار علاوه بر هماهنگی بیشتر بین دو سیستم ذخیرهسازی مورد استفاده در کامپیوترها یعنی Flash هارددیسک و حافظه اصلی (RAM)، میزان مصرف انرژی کاهش یافته و عمر مفید هد هارددیسک افزایش قابل توجهی خواهد داشت. در استفاده دوم، بخشی از فضای موجود در چیپهای Flashبه هسته سیستمعامل اختصاص خواهد داشت. هنگامی که کامپیوتر را روشن میکنید مدت زمانی صرف خواندن اطلاعات اصلی سیستمعامل از روی هارددیسک خواهد شد. همچنین در حین فعالیت کامپیوتر، سیستم نیازمند ثبت اطلاعات و بازخوانی برخی برنامههای اختصاصی سیستم خواهد بود که درصدی از کندی و ایجاد وقفه در سیستمهای پردازشی را موجب خواهند شد. برای حل این معضلات، فضای مشخصی روی چیپ Flash به هسته اصلی سیستمعامل و برنامههای ضروری مورد نیاز اختصاص داده خواهد شد. مزیت این کار در این است که سیستم، برنامههای اصلی سیستمعامل را از روی چیپ Flash خوانده و رابطه مستقیم آن با هارددیسک قطع خواهد شد.
بر خلاف مدلهای معمولی که فقط زمانی که هارددیسک خاموش باشد، پلاتر آن در وضعیت استراحت خواهد بود، در مدلهای هیبریدی و هنگامی که هارددیسک روشن است، پلاتر در وضعیت استراحت قرار خواهد داشت و اطلاعات بهجای ثبت روی آنها در بافر این دستگاه وارد و ذخیره خواهد شد. بهعنوان مثال کامپیوترها در هنگام اجرای برنامههای مجموعه Office یا مرورگرهای اینترنت نیازمند ذخیره مقادیر زیادی اطلاعات موقت روی هارددیسک خواهند بود که در مدلهای هیبریدی این اطلاعات روی چیپ Flash ذخیره خواهند شد.
بنابراین پلاتر هارددیسک در دو وضعیت شروع به کار خواهد کرد. حالت اول زمانی است که ظرفیت بافر در حال پر شدن باشد، در این زمان پلاتر به گردش درآمده و اطلاعات داخل بافر را در هارددیسک تخلیه کرده و بافر را برای استفاده مجدد پاککرده و به وضعیت استراحت خود بازخواهد گشت. حالت دوم زمانی است که کاربر نیاز به فایلی داشته باشد که در داخل بافر موجود نیست، در این حالت پلاتر به گردش آمده، فایل مورد نظر را بازیابی کرده و در بافر کپی خواهد کرد. مزیت جایگزینی بافرهای Flash با بافرهای DRAM در این است که در هنگام قطع ناگهانی جریان الکتریسیته به هر دلیل، اطلاعات موجود در بافر از میان نرفته و اطلاعات موقت ثبت شده روی سیستم قابل بازیابی خواهند بود. بدینترتیب هارددیسک هیبریدی را میتوان هارددیسک معمولی با بافری بزرگ خطاب کرد. هیبریدیها توسط شرکتهای Samsung و Microsoft در حال توسعه هستند. شرکت Microsoft استانداردهای جدیدی برای استفاده طرف نرمافزاری از این قابلیت تدوین کرده که تحت عنوان Ready Drive و ReadyBoost در اختیار سازندگان سیستمهای ذخیرهسازی قرار گرفته است و Samsung نیز در تلاش برای توسعه، سازگاری و معرفی نسل هشتم استاندارد ارتباطی ATA است. هارددیسکهای هیبریدی در اوایل سال 2007 میلادی در کامپیوترهای همراه (Laptop) مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
استفاده از هارددیسک هیبریدی مزایایی بهدنبال خواهد داشت که به اختصار در ادامه ذکر شده است:
کاهش مصرف انرژی
پلاتر (H.D.D Platters) اغلب اوقات را در وضعیت استراحت بهسر خواهد برد و میزان استراحت آن بستگی به نوع کاربر خواهد داشت. در حالت کلی و بنا به گفته Samsung پلاترها بین 60 تا 98 درصد از زمان استفاده کامپیوتر در وضعیت استراحت (Off) خواهند بود. کاهش مصرف انرژی در کامپیوترهای Desktop چندان مطرح نیست، در صورتی که در کامپیوترهای همراه این کاهش هدیهای به باتری سیستم خواهد بود، چراکه هارددیسک به همراه پردازنده و نمایشگر LCD مصرفکننده اصلی انرژی باتریها هستند.
کاهش گرمای تولید شده
گردش کمتر پلاتر با کاهش حرکت مکانیکی همراه بوده و طبیعی است که از اتلاف انرژی بهدلیل مقاوتهای مکانیکی مانند اصطکاک کاسته و به تبع آن میزان گرمای تولید شده کاهش خواهد یافت. سیستمهای تهویه کامپیوتر از این مزیت مدلهای هیبریدی استقبال خواهند کرد. دوستداران OverClocking نیز یکی از طرفداران آتشین مدلهای هیبریدی خواهند بود، چراکه در سیستمهایی که عملیات OverClocking انجام میشود پردازنده و کارتگرافیک به اندازه کافی گرما تولید خواهند کرد که خود از عوامل محدودکننده برای این کار خواهد بود.
کاهش اختلال و صدا در سیستم
هارددیسک هیبریدی به دو دلیل کاهنده صدا و اختلال در کامپیوتر خواهد شد. گردش مستمر پلاتر بهمیزان قابل توجهی کاهش یافته و کاهش حرکت به معنی حرکت کمتر و بالطبع صدای کمتر خواهد بود. دیگر اینکه حرکت محدود پلاتر باعث افت گرمای تولیدی و نیز افت فعالیت سیستم خنککننده سیستم خواهد شد. حرکت کمتر سیستم تهویه افزاینده آرامش در محیط پردازشی خواهد بود.
افزایش عمر مفید و فعالیت
هد خواندن و نوشتن در نمونههای هیبریدی اغلب اوقات در وضعیت پارک یا توقف خواهد بود. در سیستمهای کنونی، هد خواندن و نوشتن برای خواندن یا ثبت هر بایت داده بهشکل مستمر از محل اصلی خود خارج شده و عملیات لازم را تا حصول نتیجه مطلوب پیگیری خواهد کرد. حرکت مداوم هد خواندن و نوشتن موجب کاهش طول عمر مفید این قطعه شده و مقدمات فرسودگی و گاهی توقف ناگهانی آن را در پی خواهد داشت. در مدلهای جدید عمر مفید هدحداقل دو تا سه برابر خواهد شد.
کارایی بالاتر و سریعتر
بهدلیل استفاده از حافظههای Flash، سرعت تبادل اطلاعات بین سیستم و هارددیسک افزایش یافته و بروز وقفهها کاهش خواهد یافت. چنانچه کاربر به فایلی احتیاج داشته باشد که در بافر موجود نباشد، پلاتر به گردش درآمده و فایل مورد نظر را در بافر کپی خواهد کرد. برای اینکه زمان شروع گردش پلاتر تا رسیدن به سرعت گردش استاندارد قابل توجیه باشد، از پلاترهای سریع همانند هارددیسکهای SCSI یا مدلهای 10 هزار دور در دقیقهای WD Raptor استفاده خواهد شد. استفاده از بافرهای بزرگ و جدید Flash انقلابی کیفی در دنیای سیستمهای ذخیرهسازی ایجاد خواهد کرد.
زمان بوت شدن بلادرنگ
سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات از هارددیسکهای کنونی قابل قیاس با حافظههای Flash نیست. از دیگر سو سرعت خواندن اطلاعات حافظههای Flash از حافظههای DRAM مورد استفاده بهعنوان RAM کامپیوترها بالاتر و سرعت نوشتن روی آن کمتر است. در هنگام بوت شدن سیستم و راهاندازی سیستمعامل نیاز به خواندن اطلاعات از روی سیستم ذخیرهسازی خواهد بود، بنابراین اطلاعات لازم برای راهاندازی سیستم بسیار سریعتر در دسترس خواهند بود. به بیان دیگر هنگام بوت شدن، تمام مراحلی که هماکنون نظارهگر آن هستید حذف خواهند شد، چراکه اطلاعات بهجای پلاتر از داخل چیپهای Flash در درون RAM کپی شده و سیستمعامل در فاصله کمتر از 10 ثانیه بهطور کامل آماده و در اختیار شما خواهد بود.
استفاده از هارددیسک هیبریدی با دو اشکال عمده همراه خواهد بود. اول اینکه اگر نوع استفاده کاربر از سیستم بهگونهای باشد که بهطور مداوم نیازمند اطلاعات جدید باشد که بالطبع در بافر موجود نخواهد بود، زمان جستوجوی محتوا در پلاتر افزایش خواهد یافت،چراکه پلاتر باید از حالت سکون خود خارج و به دور استاندارد خود رسیده و سپس عملیات جستوجوی محتوای مورد نیاز کاربر انجام شود. دیگر اینکه قیمت چیپهای حافظه Flash در برابر هارددیسک بسیار بالا خواهد بود. قیمت هر مگابایت چیپ Flash حدود 50 برابر هر مگابایت هارددیسک خواهد بود که اثرات محسوسی بر قیمت محصولات نهایی خواهد داشت. البته توجه شرکتهای بزرگ به این مقوله و رقابتهای تجاری باعث کنترل قیمت این چیپها خواهد شد.
در حال حاضر شرکت Seagate بهدنبال Samsung تولید نمونههای اولیه هارددیسک هیبریدی را آغاز کرده است. هارددیسک هیبریدی رقیب بسیاری جدی و جدیدی دارد که با نگرشی مشابه اما مکان فیزیکی متفاوت وارد عرصه خواهد شد. در نوبتی دیگر درباره این رقیب صحبت خواهیم کرد.
