درباره هارددیسک‌ها و خبرهایی از آینده!

حضور قدرتمند چیپ‌های فلش در اشکال و قطعات گوناگون، شائبه‌های بسیاری درباره سرنوشت آتی هارددیسک‌ها به‌وجود آورده است. موضوع توسعه و پیشرفت در ذخیره‌ساز کم توقعی مانند هارددیسک را در چند حوزه مختلف بررسی خواهم کرد و سعی می‌کنم چشم‌انداز مناسبی پیش روی شما قرار دهم. پیش از آغاز جدی مبحث ترجیح می‌دهم بر این نکته تاکید داشته باشم که از میان شش سازنده اصلی هارددیسک، فقط Seagate و Hitachi GST هستند که تمامی اجزا شش‌گانه هاردیسک را تولید می‌کنند. شرکت‌های Samsung و Toshiba فقط یکی از اجزاء شش‌گانه و شرکت‌های Fujitsu و Western Digital پنج قسمت از اجزا شش‌گانه را تولید می‌کنند. این‌ها را گفتم تا یادآوری کرده باشم که انعطاف شرکت‌هایی که بر تولید اجزا بیشتری از هارددیسک اشراف دارند بیشتر است.
● اول؛ سرعت تبادل داده‌ها
کسانی که از رابط جدید SATA به‌ عنوان جایگزین هارددیسک‌های IDE استفاده کردند، تفاوت محسوسی بین آن دو مشاهده نکردند و به زعم برخی از آن‌ها، رابط SATA چیز خاصی ارایه نکرد. هارددیسک‌های SATA۲ نشان دادند که گام نهادن در این مسیر ناگزیر است. تکنولوژی SATA علاوه بر افزایش پهنای باند تبادل داده‌ها، کاهش مصرف انرژی و کاهش ابعاد کابل‌ها، میزان اتلاف داده‌ها در هنگام تبادل را به‌ میزان قابل توجهی کاهش داده است. تکنولوژی ارتباطی SATA دارای خصیصه اتصال و انفصال در هنگام کار است که در اصطلاح علمای کامپیوتر Hot Swap خطاب می‌شود. این تکنولوژی در اساس گرته‌برداری هوشمندانه‌ای از SCSI بود و از حدود یکی دو سال پیش تکنولوژی جدیدتری پا بر عرصه وجود نهاده است که SAS نام دارد و درحال حاضر در سیستم‌های حرفه‌ای استفاده می‌شود.
رابط eSATA نیز کم‌کم در حال بزرگ شدن است و قطعات سازگار با آن تا چندی دیگر بازارها را اشغال خواهند کرد. این رابط تا چندی دیگر رقیب سرسختی برای USB در اتصال قطعات ذخیره‌ساز به کامپیوتر خواهد شد. به‌ بیان دیگر بسیاری از هارددیسک‌های بیرونی (External) رابط eSATA‌ را به‌ دلیل تبادل سریع‌تر داده‌ها جایگزین USB خواهند کرد.
این را هم بگویم که مشخصات فنی رابط توسعه‌یافته SATA۳ کامل شده و قرار است که طی شش تا دوازده ماه آینده در اختیار طراحان چیپ‌ست، سازندگان مادربردها و تولیدکنندگان هارددیسک قرار گیرد. این را گفتم تا به خاطر داشته باشید که سرعت تبادل داده‌ها در هارددیسک‌ها طی یکی دو سال آینده بین ۲۰ تا ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت.
● دوم؛ مدیریت داده‌ها
اعمال مدیریت بر داده‌هایی که قرار است روی پلاترهای مغناطیسی ذخیره شوند از یک‌سو و پیدا کردن سریع داده‌های ذخیره شده روی همین پلاتر و تحویل آن‌ها به مادربرد از دیگر سو؛ از فعالیت‌های طاقت‌فرسای هارددیسک‌هاست که از ازل تا ابد ادامه داشته و خواهد داشت. افزایش میزان بافر تا حدی می‌تواند این شلوغی را آرام کند، اما نیاز سیستم‌های کنونی به تبادل بیشتر داده‌ها با هارددیسک موجب شده است که افزایش میزان بافر با طمأنینه انجام شود. این نکته را در یاد داشته باشید که اگر میزان بافر از حد معینی فراتر رود، ‌نیاز به بافر سریع‌تری خواهد بود که از انباشت داده‌ها در بافر اولیه جلوگیری کند. از این‌رو باید راهی دیگر برای این معضل چاره کرد. راه‌حل پیشنهادی Samsung نصب یک قطعه چیپ فلش ۱۲۸ تا ۱۰۲۴ مگابایتی روی برد اصلی هارددیسک است تا این مشکل به‌ شیوه‌ای منطقی مدیریت شود. این نوع هارددیسک‌ها را هیبریدی خطاب می‌کنند. چیپ‌های فلش برای نگهداری داده‌ها نیازی به باتری ندارند، اما برخی شرکت‌ها پیشنهاد می‌کنند به‌ جای چیپ فلش از چیپ‌های حافظه DRAM استفاده شود و یک باتری عهده‌دار پشتیبانی الکتریکی از چیپ باشد. شرکت Microsoft با ارایه تکنولوژی ReadyDrive در سیستم‌عامل ویستا از پیشنهاد Samsung استقبال کرده است. مزیت این روش در آن است که اطلاعات اصلی همواره روی چیپ فلش قرار می‌گیرند و در مواقع حساس مانند روشن شدن اولیه کامپیوتر (Boot Up) داده‌ها را با سرعتی بالا در اختیار سیستم‌عامل قرار می‌دهند.
ناگفته نماند که Intel نیز راه‌حل دیگری را پیشنهاد کرد که Robson Technology نام داشت و در حال حاضر با نام Intel Turbo Memory همراه لپ‌تاپ‌های جدید عرضه می‌شود. طراحان Intel همان چیپ فلش کذایی را به ‌جای برد اصلی هارددیسک روی مادربرد نصب می‌کنند!
ارایه راه‌حل‌های مبتنی بر سخت‌افزار علاوه بر افزایش هزینه و پیچیدگی تولید قطعات، با اشکالات متعددی مانند هزینه بالای تولید، افزایش پیچیدگی در طراحی قطعه، مشکلات مربوط به پشتیبانی و ارتقای دیرهنگام همراه است. از این‌رو چند صباحی است که استفاده از راه‌حل‌های نرم‌افزاری در فهرست توجه حضرات قرار گرفته است. چند هفته پیش درباره تکنولوژی جالبی با نام NCQ صحبت کردیم که هارددیسک با استفاده از آن می‌توانست مقادیر قابل ‌تأملی در مصرف انرژی و استهلاک قطعات مکانیکی صرفه‌جویی کند و با کاهش احتمال خرابی قطعات، کارایی کلی هارددیسک را افزایش دهد. موفقیت کم‌نظیر تکنولوژی NCQ موجب توسعه موارد دیگر در این زمینه شده است که به ‌دلیل پیچیدگی بالا، به‌ طور معمول نامی از آن‌ها در میان نیست. در آینده از این قبیل تکنولوژی‌ها بیشتر خواهید شنید.
● سوم؛ افزایش تراکم داده‌ها
تا همین یکی دو سال گذشته بیشتر پلاترها از شیوه ذخیره‌سازی طولی (longitudinal) برای ثبت داده‌ها استفاده می‌کردند. اگر سطح پلاتر را مجموعه پرشماری از سلول‌ها فرض کنیم، هد خواندن و نوشتن برای ثبت یک داده در این سلول مغناطیسی کردن آن در جهتی موازی با سطح پلاتر اقدام می‌کرد. به این ‌ترتیب همواره بخشی از این سلول حافظه قطب N بود و بخش دیگر قطب S و برای خوانش داده‌ها نیز از جهت قطب‌های N و S متوجه محتوای آن می‌شد. شرکت Hitachi GST برای کاهش اندازه هر سلول مدت‌ها بود که به این در و آن در می‌زد، تا اینکه محققان IBM به فریاد رسیدند و شیوه ذخیره‌سازی عمودی (Perpendicular) را مطرح کردند. در حال حاضر تمامی هارددیسک‌های موجود در بازار از این شیوه استفاده می‌کنند. در این شیوه جهت قطبیدگی سلول حافظه (جهت N و S) عمود بر سطح پلاتر است و به ‌همین دلیل می‌توان ابعاد سلول را کاهش داد. در شیوه ذخیره‌سازی عمودی،‌ اثر تخریبی سلول‌های مجاور واقع روی پلاتر یکی از معضلات غیرقابل حل هارددیسک‌ها قلمداد می‌شود که با گذر زمان تضعیف میدان مغناطیسی داخل سلول مجاور و حذف یا تغییر آن را به دنبال خواهد داشت. عمود بودن جهت قطبیدگی سلول (جهت N و S) بر سطح پلاتر تا میزان قابل توجهی از اثرات تخریبی سلول‌های همسایه بر یکدیگر جلوگیری می‌کند. با استفاده از این شیوه می‌توان اندازه هر سلول حافظه روی پلاتر مغناطیسی را به ۱۰ تا ۱۲ نانومتر نزدیک کرد.
با افزایش میزان تراکم داده‌ها، ظرفیت ذخیره‌سازی پلاترها نیز افزایش خواهد یافت. هارددیسک‌های کنونی به‌طور معمول از یک تا ۵ عدد پلاتر استفاده می‌کنند. برای مثال، شرکت Samsung برای تولید مدل یک ترابایتی خود از سه پلاتر ۳۳۴ گیگابایتی استفاده می‌کند، ‌در حالی که Hitachi GST از چهار پلاتر ۲۵۰ گیگابایتی برای تولید مدل مشابه بهره می‌برد. از این‌رو افزایش تراکم داده‌ها می‌تواند موجب کاهش صدا، مصرف انرژی و هزینه تولید هاردیسک‌ها شود.
شرکت Hitachi GST چند وقتی است که روی تکنولوژی جدیدتری به نام Patterned Media (PM) کار می‌کند و قرار است جانشین شیوه ذخیره‌سازی عمودی (Perpendicular) شود. تراک داده‌های روی هارددیسک‌هایی که از تکنولوژی PM استفاده می‌کنند بین ۲ تا ۸ برابر افزایش یافته است و شرکت‌ها را قادر می‌کند که به تولید مدل‌های ۲۰ ترابایتی بپردازد. این را هم بگویم که تکنولوژی دیگری با نام Thermally-Assisted Writing (TAW) در پیش است که از نور لیزر برای ثبت داده‌ها کمک می‌گیرد و شرایط را برای تولید هارددیسک‌های ۵۰ ترابایتی در سال ۲۰۱۳ میلادی مهیا خواهد ساخت.
سال ۲۰۰۹ سال عرضه مدل‌های ۲ تا ۴ ترابایتی است!
● چهارم؛ امنیت
هارددیسک‌ها به‌ دلیل استفاده از قطعات مکانیکی به ‌طور ذاتی در برابر ضربه و تکان‌های شدید آسیب‌پذیر هستند، اما با استفاده از مواد جدید در تولید هد و پلاتر می‌توان از میزان آسیب‌پذیری آن‌ها کاست. بیشتر آسیب‌های جدی به ‌دلیل برخورد هد با سطح پلاتر به ‌وجود می‌آید شکر خدا شرایط بهتر خواهد شد. دیگر اینکه امکان رمزگذاری به‌ کمک چیپ‌های مخصوص نصب‌ شده روی برد اصلی هارددیسک می‌تواند دسترسی افراد به داده‌های ذخیره‌شده را محدود کند. هم‌اکنون می‌توانید هارددیسک را از یک دستگاه جدا و روی کامپیوتر دیگری نصب کنید و به زیر و زبر داده‌های آن دسترسی داشته باشید. امکان رمزگذاری سخت‌افزاری نیاز آتی بیشتر هارددیسک‌ها خواهد بود.
● کلام آخر اینکه...
اگر تصور می‌کنید که حضور فلش‌ها می‌تواند ذره‌ای از محبوبیت هارددیسک‌ها بکاهد به‌ تصور من در اشتباهید!

منبع : هفته‌نامه بزرگراه فناوری