Flash hard diskovi i holografski optički mediji

Multimedijalne mogućnosti današnjih personalnih računara donele su potrebu za smeštanjem ogromnih količina podataka, o kakvima se u ne tako dalekim vremenima začetaka PC tehnologije nije moglo ni slutiti. Koja se rešenja nude?

Kao i u mnogim drugim oblastima računarstva, tehnike skladištenja podataka koje su korišćene u početnim fazama razvoja računara vremenom su usavršavane, povećavana je gustina pakovanja podataka, ali su osnovni principi ostajali isti tako da se proizvođači ubrzano približavaju krajnjim granicama minijaturizacije koje diktiraju zakoni fizike.

Pored ograničenja vezanih za gustinu pakovanja podataka, u vreme ekspanzije prenosnih računara još jedna od velikih briga proizvođača računara jeste i potrošnja energije. Široko rasprostranjeni mediji za skladištenje podataka na prenosnim računarima, kao što su hard diskovi i CD/DVD uređaji, u sebi sadrže elektromotore koji spadaju u najznačajnije potrošače energije među računarskim komponentama. Kod prenosnih računara se očekuje postepeno zamenjivanje hard diskova drugim tipovima masovne memorije, a predviđa se da će jedan od potencijalnih pretendenata za tu ulogu biti NAND Flash memorija. U široj upotrebi kod prenosnih uređaja, pre svega mobilnih telefona, do sada je uglavnom bila NOR Flash memorija koja polako počinje da gubi korak u trci sa NAND memorijom koja nudi mogućnost mnogo gušćeg pakovanja memorijskih ćelija. NAND tip Flash memorije je u poslednjih nekoliko godina doživeo izuzetnu ekspanziju, uz gustinu pakovanja koja se duplira svake godine, u skladu s Murovim zakonom. Na jedan NAND čip trenutno je moguće smestiti gigabajt podataka i očekuje se da će do početka 2007. godine ta vrednost biti duplirana.

Flash hard diskovi

Šta je onda faktor koji sprečava trenutni prelazak sa klasičnih hard diskova na Flash memoriju? Odgovor je više nego jednostavan: cena. Proizvođače hard diskova gigabajt trenutno košta oko 65 centi, dok je cena gigabajta NAND Flash memorije oko 45 dolara, tako da će Flash svoje mesto u početku naći pre svega u skupim modelima prenosnih računara, kao i u uređajima koji zahtevaju manje količine memorije poput digitalnih video-kamera. Kao i uvek kada se postavlja pitanje cene, na scenu stupaju različita hibridna rešenja koja predstavljaju kompromis između trenutno aktuelne (jeftine) tehnologije i tehnologije koja dolazi. Tim putem su udruženo pošli i Microsoft i Samsung koji trenutno razvijaju hard disk koji kešira svoj sadržaj u Flash memoriju u trenucima kada je u praznom hodu. Očekuje se da će ovakav pristup produžiti trajanje baterije laptop računara za oko 36 minuta. S druge strane, Intel je predstavio svoju tehnologiju nazvanu Robson kod koje se podaci i aplikacije potrebni za podizanje sistema povlače iz Flash memorije, čime se vreme podizanja sistema znatno smanjuje. Takođe, ova tehnologija može da se koristi i u toku normalnog rada tako da se smanjuje potreba da se hard disk uopšte zavrti, čime se i vreme trajanja baterija produžava. Naravno, oba pomenuta rešenja za svoj rad koriste NAND Flash memoriju i u slučaju tehnologije Robson podržani su memorijski čipovi od 64 MB do 4 GB, dok je u hard disk koji razvijaju Samsung i Microsoft ugrađen 1 GB Flash memorije.

Blu-ray i HD DVD

Kada su optički mediji za skladištenje podataka u pitanju, trenutno je u jeku bitka za predstavljanje novog medija koji će zameniti trenutno aktuelne DVD-ove. S jedne strane, Sony predvodi grupu velikih kompanija i većinu filmskih studija kao pobornike Blu-ray standarda koji omogućava smeštanje 25 ili 50 GB podataka na disk, pri čemu disk ima više slojeva od kojih jedan može biti standardni DVD sloj koji može da se čita postojećim DVD uređajima. Blu-ray tehnologija, kako joj i ime kaže, za zapis i čitanje podataka koristi plavi laser, a zahvaljujući njegovoj maloj talasnoj dužini podaci mogu znatno gušće da se pakuju na disk. S druge strane, Toshiba predvodi grupu kompanija koja promoviše HD DVD standard, a na svojoj strani ima Intel i Microsoft. HD DVD standard podrazumeva diskove koji mogu da sadrže 15 ili 30 GB podataka, pri čemu se DVD kompatibilnost postiže DVD zapisom na drugoj strani diska. Uprkos manjem kapacitetu diskova i ne preterano efikasnom načinu postizanja kompatibilnosti sa DVD standardom, prednost HD DVD medija može biti u tome što veliki broj komponenti iz postojećih DVD uređaja može da se koristi kod nove generacije uređaja, čime se postiže niža početna cena uređaja (očekuje se i do četiri puta niža cena nego kod Blu-ray uređaja). Dva pomenuta konzorcijuma pokušavaju da postignu dogovor oko predstavljanja zajedničkog standarda kako bi se izbegla situacija koja će podsećati na nekadašnji sukob između Beta i VHS standarda, a koja potencijalnom tržištu svakako neće prijati. Dogovora za sada nema na vidiku, a i prvi HD DVD i Blu-ray uređaji su u najavi tako da situacija ne izgleda nimalo ružičasto.

Princip rada hard diskova isti je poslednjih 40 godina, a situacija je slična i u slučaju nešto mlađih optičkih medija, čak i kad govorimo o HD DVD i Blu-Ray diskovima koji se najavljuju kao velika tehnološka novina. Zapis podataka u oba slučaja je serijski, dakle podaci se pišu i čitaju bit po bit, bilo da se to postiže orijentisanjem feromagnetskih čestica u slučaju hard diska ili pravljenjem mikroskopskih neravnina na optičkom disku. Takođe, u oba slučaja zapis podataka je dvodimenzionalan – samo po površini medija.

Holografski optički mediji

Još od ranih devedesetih godina prošlog veka postoji težnja da se pređe na trodimenzionalni zapis podataka, poznat još i kao holografski zapis. Pionir u oblasti holografske tehnologije bile su Bel laboratorije (Bell Labs) koje su rezultate svojih istraživanja pretvorile u preko 40 patenata. Kompanija InPhase Technologies, koja se 2000. godine izdvojila iz okrilja Bel laboratorija, usavršila je holografski zapis u saradnji sa Maxellom i pretvorila ga u komercijalno dostupne proizvode koji su se na tržištu pojavili krajem prošle godine. InPhase je vlasnik preko 80 patenata iz oblasti holografskog skladištenja podataka. Suština holografskog zapisa je u tome što se podaci smeštaju u više slojeva materijala koji je nosilac podataka, dakle po dubini materijala, a ne samo po njegovoj površini kako je do sada bila praksa. Za tu svrhu su u kompaniji InPhase razvili polimersku mešavinu koja omogućava trodimenzionalno skladištenje podataka, pri čemu se zapis i čitanje vrše korišćenjem klasičnih lasera koji su poznati iz današnjih CD/DVD uređaja. Ono što je vrlo bitno kod ove tehnologije jeste i činjenica da se pristup podacima vrši paralelno, pri čemu se jednim osvetljajem lasera paralelno upisuje ili čita 1,2 miliona bita. Jasno je da brzina čitanja i pisanja podataka na ovaj način daleko prevazilazi serijski pristup podacima kakav se danas koristi tako da se velika brzina transfera podataka može postići s daleko manjom brzinom rotacije diska na kojem se zapis vrši, što automatski smanjuje i potencijalnu potrošnju energije. Interesantno je i što se u isti deo zapremine materijala može istovremeno upisati više različitih blokova podataka ako se koriste svetlosti različitih talasnih dužina ili ako se promeni ugao pod kojim je svetlost usmerena prema mediju, čime se gustina skladištenja podataka višestruko povećava. Svoju prvu primenu u eksperimentalnoj fazi uređaji kompanije InPhase našli su kod kompanije Turner Broadcasting System Inc. koja sistem koristi za pohranjivanje i reemitovanje 260.000 časova TV programa. Početkom ove godine kompanija InPhase je na tržište izbacila i prve holografske ROM medije dimenzija klasičnog DVD-a i kapaciteta 300 GB, za čiju je proizvodnju zadužen Maxell, a koji su prilagođeni radu sa crvenim, zelenim i plavim laserima. Kompanija nudi svoju tehnologiju i prototipe kompanijama koje su zainteresovane za masovnu proizvodnju i najavljuje da će do kraja godine na tržište izbaciti medije kapaciteta 1,6 terabajta. Poređenja radi, sadržaj poznate američke kongresne biblioteke bi u digitalnom formatu zauzeo 15 do 20 terabajta. Budući da svi opisani mediji spadaju u grupu ROM, InPhase uporedo radi na rewritable medijima koji bi mogli da postanu svojevrsni hard diskovi budućnosti. Sigurno je da će glad za gigabajtima u narednim godinama i dalje biti zadovoljavana „izrabljivanjem” postojećih tehnologija, sve dok granice minijaturizacije ne budu dostignute. Na osnovu do sada viđenog, čini se daleko verovatnije da će u budućnosti optičke tehnologije preovladati, pri čemu holografski način zapisa podataka ima sve potencijale da bude osnova za hard diskove i ostale medije za skladištenje podataka u budućnosti.

Dejan STEFANOVIĆ