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Archiviazione: tecnologie, fattori di forma e velocità

Sempre più veloce, più grande e più maneggevole. Così si potrebbero descrivere i progressi nello sviluppo delle moderne tecnologie di storage. Nel caso dei sistemi di stoccaggio nell’industria in particolare, sono importanti cose completamente diverse. Ciò include, ad esempio, il consumo di energia, che dovrebbe essere il più basso possibile. Ci deve essere anche un certo grado di affidabilità. I fallimenti possono avere conseguenze spiacevoli molto rapidamente. Sono quindi molto importanti tassi di errore inferiori rispetto alle tecnologie di archiviazione utilizzate. Leggi di più sui moderni tipi di memoria e sul loro utilizzo nell’industria qui.

Memorie non volatili con varie tecnologie

Le tecnologie di archiviazione odierne dovrebbero combinare velocità e capacità elevate, basse latenze di archiviazione, basso consumo energetico e tasso di guasto, con un’elevata affidabilità. Ciò è necessario, tra le altre cose, a causa dei sempre maggiori accessi alla memoria dei moderni processori con diversi core di processore. Per questo motivo, nel corso del tempo sono state sviluppate diverse tecnologie di archiviazione, tra le quali:

  • SSD (Solid State Drive, unità a semiconduttore sotto forma di disco rigido) con vari fattori di forma (2,5 “, 3,5”) e interfacce (SATA, mini-SATA, mSATA in breve, in alternativa sotto forma di M.2 per un altro design più compatto o micro SATA).
  • NAND flash, una forma di cosiddetta memoria flash, cioè anche memoria non volatile, come quelle utilizzate nelle chiavette USB, ma realizzata con tecnologia NAND con un ingombro notevolmente ridotto.
  • NVM Express tramite l’interfaccia PCI Express interna dei computer, che offre vantaggi sotto forma di velocità più elevate, in particolare con accesso parallelo a diverse aree di archiviazione.
  • Memoria persistente come bridge con una velocità simile a quella delle memorie principali nei computer con connessione diretta all’architettura del computer, talvolta utilizzata anche come memoria flash sull’interfaccia PCIe.
  • Moduli di memoria NVDIMM, che possono essere progettati anche come bottiglie NAND, ovvero offrono elevate capacità di archiviazione e tempi di accesso rapidi, ma evitano gli svantaggi dei DIMM standard.

SSD Ulteriori tecnologie con caratteristiche diverse

Gli SSD sono moderne unità a semiconduttore che sono state sviluppate nella loro prima forma molti anni fa, ma si sono diffuse solo negli ultimi anni. Si tratta di dispositivi mobili dotati di dischi rigidi SSD, invece di dischi rigidi magnetici (HDD); anche se gli SSD di solito (ancora) hanno una capacità di archiviazione leggermente inferiore. Ci è voluto del tempo prima che questi dispositivi iniziassero a essere utilizzati su larga scala. A differenza dei dischi rigidi magnetici convenzionali hanno tempi di accesso molto più lunghi e funzionano in modo silenzioso. Ciò significa che differiscono in alcuni modi dai dischi magnetici. Per tali azionamenti sono necessarie le cosiddette memorie flash, memorie non volatili con tempi di accesso rapidi e capacità elevate. I moderni sistemi informatici richiedono queste elevate capacità di archiviazione; inoltre, sono richiesti tempi di accesso rapidi con bassa latenza e con il minor consumo di energia possibile.

NVM Express, NVDIMM e memoria persistente

Oggi, le NVDIMM offrono capacità di memoria molto elevate e sono destinate a soddisfare la fame di memoria delle moderne tecnologie, naturalmente combinate con la memoria più veloce possibile e senza gli svantaggi della memoria RAM volatile.

La maggior parte delle NVDIMM è ancora basata su moduli di memoria flash NAND convenzionali. Molti li vedono come un ponte tra DRAM e memorie flash, ovvero una velocità di memoria massima unita ad un’elevata capacità. NVN Express è piuttosto un’interfaccia, più precisamente un’interfaccia software sotto forma di protocollo, con l’aiuto della quale è possibile collegare dispositivi di archiviazione di massa non volatili a un sistema informatico tramite PCI Express, senza l’installazione di driver aggiuntivi. Soprattutto, hanno lo scopo di aumentare la velocità con cui è possibile accedere alla memoria. La memoria in questo modo combina la velocità delle memorie principali e le elevate capacità di altre tecnologie di memoria, attraverso il collegamento diretto all’architettura del computer e l’uso di memorie DRAM veloci. Il contenuto della memoria può essere conservato molto più a lungo rispetto a molte altre tecnologie di memoria, anche senza aggiornamento.

3D Xpoint con bassa latenza di memoria

3D Xpoint è un tipo di tecnologia di archiviazione non volatile caratterizzata da una bassa latenza di archiviazione. Il vantaggio rispetto alle memorie flash NAND convenzionali è che queste memorie possono essere sovrascritte molto più frequentemente.

Qui, i contenuti della memoria vengono conservati modificando la resistenza elettrica nei chip di memoria, in contrasto con le diverse tensioni nei transistor, come nel caso di altre tecnologie di memoria. I transistor ad effetto di campo utilizzati in altri tipi di memoria non sono più necessari, il che significa che le memorie hanno una densità di integrazione ancora maggiore. Ciò significa che in una certa area possono essere alloggiati anche più circuiti integrati.

Quali sono le differenze tra SLC, MLC e TLC?

I termini SLC, MLC e TLC si riferiscono agli SSD, ossia alle tecnologie di archiviazione utilizzate in essi. SLC sta per “Single Level Cell”, ovvero un’unità in cui è memorizzato un bit. MLC significa “Multi Level Cell”, cioè una cella in cui possono essere memorizzati più bit. Di solito si trovano due bit per cella di memoria. TLC sta per “Triple Level Cell”, dove vengono salvati anche tre bit per cella. In sintesi, si potrebbe dire che i supporti di memorizzazione con più bit per cella hanno una densità di memorizzazione maggiore, quindi possono memorizzare una quantità di dati maggiore. Contrariamente, i supporti con un solo bit per cella hanno una velocità di lettura e scrittura più elevata e sono anche considerati più efficienti dal punto di vista energetico.

Una funzione importante con gli SSD è il cosiddetto livellamento dell’usura, una sorta di compensazione dell’usura. Questa funzione impedisce che le diverse celle di memoria vengano utilizzate in modo non uniforme e quindi di prolungare la durata dei supporti di memoria.

Conclusione

Con i supporti dati odierni, non è solo una questione di aumentare la capacità di archiviazione con l’aumento della velocità. Anche il tipo di struttura della memoria e, soprattutto, la durata e l’affidabilità giocano un ruolo importante.

Lavoriamo costantemente su tutti questi punti e i nuovi sviluppi dovrebbero portare tutte queste proprietà in armonia. Questo è già stato raggiunto in molte aree; alcune di queste tecnologie di storage stanno ancora lottando con perdite di velocità o alti tassi di guasto. Resta da vedere come proseguiranno gli sviluppi. Seguiranno sicuramente nuovi metodi di archiviazione o quelli basati su vecchie tecnologie.

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