未来数据存储器抢先看


  一种叫做相变存储器(phase-change memory)的新型数据存储技术已经被证明在写某些类型的数据时比传统的闪存速度快。这项测试所使用的是基于相变存储芯片原型的磁盘驱动器。

  基于固体闪存芯片的磁盘在计算机和服务器中得到了越来越多的应用,这是因为其性能比传统的磁盘驱动器高。由加利福尼亚大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的研究人员所开发的实验性相变磁盘驱动器的性能表明,过不了多久,这项技术就可以让计算设备的速度得到大幅度提升。



  研究人员开发的原型首次公开对磁盘驱动器中相变存储芯片的性能进行了基准检查。许多半导体公司致力于相变芯片的开发,但他们还没有发布要使用相变芯片来开发存储设备的消息。

  “现在并不是相变芯片的黄金时期,但如果技术持续发展的话,这就是(固态硬盘)在未来几年内会变成的样子,”斯蒂夫·斯旺森(Steve Swanson)说,他和同事一起开发了Onyx原型。该原型有8G的数据容量,与服务器中斯旺森所谓的“高端”80GB闪存盘展开了竞争。

  在写入千字节大小的小批量数据时,Onyx比传统驱动器的速度快了70%到120%。同时,该原型大大减小了所使用的计算机处理器的计算负载。在访问任何大小的数据块时,读取数据的速度也比闪存盘快了很多。Onyx擅长的大容量、小读写模式正是分析社交网络如Twitter时所进行的计算类型的特点,斯旺森说。但是,在写入大块数据时,Onyx比其商业竞争对手还是要慢很多的。

  Onyx使用Micron公司生产的相变芯片原型,该公司主要致力于相变芯片技术的产业化。芯片把数据保存在一种类型的玻璃中,通过加热来切换表示数字1和0的两种状态或相位的材料区,在一个相位中,玻璃的原子以有序晶体排列,在另一个相位中,它们以非晶形无组织的形式排列。

  Onyx所具有的性能是因为把数据写入相变芯片的过程较之闪存芯片更简单,闪存芯片在半导体块上把数据保存成电荷岛的形式,斯旺森说。闪存芯片不能按要求重写单个信息比特(1或0)。必须从固定大小的“页”中删除数据,然后返回要求的数据进行编程。这限制了这项技术的速度。“在继续使用正确数据的时候,它要求闪存设备有软件能记录日志,” 斯旺森说。“有了相变存储器,你可以任意的重写需要的数据。”

  萨达哈瓦·古鲁摩奇(Sudhanva Gurumurthi)在弗吉尼亚理工学院(Virginia Tech)研究计算机体系结构,他说,圣地亚哥的项目对于展示相变存储器芯片性能有非常大的价值。“许多研究都对该芯片的运行方式进行了仿真,但这个研究洞察出了仿真捕捉不到的复杂性,”他说。但这项技术的价格会决定其在什么时候能成为有竞争力的技术,古鲁摩奇说。

  古鲁摩奇的研究表明,与其等待相变存储器足够便宜时再用到专有设备上,不如结合使用相变存储器和闪存,因为后者使得新技术到达市场的时间比前者要短。仿真显示,在闪存盘上增加一个小的相变存储器缓冲区就可以简化写入小批量数据的过程,这种操作在闪存上运行效率最不好。“我们发现这极大的提升了性能,” 古鲁摩奇说。“这也许足够抵消增加少量相变存储器的代价。”