Google как flash memory

Новости 2.0 — новостной сайт нового формата. Вы сами выбираете интересные и актуальные темы. Самые лучшие попадают на главную страницу.

Google переведет свои сервера на флэш-память

Google переведет свои сервера на флэш-память

Компания Google намерена в части своих серверов заменить классические жесткие диски SSD-накопителями, сообщает DigiTimes. По информации издания, поставщиком SSD-накопителей для Google будет Intel, контроллеров — Marvell.

Сообщается, что SSD-накопителями будут оборудованы сервера, находящиеся в штаб-квартире Google в США. Предполагаемая дата поставки накопителей — конец второго квартала 2008 года.

Переход на SSD позволит Google повысить производительность и надежность серверного оборудования, а заодно снизить потребление энергии центрами обработки данных. Емкость SSD-накопителей, которые планирует использовать Google, не сообщается.

В настоящее время максимальный объем SSD-накопителя составляет 160 гигабайт. Такие носители отличаются от классических HDD более высокой скоростью работы и низким энергопотреблением. При этом SSD-накопители более компактны и нечувствительны к внешним воздействиям, так как лишены подвижных частей.

How can I move Google Drive Files to a USB Drive drive?

Главным недостатком SSD-накопителей является их высокая стоимость. В настоящее время цена SSD-накопителя в 6,4 раза выше стоимости классического жесткого диска аналогичного объема.

Возможно, чтобы сократить издержки, Google оборудует свои сервера системой, аналогичной Pergamum, описанной исследователями из Калифорнийского университета. Она состоит из ячеек, каждая из которых включает жесткий диск, модуль флэш-памяти и процессор. Предполагается, что хранить данные такая система может до 1400 лет.

Источник: lenta.ru/news/2008/05/12/ssd/

Источник: news2.ru

Google как flash memory

Google

Флэш-память может предложить высокую скорость, а ее внедрение в ЦОД сулит существенный рост производительности системы хранения данных по сравнению с жесткими дисками, но твердотельные накопители все еще остаются более дорогостоящей альтернативой из расчета на один байт в сравнении со старыми-добрыми жесткими дисками. Именно ценовой аспект мешает нам хранить всю свою информацию на флэш-памяти. Даже такие состоятельные компании как Google знают об этом, и, возможно, именно поэтому инженеры интернет-гиганта придумали систему интеллектуального определения того, когда и как наиболее целесообразно следует использовать флэш-память в целях оптимизации производительности всей системы хранения данных дата-центра.

После внедрения этой системы в нескольких дата-центрах Google, которые используются для организации работы механизма MapReduce, распределенных облачных систем хранения данных, а также для обработки видео, инженеры пришли к выводу, что уже сейчас флэш-память можно считать «экономически эффективным дополнением к традиционному массиву жестких дисков в дата-центрах». Более подробное описание системы было представлено в отдельном докладе на конференции USENIX, которая прошла в Сан-Хосе (США) в начале минувшей недели.

How to Save a File From Google Docs to a Flash Drive : Social Media Help

Как сохранить изображение Google

В основе системы, которую специалисты Google называют Janus, лежит аналитический механизм, определяющий, когда информация должна быть переписана с диска на флэш-память и наоборот. Если система определяет, что интенсивность работы с отдельным файлом преодолела определенный порог, она переписывает файл с диска на флэш-память – но не сразу: сначала система рассматривает, насколько стары эти данные (и приоритет отдается той информации, которая новее). Это происходит потому, что большинство операций ввода / вывода осуществляется с использованием вновь созданных файлов.

При принятии решения, как долго данные могут остаться на флэш-памяти перед тем, как будут переведены на диск, система также учитывает и то, как давно и как часто поступали запросы на их чтение. Данные, которые считываются наименее часто, вероятно, должны быть направлены на медленный диск. Иными словами, новый контент первоначально размещается в основном на флэш-памяти, и со временем он переводится на жесткий диск, при этом движение фала между двумя типами запоминающих устройств со временем становится все менее интенсивным.

В целом система Janus позволяет серьезно повысить эффективность использования флэш-ресурсов. Специалисты интернет-гиганта отмечают, что тестирование системы показало возможность проводить целых 28% операций чтения с помощью флэш-памяти, размещая на ней всего 1% данных.

Google не единственная компания, специалисты которой хотят повысить производительность системы хранения данных. Инженеры и программисты социальной сети Facebook потратили огромное количество времени, чтобы придумать аппаратное и программное обеспечение нового образца для хранения данных, которые системе не нужно выдавать очень быстро. Тут речь идет о миллиардах старых фотографий, которые находятся в самой глубине бесчисленных фотоальбомов пользователей Facebook, или, возможно, об аналитических данных, которые компания хотела бы сохранить на будущее, чтобы быть выполнять те или иные нормативные требования.

Флэш-память вполне может быть ключевой частью стратегии хранения данных, которую Facebook использует в своих дата-центрах. С помощью этой технологии старые картинки смогут отображаться на экране вашего гаджета намного быстрее. Но твердотельными накопителями дело не ограничивается: даже диски Blu-ray могут использоваться для хранения определенных видов данных. Программисты Facebook также разработали хранилище пар ключ / значение McDipper (кэш-сервер) для повышения эффективности работы флэш-памяти. С помощью этой технологии данные передаются на высоких скоростях, при этом система не полагается на более дорогую память типа DRAM.

Из вышеприведенного материала можно сделать один важный вывод: вскоре внутри крупнейших центров обработки данных планеты и ЦОД размером поменьше отнюдь не все данные будут храниться на носителях одного типа. Они будут распределяться между быстрыми и медленными накопителями, и при этом распределении будут учитываться очень многие факторы.

Источник: telecombloger.ru

Взгляд изнутри: Flash-память и RAM

Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо!

Google шрифты как подключить

И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.

Теоретическая часть

Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…

Какая память бывает?

На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.

Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…

Современные типы «твердотельной памяти». Источник

Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.

Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?

Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.

Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник

Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.

Отключить аккаунт Google в Chrome

NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.

Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.

В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).

Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!

Что такое DRAM?

Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.

Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:

Устройство ячейки RAM. Источник

Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.

Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…

Часть практическая

Flash

Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:

Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник

Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.

Корпус кварцевого генератора

Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:

Очистка своего кэш Google

Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита

А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:

Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий

Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.

После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:

«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)

Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый» < 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:

СЭМ-изображения контактов, питающих чип памяти

Если говорить о самой памяти, то тут нас тоже ждёт успех. Удалось отснять отдельные блоки, границы которых выделены стрелочками. Глядя на изображение с максимальным увеличением, постарайтесь напрячь взгляд, этот контраст реально трудно различим, но он есть на изображении (для наглядности я отметил отдельную ячейку линиями):

Ячейки памяти 1. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки

Мне самому сначала это показалось как артефакт изображения, но обработав все фото дома, я понял, что это либо вытянутые по вертикальной оси управляющие затворы при SLC-ячейке, либо это несколько ячеек, собранных в MLC. Хоть я и упомянул MLC выше, но всё-таки это вопрос. Для справки, «толщина» ячейки (т.е. расстояние между двумя светлыми точками на нижнем изображении) около 60 нм.

Чтобы не лукавить – вот аналогичные фото с другой половинки флешки. Полностью аналогичная картина:

Ячейки памяти 2. Границы блоков выделены стрелочками. Линиями обозначены отдельные ячейки

Конечно, сам чип – это не просто набор таких ячеек памяти, внутри него есть ещё какие-то структуры, принадлежность которых мне определить не удалось:

Другие структуры внутри чипов NAND памяти

DRAM

Всю плату SO-DIMM от Samsung я, конечно же, не стал распиливать, лишь с помощью строительного фена «отсоединил» один из модулей памяти. Стоит отметить, что тут пригодился один из советов, предложенных ещё после первой публикации – распилить под углом. Поэтому, для детального погружения в увиденное необходимо учитывать этот факт, тем более что распил под 45 градусов позволил ещё получить как бы «томографические» срезы конденсатора.

Гугл адвордс работает в России

Однако по традиции начнём с контактов. Приятно было увидеть, как выглядит «скол» BGA и что собой представляет сама пайка:

«Скол» BGA-пайки

А вот и второй раз пора кричать: «Язь!», так как удалось увидеть отдельные твердотельные конденсаторы – концентрические круги на изображении, отмеченные стрелочками. Именно они хранят наши данные во время работы компьютера в виде заряда на своих обкладках. Судя по фотографиям размеры такого конденсатора составляют около 300 нм в ширину и около 100 нм в толщину.

Из-за того, что чип разрезан под углом, одни конденсаторы рассечены аккуратно по середине, у других же срезаны только «бока»:

DRAM память во всей красе

Если кто-то сомневается в том, что эти структуры и есть конденсаторы, то тут можно посмотреть более «профессиональное» фото (правда без масштабной метки).

Единственный момент, который меня смутил, что конденсаторы расположены в 2 ряда (левое нижнее фото), т.е. получается, что на 1 ячейку приходится 2 бита информации. Как уже было сказано выше, информация по мультибитовой записи имеется, но насколько эта технология применима и используется в современной промышленности – остаётся для меня под вопросом.

Конечно, кроме самих ячеек памяти внутри модуля есть ещё и какие-то вспомогательные структуры, о предназначении которых я могу только догадываться:

Другие структуры внутри чипа DRAM-памяти

Послесловие

Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.

К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:

P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона.
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:

Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом

Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:

Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.

В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»

Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)

Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)

  • Научно-популярное
  • Старое железо
  • Нанотехнологии
  • Физика
  • Электроника для начинающих

Источник: habr.com

Рейтинг
Загрузка ...