Свежая память

Наверное, нет такого пользователя, который бы не кусал локти от досады в момент, когда результаты полудня напряженной работы уходят в небытие от малейшего перебоя в энергоснабжении или внутреннего сбоя компьютера. Похоже, что извечная проблема сохранения данных будет решена уже в самое ближайшее время.

В феврале этого года эксперты Всемирного экономического форума подвели итоги ежегодного конкурса «Новаторские технологии». Они отметили тридцать компаний со всего мира от США до Южной Кореи, ведущих оригинальные разработки в области энергетики, биотехнологий и информационных технологий. Профессор Томас Рукес, основатель компании Nantero, получил награду за разработку микрочипа памяти NRAM, который сможет обеспечить фантастическое быстродействие компьютерной техники.

Быстрее, еще быстрее

Одной из основных проблем, с которой человечество столкнулось в результате развития вычислительной техники, является сложность сохранения итогов работы. Пока люди пользовались исключительно бумагой, проблема была лишь в том, чтобы уберечь ее от пожара. С появлением электронных носителей роль пожаров стали выполнять сбои в энергоснабжении. Вне зависимости от причин компьютер часто не успевает сохранить данные – и всю работу приходится проделывать заново. Отсюда и популярность устройств бесперебойного питания, и «горячие» клавиши для сохранения промежуточных результатов, и даже функция восстановления последнего сеанса, существующая, например в Microsoft Word.

История развития компьютерной памяти привела к ее разделению на оперативную память и постоянную, то есть жесткий диск. Теперь эта же логика подводит к поиску решений, с помощью которых они будут объединены.

Теоретически в этом нет ничего невозможного. Предел плотности записи еще не достигнут. Через современные электронные устройства проходит огромное количество информационных потоков, причем представлены они в большинстве своем последовательностью единиц и нулей. Двоичная система хороша тем, что практически любую информацию можно записать в универсальном коде, который на самом низком уровне представляет собой всего лишь сумму единиц (есть сигнал) и нулей (нет сигнала). При передаче, например, картинки или текста, поток становится очень длинным. Соответственно требуются большие скорости передачи и большие емкости для хранения. Однако увеличить емкость можно за счет уменьшения размера каждого элемента. В этом направлении и двинулся прогресс. Современные технологии уже позволяют записывать каждый элемент информации (бит) на атоме. Правда, чтобы его считать, понадобится электронный микроскоп. Да и для записи нужен синхрофазотрон. Подобное решение красиво, но слишком неэкономично.

Есть и другие подходы. В 1984 году Toshiba разработала флэш-память. Несмотря на ряд недостатков по сравнению с оперативным записывающим устройством, ее достоинство в том, что она энергонезависима и сохраняет данные при выключении компьютера. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти. А в 2001-м заметным прорывом в разработке этого вида памяти стал стандарт CompactFlash, созданный компанией SanDisk. При всех достоинствах «флэшек» у них есть серьезный недостаток: они довольно дороги, да и скорость записи относительно невысока.

Экономичная память

Тем не менее исторический момент, когда появятся мгновенно загружаемые компьютеры, не за горами. Производители уже вплотную подошли к решению проблемы совмещения высокой скорости записи и ее энергонезависимостью. Пока пользователям обещают два типа памяти, которые позволят компьютеру мгновенно загружаться и сохранять информацию даже при внезапном отключении.

Первый тип памяти – это MRAM, над созданием которой IBM работала с 1970-х годов. Основное ее отличие состоит в том, что для хранения данных используются не электрические, а магнитные заряды. Эта работа уже близится к завершению, и в следующем, 2005 году, мы сможем увидеть первые образцы этой микроэлектроники. Поначалу планируется использовать MRAM в мобильных телефонах и ноутбуках. Это связано с более низким энергопотреблением, что должно увеличить время автономной работы.

От IBM не отстает и другая американская компания – Nantero, анонсирующая память NRAM, Nanoscale Random Access Memory. Именно за ее изобретение Международный экономический форум и отметил труды профессора Рукеса.

В основе NRAM лежит технология выращивания на кремниевой пластине особым образом упорядоченных углеродных нанотрубок. Оттуда в названии и слово Nanoscale, то есть состоящая из микроэлементов. Эта разновидность памяти позволяет приблизиться к теоретическому пределу плотности записи – 1 бит на молекуле. Технология производства сейчас встраивается в существующие процессы в микроэлектронике, поскольку производство кремниевых пластин уже налажено.

Трудно сказать, когда точно произойдет объединение «памятей». На первом плане – экономические соображения. Если стоимость элементов не будут дешевле нынешней оперативной памяти (а ее цена составляет сейчас порядка $50 за Гбайт), то с компьютерами, которые «будут включаться как свет и мгновенно загружаться», придется повременить. Даже если удастся преодолеть ценовое препятствие, останется еще одна проблема – возможная несовместимость новейших типов памяти с существующей элементной базой. К тому же, чтобы создать компьютер, использующий всего один тип памяти вместо используемых сейчас двух, и чтобы он не уступал по мощности традиционным системам, необходимо поместить в него элементы, суммарная емкость которых будет не менее 20 Гбайт.

Впрочем, ничто не мешает использовать гибридное решение: в модули нового поколения записывать операционную систему и приложения, а создаваемые пользователем документы хранить на традиционных винчестерах.