Хабрахабр

Данные на диск запишут с помощью магнитов и лазеров

В начале этого года группа инженеров из Нидерландов представила новый способ хранения данных. Он объединил методы магнитной и оптической записи и обладает большей производительностью, чем классические жёсткие диски.


Фото Andrew «FastLizard4» / Flickr / CC BY-SA

Что представляет собой технология

Одним из наиболее распространенных носителей в ЦОД — жесткие диски. Они довольно дешевы (по сравнению с SSD) и имеют высокую емкость. Однако крупные массивы, состоящие из этих устройств, потребляют существенные объемы электроэнергии.

На хранилища такого типа может приходиться половина потребляемой дата-центрами энергии. Учитывая, что объемы хранимых данных постоянно растут, увеличивается и счета за электричество. При этом производительность жестких дисков, несмотря на регулярно совершенствующиеся технологии записи, уступает, например, твердотельным накопителям.

Они объединили возможности магнитной и оптической записи для разработки новой технологии. Решить эти проблемы взялись ученые из Технологического университета Эйндховена (TU/e).

Как это работает

В основе решения лежит эффект полностью оптического переключения (all-optical switching), использующий сверхкороткий лазерный импульс для переключения полярности магнитного материала. Этот эффект открыли еще десять лет назад, однако до сегодняшнего дня для перемагничивания требовалось использовать серию лазерных импульсов, что сильно замедляло время записи.

Запись данных велась на синтетический ферромагнетик. Группа инженеров из TU/e смогла осуществить оптическое переключение при помощи одного фемтосекундного лазера. Коммутация ячейки выполнялась за несколько пикосекунд, что в сотни раз превышает возможности классических магнитных устройств.

Биты, записываемые лазерным импульсом, перемещаются дальше по проводу и освобождают место для записи следующего кусочка информации. Авторы объединили этот подход к записи с «беговой памятью» — магнитным «проводом», по которому электрический ток переносит биты. Получается своеобразный конвейер.

Также исследователи ищут способы уменьшить размеры всех компонентов нового типа памяти, чтобы использовать его в схемах интегральной фотоники. Считать записанную информацию можно будет с помощью другого высокоскоростного оптического устройства, однако пока инженеры из TU/e его не реализовали.

Похожие разработки

Похожую технологию записи данных придумали инженеры из Австралии. Они предложили использовать в качестве носителя флуоресцентные кристаллы соли. Лазер низкой мощности кодирует информацию с помощью специальных паттернов — изменяет флуоресцентные свойства кристаллов по определенной схеме.

Кристаллы также можно будет встраивать в любой материал — пластик, металл, стекло. Ученые надеются, что благодаря малой мощности лазеров и размеру соли в будущем такие хранилища найдут применение в фотонных интегральных схемах. Поэтому в перспективе крупицы соли смогут стать полноценной СХД для пользовательских гаджетов.

Они разработали оптический диск емкостью 10 Тбайт, который может хранить информацию шестьсот лет. Похожие цели ставили перед собой специалисты из Китая. Стекло выбрали как основной материал из-за его долговечности — оно способно оставаться неизменным тысячу лет. Матрицу диска изготовили из стекла и золота. Для записи команда пользовалась фемтосекундным лазером. Информация кодировалась в пяти измерениях: три направления в пространстве, плюс цвет и поляризация.


Фото Rob Lee / Flickr / CC BY-ND

Результаты можно посмотреть на странице 5 научной статьи. Тестовые испытания показали, что после трехчасового искусственного старения в печи при температуре 180°C данные на диске все еще читаемы.

Их тип оптической памяти, также использует лазеры для изменения состояния в ячейках, каждая из которых хранит по пять битов информации. Аналогичное решение представили инженеры из Великобритании и Германии. В дальнейшем технологию планируют использовать для разработки фотонных аналогов микропроцессоров или внедрять в чипы оптической памяти.

Высокая скорость записи и низкое энергопотребление, которое достигается за счет одиночных лазерных импульсов, позволят внедрить подход в фотонные интегральные схемы. Все вышеописанные оптические технологии в перспективе могут полностью заменить HDD. И неизвестно, когда первые гаджеты появятся на рынке, если это вообще произойдет. Но пока что все эксперименты с подобными устройствами проводятся в стенах лабораторий.

Посты из нашего блога:

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть