چشم‌اندازی به تحولات فناوری در سال 2016 - بخش سوم

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه «چشم‌انداز فناوری‌های سال 2016» است. تمام این پرونده ویژه را می‌توانید از اینجا دانلود کنید. 

آینده دیسک‌های جامد (SSD)؛ نوع جدیدی از ابزارهای ذخیره‌سازی می‎تواند همه چیز را تغییر دهد 

آیا زمان عرضه اولین دیسک‌های جامد در سال 2008 و تهديد هارد درايوهای مغناطيسی سنتی را به یاد دارید؟ به نظر می‎رسد رخداد مشابه‎ای برای سال 2016 در حال به وقوع پیوستن است. خبر مهم در این رابطه یک فناوری حافظه جدید با عنوان 3D Xpoint است که با مشارکت میکرون و اینتل توسعه یافته است. این فناوری نسخه ارتقاء یافته فناوری‎های موجود از قبیل حافظه RAM یا NAND نبوده و کاملا جدید است.
3D Xpoint مدعی است که می‎تواند هزار برابر سریع‎تر، ده برابر متراکم‎تر و هزار برابر با دوام‎تر از حافظه‎های فلش کنونی باشد. نیاز به گفتن نیست که در عمل ممکن است دست‌یابی به این ارقام امکان‌پذیر نباشد و حتی خود اینتل و میکرون هم چنین ادعایی را به طور رسمی‎ اعلام نکرده‎اند؛ البته زمانی که اینتل 3D Xpoint را در IDF در معرض آزمايش گذاشت، نتیجه عملکرد IOPS هفت برابر سريع‎تر از حافظه فلش متداول بود؛ هر چند این نتیجه خیره‌کننده بود؛ اما تا رسیدن به رقم هزار برابر سريع‎تر، فاصله زیادی دارد.
در مورد نحوه عملکرد فناوری 3D Xpoint باید گفت که کاملا با حافظه‎های فلش متفاوت است. به جای استفاده از سلول‎های حافظه تشکیل شده از مدخل‎هایی که الکترون‎ها را نگه می‎دارند، 3D Xpoint از یک فناوری مقاومت‌محور استفاده می‎کند. هر سلول بیت داده خود را به وسیله تغییر مقاومت رسانای موجود در آن سلول، ذخیره می‎کند. این روش هم‌چنین به این معنی است که هر سلول به‌طور جداگانه نیاز به یک ترانزيستور ندارد؛ در نتیجه می‎توان سلول‎ها را کوچک‎تر و با تراکم بالاتری ایجاد کرد. بخش 3D به کار رفته در نام این فناوری نیز به چند لایه بودن آن اشاره دارد. تراشه‎های ابتدایی تنها از دو لايه تشکیل شده‎اند؛ اما در این فناوری تکامل یافته، از لایه‎های بیش‌تری استفاده خواهد شد. یکی دیگر از نکات قابل توجه در مورد 3D Xpoint این است که سلول‎های حافظه در سطح بیت‎های مستقل قابل آدرس دهی هستند. این قابلیت تغییر شگرفی نسبت به حافظه NAND که در آن کل بلوک‎های حافظه (معمولا 16 کیلوبایت) باید برای ذخیره تنها یک بیت از داده برنامه‌ریزی می‎شد، محسوب مي‎شود. در فناوری قدیمی‎ NAND فرآیند خواندن، نوشتن و اصلاح داده به کندی و با اتلاف منابع و انرژی همراه بود؛ اما در 3D Xpoint این مشکلات برطرف شده است. 

هر چند اصلاح این نواقص بسیار عالی به نظر می‎رسد؛ اما این نکته را نیز نباید فراموش کرد که فناوری 3D Xpoint بسیار جدید و متفاوت است و شما نمی‎توانید تنها با جایگزین کردن آن با تراشه SSD، به قابلیت‎های آن دسترسی داشته باشید. برای دستیابی به آن باید تمام کنترلرها و رابط‎ها نیز با نمونه جدید جایگزین شوند. اینتل می‎گوید، برای این منظور یک خط تولید جدید برای SSDهای مبتنی بر فناوری 3D Xpoint را با نام Optane آماده کرده است و قرار است این خط تولید در سال 2016 به بهره برداری برسد.
نکته‎ای که هم‌چنان مبهم باقی مانده این است که اینتل و میکرون قرار است در کدام سیستم‎ها از این محصول جدید استفاده کنند. آن گونه که از پیام‎های هر دو طرف پیداست، قرار است این فناوری در هر دو بخش حافظه و فضای ذخيره سازی انبوه مورد استفاده قرار گيرد و قرار نیست هیچ یک جایگزین دیگری شود؛ علاوه بر این، اینتل اعلام کرده است که حافظه‎های DIMM مبتنی بر Optane را نیز برای سرورهای Xeon توسعه خواهد داد.
از تمام این مباحث می‎توان به این نتیجه رسید که 3D Xpoint قرار است عملکرد فضای ذخيره سازی در کامپیوترهای شخصی را متحول کند و شروع آن از سال 2016 خواهد بود. چیزی که ما هنوز از آن بی اطلاع هستیم این است که این فناوری چگونه می‌خواهد در کنار سایر تغییرات بزرگ پیش روی ابزار ذخیره سازی مثل رابط‎های ذخيره سازی مبتنی بر PCI Express و پروتکل کنترل NVMe قرار گیرد؛ اما چیزی که می‎توان در این باره گفت این است که PCI Express و NVMe به موقع وارد صحنه خواهند شد. ایده به کار گیری 3D Xpoint از طریق اتصال قدیمی‎ SATA باعث محدود شدن تبادل داده در سرعت 500 مگابایت در ثانیه می‎شود. این در حالی است که هدف از اجرای فناوری 3D Xpoint رسیدن به سرعت 5 گیگابایت در ثانیه یا فراتر از آن است و اجرای چنین ایده‎ای به هیچ عنوان عاقلانه نخواهد بود.
گام بعدی در حوضه ذخیره سازی داده سازگاری بیش‌تر رابط‎های PCI Express در سال 2016 است. در بسیاری از مادربردها، M.2 از قبل به یک استاندارد تبدیل شده است؛ اما مسئله این است که M.2 به واسطه نزدیکی به مداراتی که داخل اسلات‎ها قرار می‎گیرند به نوعی شکننده و بی ثبات می‎شود. 
به جای آن، به یک رابط PCI Express برای درایوهای اکسترنال نیاز است. چیزی شبیه به SATA Express با برطرف شدن محدودیت‎ها و سازگاری با فناوری جدید. خوش‌بختانه چنین رابطی در حال حاضر با نام SF-8639 موجود است. SF-8639 نامی‎ است که قبلا استفاده می‎شد و حالا به U.2 تغییر نام داده است. U.2 استاندارد جدیدی است که مثل درایوهای SATA از آن برای اتصال درایوهای 2.5 اینچی از طریق کابل استفاده می‎شود و باید در سال 2016 منتظر فراگير شدن آن باشیم.

 قدرتمند، جمع و جور، قابل استریم؛ آیا آینده بازی به صورت موبایل انجام خواهد شد؟
در پایان سال 2015، شرکت انویدیا اولین پردازنده گرافیکی لپ‎تاپ تکامل یافته خود را معرفی کرد. مجموعه‎ای از لپ‎تاپ‎های مخصوص بازی از تولیدکنندگانی مثل Asus, MSI و Aorus برای اولین بار یک پردازنده گرافیکی GTX 980 آن‎لاک شده را به مشتريان خود عرضه کردند. این پردازنده گرافیکی درست مثل نمونه هم نام قدرت‌مند دسکتاپ خود، از امکانات مشابه 2,048 هسته CUDA، گذرگاه حافظه 256-bit و 3 گیگابایت حافظه GDDR5 برخوردار است. برای درک بهتر موضوع، هر زمان که یک پردازنده گرافیکی موبایل مجزا ساخته می‎شد، در اصل یک نسخه تکمیل نشده از نمونه دسكتاپ خود بود؛ اما برخلاف GTX 980 Ti که از لحاظ فنی نسخه خلاصه شده Titan X است، این هسته‎ها اغلب یک رده پایین‎تر از نمونه‎های مخصوص کامپیوتر دسکتاپ هستند؛ برای مثال، یک GTX 960 از 1,024 هسته CUDA برخوردار است؛ در حالی که نمونه مشابه موبایل آن تنها 640 هسته دارد. این امر باعث کاهش چشمگير در انرژی مورد نیاز و کاهش گرمای تولید شده خواهد شد و این اطمینان را به وجود خواهد آورد که پردازنده گرافیکی می‎تواند تحت فشار بدون نیاز به سیستم خنک کننده پرقدرت، خنک و بادوام، به کار خود ادامه دهد. شرکت‎هایی مثل MSI و Alienware قبلا داک‎های مخصوصی را توليد کرده‎اند که پردازنده‎های گرافیکی بزرگ دسكتاپ را به لپ‌تاپ متصل می‎کنند؛ اما این داک‎ها هرگز امکانات پرتابل یک لپ‎تاپ استاندارد را فراهم نمی‎کنند؛ به همین دلیل برای مدت زمانی طولانی، کاربران لپ‎تاپ مجبور به استفاده از پردازنده‎های گرافیکی نسبتا کم توان بودند؛ اما در حال حاضر انویدیا با پردازنده‎های گرافیکی جدید GP104 و GP100 خود تا حدود زیادی این مشکل را برطرف کرده است؛ البته به کمی‎ زمان نیاز است تا ما بتوانيم این تراشه‎های تکامل یافته را در بازار تجهيزات موبایل پیدا کنیم. 

به لطف کاهش مصرف انرژی حاصل از FinFET های 14 و 16 نانومتری که پاسکال به کار خواهد گرفت، نتایج کلی در عملکرد این تراشه‎ها بسیار فراتر از وضعیت کنونی خواهد بود. شاید سال آینده شاهد اولین نمونه از GTX 1060 شرکت انویدیا در لپ‎تاپ‎ها و اولترابوک‎های مخصوص بازی باشیم؛ از طرفی با فراگير شدن پردازنده‎های اسکای لیک در بازار ما شاهد افزایش کلی توان پردازشی سیستم‎ها نیز خواهیم بود. شایعات حاکی از آن است که اینتل در نیمه نخست سال 2016 در مجموع 8 پردازنده موبایل مجزا را عرضه خواهد کرد. در رده پردازنده‎های سطح  بالا ما شاهد دو تراشه i7، دو i5 و دو i3 خواهیم بود؛ این در حالی است که بیش‌تر نوت بوک‎ها از مزایای پردازنده‎های Pentium و Celeron بهره‎مند خواهند شد. 
در گذشته اینتل به استثنای Celeron که برای کامپیوترهای مقرون به صرفه در نظر گرفته شده بود، برای تمام آن‌ها یک یا دو هسته پردازشی با فعال سازی Hyper-Threading با حداکثر چهار رشته را در نظر گرفته بود. در گذشته پردازنده‎های موبایل سطح بالای i7 اینتل نیز از چهار هسته و Hyper-Threading استفاده می‎کردند. تمام این هشت پردازنده در محدوده 15W TDP کار می‎کنند و شما اين اطمینان را خواهید داشت که آن‌ها از گرافیک یکپارچه جدید HD500 اینتل و DDR4 پشتیبانی خواهند کرد؛ اما بعید به نظر می‎رسد که به این زودی ما شاهد حضور استانداردهای جدید حافظه در لپ‎تاپ‎ها باشیم؛ زیرا این پردازنده‎های موبایل هنوز به استاندارد DDR3L متکی هستند، حافظه‎هایی که به لطف مصرف کم انرژی‌بخشی جدایی‌ناپذیر از لپ‎تاپ‎ها بوده‎اند. 
مسلما AMD نیز با پردازنده‎های اختصاصی SoC خود را بیش از گذشته به بازار نزدیک خواهد کرد. با اعلام عرضه پردازنده Merlin Falcon مبتنی بر معماری Excavator به نظر می‎رسد AMD بیش‌تر از گذشته به سمت قوانین صنعتی و تجاری، از جمله ارتباطات و زیرساخت در حال حرکت است. انجام چنین کاری دست‌کم به این شرکت، این اطمینان را خواهد داد که تا زمان عرضه پردازنده Zen در سال 2016 از طریق ادامه توسعه خط تولید محصولاتش، درآمد کافی را کسب خواهد کرد.