Od pendrive’a do centrów danych – jak pamięć flash napędza rozwój technologii

Na nośnikach półprzewodnikowych przechowujemy zdjęcia z wakacji i postępy w grze, ale także ogromne ilości danych wykorzystywane przez wszystkie sektory gospodarki i instytucje publiczne. Tylko w 2021 roku ludzkość wygenerowała 74 zettabajty danych[1], a w 2025 będzie to aż 180 zettabajtów[2]. Co sprawiło, że pamięć flash stała się tak popularna?

Tryliardy bajtów to wartości przekraczające możliwości naszej wyobraźni, ale pozwalające uzmysłowić sobie, że w świecie opartym o dane potrzebujemy trwałych nośników. Wykorzystujemy je we wszystkich urządzeniach elektronicznych ułatwiających nam życie. Używamy ich, gdy pracujemy na komputerze, w nawigacji samochodowej, w telefonach i lustrzankach. Pośrednio korzystamy też z nich, zamawiając jedzenie w aplikacji, czy podczas oglądania filmu na platformie streamingowej. Dane niezbędne do ich obsługi są przechowywane w centrach danych, które również wykorzystują technologię flash.

Rewolucyjny nośnik danych   

Pamięć flash znamy głównie jako towarzyszący nam w pracy i szkole pendrive ze złączem USB. To także karty pamięci SD i microSD, które umieszczamy w aparatach, smarfonach, dronach i konsolach. Możliwość zapisywania i kasowania plików w urządzeniu rozmiarów małego palca dziś jest oczywistością, ale pod koniec lat 90. była rynkową nowością[1]. W latach 80. i 90. królowały dyskietki. W swoich czasach był to nowoczesny nośnik, ponieważ wcześniejsze technologie przechowywania danych pozwalały wyłącznie na jednokrotny zapis – bez możliwości usunięcia lub nadpisania zawartości. Wyzwaniem było też zapewnienie przechowywania danych na nośnikach, które nie są stale podłączone do źródła zasilania. Na szczęście można dziś tylko wyobrazić sobie, jak wyglądałoby drukowanie prac dyplomowych i dokumentów firmowych, gdyby pendrive musiał być cały czas zasilany bateriami. Obecnie w pamięci flash USB możemy przechowywać nie tylko mniejsze pliki, ale też zdjęcia i filmy w wysokiej rozdzielności. Topowe flash USB zapewniają do 1 TB pojemności i szybkość odczytu do 1000 MB/s. Karty SD i microSD również oferują imponujące możliwości – na nośnikach wielkości paznokcia można przechowywać dziesiątki i setki gigabajtów.

„Nowoczesne karty pamięci znajdują swoje zastosowanie zarówno w technologii, z której korzystamy  w codziennym życiu, jak i w zaawansowanych urządzeniach przemysłowych. Wybierając kartę pamięci, warto dobrać jej parametry do indywidualnych potrzeb. Zdjęcia z wakacji robione telefonem lub mniejszym aparatem zmieszczą się na karcie 32 GB. Entuzjaści sprzętu fotograficznego powinni jednak sięgnąć po najbardziej pojemne nośniki – co najmniej 256 GB lub 512 GB” – zauważa Michał Bocheński z Kingston Technology. Karty pamięci znajdziemy też w urządzeniach o specjalistycznej charakterystyce. Kasy fiskalne w dużych centrach handlowych i monitoring CCTV wymagają nośników przystosowanych do wysokich obciążeń operacjami zapisu danych. Podobnie urządzenia, które muszą pracować w bardzo wysokich lub niskich temperaturach. Karty pamięci przeznaczone dla przemysłu i ekstremalnych warunków mogą działać nawet w zakresach od -40° do 85° C.

Magazyn danych w skali mikro i makro

Pamięć flash to nie tylko popularne karty SD i flash USB. W nieco większym rozmiarze znajdziemy je w nowszych komputerach i konsolach jako dyski półprzewodnikowe (SSD). Zastępują one starsze talerzowe dyski twarde (HDD), których główną wadą jest głośna i awaryjna mechaniczna konstrukcja, a także niska prędkość odczytu i zapisu danych. „Dyski flash znacząco przewyższają możliwości dysków talerzowych. Dzięki technologii NVMe dysk SSD może przeprowadzić ponad milion operacji wejścia i wyjścia na sekundę, to 10-razy więcej niż HDD. Podczas gdy dysk talerzowy przetwarza jedną kolejkę poleceń, SDD NVMe oferuje ich aż 64 tys. Zastosowanie dysku SSD skutkuje szybszym uruchamianiem systemu i sprawniejszym przesyłaniem plików” – podkreśla Michał Bocheński.

Pamięć flash w formie dysków SSD znajduje też zastosowanie w jednym z najważniejszych elementów cyfrowego świata – w centrach danych. Pokazuje to, że pamięć masowa flash stanowi część fundamentu transformacji cyfrowej, a tym samym część naszego codziennego życia. Oglądając serial, a nawet grając w gry, nie musimy już posiadać fizycznego nośnika pamięci, na którym są one przechowywane. Obraz i dźwięk przesyłany jest dzięki połączeniom sieciowym między nośnikiem znajdującym się w data center a naszym urządzeniem. Najnowocześniejsze centra danych i serwerownie korzystają z pamięci flash i dysków SSD z tych samych powodów, dla których stosuje się je w komputerach osobistych. Pamięć flash jest szybsza i niezawodna. Co więcej, dyski SSD są mniejsze i pozwalają zaoszczędzić na przestrzeni, a ponadto zużywają mniej energii elektrycznej.

„Nie zawsze zauważamy, że zarówno małe pamięci flash USB, jak i specjalistyczne dyski SSD pozwalają nam korzystać z technologii, która czyni nasze życie wygodniejszym. Kolejne usługi cyfrowe napędzają też rozwój nośników pamięci. Jeżeli za kilka lat uda się uruchomić metaversum, to m.in. dzięki dyskom półprzewodnikowym SSD, gotowym obsłużyć rosnący ruch w sieci” – podsumowuje Michał Bocheński z Kingston Technology.

[1] Pierwszy pendrive pojawił się na rynku amerykańskim w 1999 roku.

[1] https://www.cloverdx.com/blog/how-much-data-will-the-world-produce-in-2021

[2] https://media.kingston.com/kingston/pdf/ktc-blog-servers-and-data-centers-ssds-changing-data-storage-development-ebook-en.pdf