مقدمة: الدماغ المخفي في المخزن الحديث

وفي كل مرة تنقذ فيها ملفاً أو تجهز نظاماً تشغيلياً، فإن المعالجات الدقيقة الصغيرة داخل جهاز التخزين الخاص بك تُعد العملية بأكملها، وفي حين أن معظم المستعملين يُثبتون القدرة ويقرأون/يكتبون السرعة، فإن المتحكم الذي يُمكنه من صنع واحد أو أكثر من المجهزين بالميكروسات - يحدد أداء العالم الحقيقي، والموثوقية، والتحمل، في كل محركات الودعات الصلبة، ويعالجة تكنولوجيات الترجمات العالية السرعة.

وعلى عكس الحلقات البسيطة من الأقراص الصلبة التقليدية، فإن أجهزة التخزين الحديثة تعمل على تصميمات متطورة من النظام على الشيكات تتنافس مع وحدات الاستهلاك المكلورة بمستوى منخفض من التعقيد، وتدير قنوات متعددة من الذاكرة الخفية في المنطقة الشمالية، وتنفذ الخوارزميات ذات الوقت الحقيقي لترتدي ملابسها وجمع القمامة، وتتواصل مع النظام المضيف من خلال بروتوكولات مثل نظام " NVMe " ، وPCIe، و " SATA.

الدور المركزي للمنتجات الدقيقة في التنمية المستدامة

وفي دائرة خاصة، تعمل شركة المعالجات الدقيقة كدماغ المراقب، وتقوم بتنفيذ برنامج صارم يتحكم مباشرة في الذاكرة الوافية للناندي، وهذه المعالج مسؤولة عن جميع العمليات الحاسمة التي تميز دائرة التنمية المستدامة الحديثة من مجموعة بسيطة من الذاكرة، وبدون جهاز مصغر قادر على التحمل، ستكون الذاكرة اللامعة بطيئة وغير موثوقة ومعرضة للفشل المبكر.

Flash Translation Layer (FTL)

وتتمثل المهمة الأساسية في إدارة ممر الترجمة التحريرية للفلاش، ولا يمكن تخطي الذاكرة الدامقة مباشرة؛ ويجب محوها في كتل كبيرة قبل أن تُكتب بيانات جديدة، ويحتفظ جهاز التجهيزات الدقيقة برسم خرائط للملفات الفيزيائية، ويترجم أوامر نظام الملفات المضيفة إلى عمليات سريعة منخفضة المستوى، ويجب تحديث هذه الخريطة دينامية مع تحطم البيانات، ونقلها، ومحوتها، في حين تحافظ جميعها على القدرة على الاسترداد.

إدارة البيانات المتعددة القنوات

وتستخدم أجهزة التنمية الصناعية ذات الأداء العالي قنوات متعددة من الوصلات الوطنية تعمل بالتوازي مع تعزيز النطاق الترددي، وتضع أجهزة التجهيز الجزئي بيانات تجريد من هذه القنوات، وتوزع القراءات وتكتب لتجنب الاختناقات، وتدير أيضاً إشارات الانتقاء، وأسئلة القيادة، والتوقيت المتقطع بين عشرات من وحدات الوجبات الخفيفة، وتوزع قنوات الضبط الحديثة الصنع في قناة VONSVE18.

DRAM and Cache Hierarchy

وتشمل معظم البيانات ذات القيمة العالية من أجل التنمية المستدامة مخبأ من طراز DRAM لخزن جداول الخرائط وكثيرا ما تصل إليه البيانات، ويتحكم المجهزون بالمعالجات الدقيقة في عملية البدء في استخدام الأراضي الوطنية المبردة، والتوقيتات الجديدة، والتحكيم بين ضربات الخيوط والفوائد، كما ينفذ سياسات التخصيب في كتابة التقارير التي تتداول مدى القدرة على السرعة، بما يكفل تذب البيانات المتقلبة إلى الأراضي الوطنية الآمنة أثناء فقدان غير المتوقع للطاقة باستخدام أجهزة قياس مصممة.

المهام الرئيسية للمنتجات الدقيقة في أجهزة تخزين البيانات

وبالإضافة إلى الإدارة الواضحية الأساسية، يؤدي المجهز البالغ الصغر في جهاز تخزين عدة مهام حاسمة الأهمية في البعثات تحدد الأداء العام والموثوقية والطول.

تصحيح الأخطاء ونزاهة البيانات

ولا يمكن الاعتماد على الذاكرة الوراثية في المنطقة؛ بل إن الأخطاء في بعض الأحيان تتفاقم مع تقلص عدد أجهزة الاستنشاق والزنزانات، وتطبق أجهزة معالجة دقيقة حديثة، رموزاً لتصحيح الأخطاء القوية مثل مخططات التكييف المنخفضة الدقة والثبات، وتقنية سداسي كلور حلقي الهكسان (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)، وتحتاج هذه الخرطومات إلى حساب متجانس كبير من خلال إنتاج

فعلى سبيل المثال، تحدد ] مواصفات SNIA ] حماية البيانات من نهاية إلى نهاية، وتحقق حملات المستهلكين الآن معدل خطأ غير صحيح من 1e-15 أو أفضل، وهذا لا يمكن إلا لأن المجهزين بالمايكروسات الدقيقة يمكنهم تكييف قوة تصحيح الخطأ على أساس ارتياد الذاكرة ودرجات الحرارة وساعات التشغيل.

إدارة المستويات والهدايا

ولا يمكن أن تتحمل كل خلية من وحدات الوصل الوطنية سوى عدد محدود من دورات البرمجة - يتراوح بين 500 و 000 100، حسب نوع الخلايا (SLC، و MLC، و TLC، و QLC) وتستمر عملية مسح المعالجات الدقيقة في كل لبنة، وتطبق مقاييس قياسية متطورة توزع بالتساوي على كامل الجهاز.

وتشمل المحركات المتقدمة أيضا تحليل الفشل التنبؤي: تقوم أجهزة تجهيزات دقيقة برصد القياسات مثل محو العد، وزيادة وقت البرامج، والاختلالات البسيطة، ثم تعدل تخصيص قطع الغيار ونقل البيانات بصورة استباقية. وتُبرز وثائق ميكرونز التجارية الخاصة ] كيف يمتد نطاق متحكمي المنتجات على مدى يتراوح بين 20 و40 في المائة من خلال ارتداء ملابس ذكية.

جمع القمامة وآلية رصد الحدود

وعندما يحذف نظام التشغيل ملفاً، لا تقوم الدائرة على الفور بمحو القطع المقابلة، ويجب على المجهزات الصغرى أن توحد فيما بعد بيانات صحيحة من مجموعات مجهزة جزئياً، وأن تمسح القطع الحرة، وأن تجعلها جاهزة لعملية جديدة تسمى جمع القمامة، وبدون جمع القمامة بصورة فعالة، تكتب الصواريخ (المؤلفة من خارج النطاقات) التي تؤدي إلى تراكمات في السلاسل، مما يقلل من سرعة ومسارات الضبط.

بروتوكولات الاتصالات المضيفة

وينفذ المجهزون المصغرون مجموعة مواد البروتوكول الكامل للربط بين سواتل الاتصالات وأجهزة SAS أو NVMe على PCIe، وفيما يتعلق بشبكة NVMe، فإن هذا يشمل إدارة عدة طلبات وتصفية، ومعالجة حالات الحرق، والانتقال من دولة إلى أخرى، ونقطة النهاية لإدارة شركة NVMe-MI، ويجب على المراقب أن يقطع رؤساء القيادة، ويثبت من نقاط البيانات إلى جانبية، وينسق عمليات نقل المواد الكيميائية.

إدارة الطاقة والتثبيت الحراري

وتولد البرمجيات الصغيرة الحجم حرارة كبيرة تحت عبء العمل الثقيل، ولا سيما في شكل ميم-2، وترصد أجهزة استشعار درجة الحرارة في جميع مجموعات المركبات الثنائية الفينيل المتعددة الكلور وأجهزة الوصل الوطنية، وتكيف سرعة ساعات العمل، والفولط، والجدول الزمني للنشاط للحفاظ على درجات الحرارة داخل المواصفات، كما تدير خصائص إدارة الطاقة المتقدمة: يمكن أن يتجاوز استهلاك الطاقة العاملة في إطار PCIe 5.0 محركات 10 واط، بينما يجب أن تخفض حجم الطاقة.

دال - التقدم المحرز فيما بعد التنمية المستدامة التقليدية

ويتطور دور المجهزين بالميكروبات في التخزين بسرعة حيث تتعدى التكنولوجيات الجديدة البرمجيات التقليدية القائمة على أساس المقاييس، وتتطلب هذه التطورات المزيد من الطاقة المحسوبة ومجموعات التعليم المتخصص.

NVMe over Fabrics (NVMe-oF)

ويوسع نظام NVMe-oF نطاق بروتوكول الشبكة الذي يُنفذ على نسيج الشبكة مثل شبكة Ethernet (التي تستخدم RDMA)، أو قناة فيبر، أو شركة InfiniBand، ولا يجب أن تعالج الآن عمليات الخزن الجزئي التي يقوم بها مركز مراقبة التخزين، بل أيضا معالجة مجموعات الشبكات، وإدارة دورة الحياة المباشرة للذاكرة عن بعد، ومراقبة الازدحام

Intel Optane and Storage-Clas Memory

فتقنية أوبتان في نظام إنتل (استنادا إلى 3D XPoint) قد ضلت الخط الفاصل بين الذاكرة والتخزين، وقد احتاجت أجهزة التحكم التابعة له إلى أجهزة معالجة صغيرة ذات استجابة شبه آلية للتأهب وقابلية للذوبان، خلافاً لما هو قائم على أساس الكتلة التقليدية، ومع أن أوبتان يجري التخلص التدريجي منها، فإن مفهوم الذاكرة التي تستخدم في درجة التخزين يعيش في تكنولوجيات ناشئة أخرى مثل أجهزة التحكم في المواد الكيميائية.

التخزين الحاسوبي

والتحول الأكبر هو التخزين المحوسب، حيث يقوم جهاز التخزين نفسه بتنفيذ مهام موحّدة (مثلاً، ضغط الملفات، والتشفير، وتصفيف قواعد البيانات، بل وحتى استخدام المقياس الخفيف) وتدير الشركات مثل سامسونغ (SmartSSD) ونظم التكسير التي تُدرّب مفاعلات آلية الرصد والتحقق من المخاطر التي يمكن أن تُدير أعباء العمل المحددة للمستخدمين والتي تحد مباشرة من مستلزمات.

() يحدد الفريق العامل المعني بالتخزين الحاسوبي التابع للمؤسسة الوطنية الصينية () البنيانات التي يمكن فيها للمعالجات الدقيقة في الجهاز أن تنفذ " مهام التخزين " وكذلك أوامر " صريحة " ، ومن المرجح أن يرى هذا الاتجاه أن المعالجات الدقيقة تتطور إلى مجموعات متجانسة، تخلط بين الأغراض العامة وبين أنماط تسارع الأجهزة.

PCIe 5.0 and 6.0 Implications

ويضاعف كل جيل جديد من الجيل الأول من المركبات من النطاق الترددي، حيث يقدم البرنامج التنفيذي ٥,٠ ٦٤ GB/s total )لعام ١٦( ورقم ٦ في مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس

مستقبل أجهزة التبريد الدقيقة في أجهزة التخزين

ومع تزايد إنتاج البيانات بصورة سريعة، ستزداد الطلبات على مجهزات التخزين الصغيرة، وستحدد عدة اتجاهات الجيل القادم من المتحكمين.

AI-Driven Data Management

ويمكن أن تتنبأ خوارزميات التعلم الماكنة بأنماط عبء العمل، وأن تُحدّد أقصى قدر من التخصيصات الخفيفة، وأن تنقل البيانات بشكل استباقي للحد من تضخيم الكتابة، فعلى سبيل المثال، يمكن للمراقب أن يتعلم أن ملفاً محدداً يتم الوصول إليه كل 30 دقيقة ويحتفظ بدوام مميت في مخبأ ساخن، بينما تنقل محفوظات قواعد البيانات الباردة إلى ذاكرة أبطأة ولكن أكثر كثافة، ويستلزم تنفيذ هذه النماذج أجهزة تصنيع صغيرة

الأمن المتكامل والتشفير

وسيتجاوز أمن التخزين مجرد تشفير المواد من نوع AES-XTS وسيحتاج المجهزون الأصغر في المستقبل إلى دعم الخوارزميات البكائية بعد فترة الكواشف (مثلاً، كيبر، ديليثيوم) للتبادل والتوقيع الرئيسيين، وكذلك آليات تحديث البرمجيات المضمونة ذات سلسلة من الثقة.

الهيكل المتعدد التخصصات

وكما تتحرك وحدات مكافحة الفساد ووحدات الحماية العامة في اتجاه تصميمات البطاطا، فإن أجهزة مراقبة التخزين ستتبع ذلك، وقد تدمج وحدة متقدمة من أجهزة التحكم في الخزن (بأساسات عامة الغرض)، وبطاقة وصل بينية للذاكرة (DAM وNAND PHYs)، وبطاقة أمنية، وبطاقة متسارعة من أجل الضغط/النظام الكيميائي المركزي الذي سينسق الاتصالات بين الأطراف والأقرية.

RISC-V in Storage observers

(ب) إن شركة " سي سي سي " (ScaleFlux) تكتسب مجازفة كهيكل خال من الإتاوات، وقابل للتعديل بالنسبة لشركات SoC المدمجة، وقد اعتمد عدد من البائعين المتحكمين في التخزين (مثلاً، نظم " إن جي دي دي دي دي دي دي دي " ) نواة من أجل المرونة وقدرة على إضافة تعليمات محددة إلى أعباء التخزين.

مقاييس الأداء: حيث توجد مجهزات صغيرة

وكثيراً ما يركز المسوقون على سرعة القراءة والكتابة المتتابعة، ولكن أداء العالم الحقيقي يحدده عمليات عشوائية لكل ثانية، وبدرجة من الرضا تحت أعباء العمل المختلطة، ويتوقف كلاهما بشدة على قدرة المعالجات الدقيقة على معالجة الاستفسارات القيادية بكفاءة، ويقلل إلى أدنى حد من الانقطاع عن المناولة، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يحقق جهاز التحكم في سلسلة إنتاجية من طراز كورتكس - آر - 1 مليون.

وتسود حالة الطوارئ، ولا سيما نسبة 99.9 في المائة من حالات التأخير في تنفيذ برامجيات البرمجيات، وإذا كانت المجهزات الدقيقة مشغولة بجمع القمامة أو ارتداء المقياس عند وصول طلب قراء مرن زمنيا، أو ارتفاع معدلات الارتداد، فإن أجهزة المراقبة في المستقبل ستنفذ جدولا زمنيا للمعدات التي تستلزم عمليات المعلومات الأساسية في غضون ثواني دقيقة، بما يكفل جودة الخدمات المقدمة لتطبيقات حرجة مثل معاملات قواعد البيانات أو معاملاتها الحقيقية.

الاستنتاج: تطور الدماغ في التخزين

ولا يُعد المجهزون المصغرون داخل جهاز تخزين عالي السرعة مجرداً من أجهزة التحكم المدمجة - بل هو جهاز متطور متعدد الأطراف يدير قنوات بيانات موازية، ويُجريون تصحيحاً للأخطاء في الوقت الحقيقي، ويديرون خامات للتعلم الآلي، ويتواصلون على نسيجات عالية السرعة، حيث ننتقل إلى أبعد من البرمجيات التقليدية في التخزين الحاسبي، وأجهزة تخزين البيانات الرئيسية، وخلق هياكل مصناعية.

For further reading, consult the Flash Memory Summit] proceedings for annual updates on controller structures, or review the SSD review archives at AnandTech for real-world performance measurements that reveal the critical role of the processor in storage.