【极速存储】极速体育直播

　　对于计算机行业来说，技术的进步尤为关键。不过，新的技术、新的产品不断地推陈出新，但它们顶多只有几年的黄金岁月，很快它们又将落后而最终被淘汰。对于固态硬盘来说，这样的黄金岁月在未来几年即将来到，界时硬盘将能够让我们的系统在按下电源按钮后，即刻就加载完毕，打开一个大型的应用程序，例如Photoshop，系统将马上进入可用的状态，我们不再需要停在加载提示界面等待，软件的主界面将马上出现。除此之外，拷贝和移动一个高清影片，我们也不会再看到拷贝进度的提示信息，因为这根本不需要，操作将马上完成。
　　新的存储革命将催生出新一代的固态硬盘，并通过更快的接口实现连接。目前，通过PCI-E（PCI Express）接口连接的服务器固态硬盘传输速率已经是普通SATA接口固态硬盘的数倍，而这种高性能的产品将很快就能在个人电脑上看到。
　　新式固态硬盘速度之快最终将迫使Windows和Mac OS之类的操作系统改变设计。否则，操作系统将成为瓶颈。圣迭戈大学的一个Moneta项目研究小组为此进行了大量的研究，实验证明，现有操作系统将影响新一代固态硬盘的存取速度，与此同时，他们也找出了在现有操作系统中如何尽可能避免影响性能的方法。不过，在此之前，还是先让我们一起来了解一下新的存储技术吧。
　　革命的起源
　　新技术、新硬盘
　　在未来几年内，技术的变化将使个人电脑的数据存储带宽达到4Gb/s。
　　一直以来硬盘是电脑性能的瓶颈，固态硬盘的出现使硬盘速度大幅度提升，人们开始感觉硬盘速度明显快了，但是目前的硬盘接口仍然存在瓶颈。理论上说，SATA接口可以支持6Gb/s的传输速率，但是实际存储速度却达不到这一标准，即使目前市面上速度较快的固态硬盘OCZ Vortex 3，其最大的数据吞吐量也仅有600Mb/s左右。为此，我们需要更快的硬盘接口，新的SATA Express硬盘接口可以提供8Gb/s、16Gb/s甚至是更高的传输带宽。而就在今年，支持1.6Gb/s带宽的SATA Express也将在新电脑上出现。
　　SATA Express使用不同的数据传输协议，更快而且更有潜力，目前，为服务器设计的固态硬盘已经可以实现了高达3Gb/s的传输速率，而随着今年新的PCI-E标准PCI-E 3.0进入市场，这个数值将再翻一翻。不过，在解决了硬盘接口速度的问题之后，原有固态硬盘闪存单元能否也达到这样的速度将成为新的问题。
　　实际上，目前的固态硬盘读取速度比较理想，在短短40ns的时间内可以读取存储页数据约100 000次。但是写速度很慢，特别是在重写一个8KB的存储页时，最新的英特尔固态硬盘可能需要清除约2MB的存储页数据，这将导致耗费额外的3ms的时间，而存储页的写操作还需要1.2ms。不过，经过写入缓存以及控制芯片的智能化处理，通常用户并不会太注意固态硬盘在写入时速度的拙劣表现。
　　在所有的存储介质中，RAM模块的速度最快，但是它们在断电之后将丢失所有的数据。因而，只能够作为内存的存储单元使用，而不能够作为硬盘的存储单元。而计划中作为闪存（Flash）接班人的候选者大约有十几名，其中的两名候选者——相变存储器（Phase Change Memory，PCM）和可变电阻式内存（Resistive Random Access Memory，简称ReRAM）将可以在2014年或者2015年正式投入市场。
　　PCM使用的材料结晶或模式重建取决于所施加的电压，其写操作类似于闪存，需要清空、重建、写入，因而，其速度仍然无法与RAM相比。ReRAM则不同，其材料在施加电压时对应位值为1，施加反向电压即可改变数值，因而，可以直接覆盖并重写数据，读写能够实现同速。目前，惠普、松下、三星和索尼等公司都在研发相关的产品，现在产品原型仍处于开发阶段。
　　革命的阻碍
　　操作系统
　　Windows等操作系统无法有效地管理极速的存储设备，操作系统必须重建。
　　坐在电脑前不耐烦地等待读取数据或者应用程序加载是许多电脑用户共有的记忆，硬盘速度缓慢是导致体验不佳的主要原因。固态硬盘由于读取的速度极快，基本上已经改变了这种状况，而为了适应固态硬盘的操作方式，Windows 7等新的操作系统在检测到固态硬盘时，将自动停止SuperFetch和自动碎片整理等为机械硬盘而设计的优化措施。与此同时，操作系统将在固态硬盘支持的情况下激活TRIM命令，这可以优化固态硬盘数据的写入机制，但是这一切对于未来新的固态硬盘是不够的。对于通过PCI-E接口传输数据的新一代固态硬盘，它需要操作系统做更大的改变，甚至完全重建。未来的固态硬盘除了速度更快以外，工作电压也更低，能够在单位时间内执行更多的操作，而目前包括测试中的Windows 8操作系统在内，皆无法有效地管理如此快的硬盘。
　　Windows将阻碍存储革命的步伐
　　圣迭戈大学的研究人员已经建立了一个名为Moneta的项目来测试和研究新的固态硬盘在现有操作系统中可能受到的影响。起初，他们建立了一个使用DRAM模块模拟的硬盘，模拟的硬盘采用8通道的PCI-E接口连接，可实现4Gb/s的数据传输速率。在2011年他们开始正式使用PCM模块建立存储设备进行测试，其测试结果表明，包括Windows和Mac OS等目前所有的操作系统在内，都无法有效地管理和操作新一代的固态硬盘，操作系统读取和写入数据的操作过程，耗费的时间甚至比硬盘存储这些数据花费的时间还要多。
　　Windows深层次的磁盘输入/输出调度程序架构是导致出现这一问题的原因，调度程序负责接收系统中所有的文件操作请求，并将请求排序执行，避免数据拥挤和堵塞。对于一个速度缓慢的机械硬盘来说，该机制能够协调系统与硬盘操作，对于系统和硬盘的性能提升非常有帮助。但是对于读写速度远比软件执行速度要快的硬盘来说，由于传输到硬盘的数据都必须预先经过调度程序，因此耗费了额外的时间，所以必然影响硬盘的性能发挥。在Linux上调度程序可以优化操作，收集排序列表中的几个请求并将它们同时发送到硬盘驱动器，然而，这个动作同样需要花费一些时间，因为调度程序需要创建一个额外的新线程，以提高处理速度。