Энергосберегающие серверы: Хранение данных 2.0
Если предположить, что в будущем объемы данных будут продолжать расти, то соответствующее потребление энергии также увеличится на несколько порядков. Например, прогнозируется, что к 2030 году потребление энергии в ИТ-секторе вырастет до десяти петаватт-часов, или десяти триллионов киловатт-часов. Это будет эквивалентно примерно половине вырабатываемой в мире электроэнергии.
Удвоение эффективности процесса хранения
Но что можно сделать, чтобы уменьшить количество энергии, необходимой серверам для работы? Обычно данные хранятся в хранилище с помощью намагничивания. Для записи или удаления данных электрические токи пропускаются через ферромагнитные многослойные структуры, где протекающие электроны создают эффективное магнитное поле. Намагниченность на накопительном уровне «чувствует» это магнитное поле и соответствующим образом меняет его направление. Однако каждый электрон может быть использован только один раз.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
ЗАКРЫТЫЕ эфиры c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами на закрытом аккаунте course.econet.ru
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Важным шагом вперед в области энергосберегающего хранения данных является создание ферромагнитного слоя хранения, включающего в себя тяжелый металл, например, платину. По мере прохождения тока через тяжелый металл электроны переключаются туда-сюда между тяжелым металлом и ферромагнитным слоем. Большим преимуществом этой технологии является то, что электроны могут быть повторно использованы многократно, а ток, необходимый для записи данных, уменьшается в тысячу раз.
Энергосберегающие серверы: Хранение данных 2.0
Команда исследователей из Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце (JGU) в сотрудничестве с исследователями из Центра исследований (Forschungszentrum Jülich) нашли возможность еще раз удвоить эффективность этого процесса хранения. «Вместо того, чтобы использовать простой кремний в качестве подложки, как это принято, мы используем пьезоэлектрический кристалл», – объясняет ученая из JGU Мария Филианина. «Мы прикрепляем к поверхности тяжелый слой металла и ферромагнитный слой.» Если к пьезоэлектрическому кристаллу прикладывается электрическое поле, то в кристалле возникает механическая деформация. Это, в свою очередь, повышает эффективность магнитного переключения слоя хранилища, который является элементом, обеспечивающим хранение данных.
Степень повышения эффективности определяется системой и напряженностью электрического поля. «Мы можем непосредственно измерить изменение эффективности и, соответственно, скорректировать соответствующую напряженность поля – фактически на лету», – сказала Филианина. Другими словами, можно напрямую контролировать эффективность процесса магнитного переключения, регулируя напряженность электрического поля, которому подвергается пьезоэлектрический кристалл.
Это позволяет не только значительно снизить энергопотребление, но и использовать сложные архитектуры для хранения информации. Исследователи предполагают, что если электрическое поле будет приложено только к небольшой площади пьезоэлектрического кристалла, то эффективность переключения будет только увеличена в этом месте. Если они сейчас настроят систему таким образом, что крутящие моменты вращения электронов могут быть переключены только при усилении деформации в пьезоэлектрическом кристалле, то они могут изменять намагниченность локально.
«Используя этот метод, мы можем легко реализовать многоуровневую память и сложные серверные архитектуры», – заявила Филианина, кандидат наук в области материаловедения в Высшей школе с отличием города Майнца и в Центре имени Макса Планка.
«Я рада, что сотрудничество с нашими коллегами в Юлихе работает так хорошо. Без их теоретического анализа мы не смогли бы объяснить наши наблюдения. Я с нетерпением жду продолжения работы с ними в связи с получением недавно совместно предоставленного гранта ERC » Synergy «, – подчеркнул профессор Матиас Кляуи, который координировал экспериментальную работу.
Если предположить, что в будущем объемы данных будут продолжать расти, то соответствующее потребление энергии также увеличится на несколько порядков. Например, прогнозируется, что к 2030 году потребление энергии в ИТ-секторе вырастет до десяти петаватт-часов, или десяти триллионов киловатт-часов. Это будет эквивалентно примерно половине вырабатываемой в мире электроэнергии.
Но что можно сделать, чтобы уменьшить количество энергии, необходимой серверам для работы? Обычно данные хранятся в хранилище с помощью намагничивания. Для записи или удаления данных электрические токи пропускаются через ферромагнитные многослойные структуры, где протекающие электроны создают эффективное магнитное поле. Намагниченность на накопительном уровне «чувствует» это магнитное поле и соответствующим образом меняет его направление. Однако каждый электрон может быть использован только один раз.
Важным шагом вперед в области энергосберегающего хранения данных является создание ферромагнитного слоя хранения, включающего в себя тяжелый металл, например, платину. По мере прохождения тока через тяжелый металл электроны переключаются туда-сюда между тяжелым металлом и ферромагнитным слоем. Большим преимуществом этой технологии является то, что электроны могут быть повторно использованы многократно, а ток, необходимый для записи данных, уменьшается в тысячу раз.
Команда исследователей из Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце (JGU) в сотрудничестве с исследователями из Центра исследований (Forschungszentrum Jülich) нашли возможность еще раз удвоить эффективность этого процесса хранения. «Вместо того, чтобы использовать простой кремний в качестве подложки, как это принято, мы используем пьезоэлектрический кристалл», – объясняет ученая из JGU Мария Филианина. «Мы прикрепляем к поверхности тяжелый слой металла и ферромагнитный слой.» Если к пьезоэлектрическому кристаллу прикладывается электрическое поле, то в кристалле возникает механическая деформация. Это, в свою очередь, повышает эффективность магнитного переключения слоя хранилища, который является элементом, обеспечивающим хранение данных.
Степень повышения эффективности определяется системой и напряженностью электрического поля. «Мы можем непосредственно измерить изменение эффективности и, соответственно, скорректировать соответствующую напряженность поля – фактически на лету», – сказала Филианина. Другими словами, можно напрямую контролировать эффективность процесса магнитного переключения, регулируя напряженность электрического поля, которому подвергается пьезоэлектрический кристалл.
Это позволяет не только значительно снизить энергопотребление, но и использовать сложные архитектуры для хранения информации. Исследователи предполагают, что если электрическое поле будет приложено только к небольшой площади пьезоэлектрического кристалла, то эффективность переключения будет только увеличена в этом месте. Если они сейчас настроят систему таким образом, что крутящие моменты вращения электронов могут быть переключены только при усилении деформации в пьезоэлектрическом кристалле, то они могут изменять намагниченность локально.
«Используя этот метод, мы можем легко реализовать многоуровневую память и сложные серверные архитектуры», – заявила Филианина, кандидат наук в области материаловедения в Высшей школе с отличием города Майнца и в Центре имени Макса Планка.
«Я рада, что сотрудничество с нашими коллегами в Юлихе работает так хорошо. Без их теоретического анализа мы не смогли бы объяснить наши наблюдения. Я с нетерпением жду продолжения работы с ними в связи с получением недавно совместно предоставленного гранта ERC » Synergy «, – подчеркнул профессор Матиас Кляуи, который координировал экспериментальную работу.
https://econet.ru/articles/energosberegayuschie-servery-hranenie-dannyh-2-0
29.07.2020