Новый мнемоник

The hottest data on Earth. In the coolest head in town¹.

Слоган к фильму «Джонни Мнемоник».

Люди, хоть изредка, да посматривающие голливудское кино, наверняка соотнесли заголовок нынешней колонки с названием культового, хоть и давнего, 1995 года, фильма «Джонни Мнемоник» (Johnny Mnemonic). Он был снят по одноименному рассказу Уильяма Гибсона (William Gibson) и стал одним из самых заметных явлений киберпанка. Мозг главного героя фильма Джонни Мнемоника, которого играет Киану Ривз (Keanu Reeves), по сюжету — контейнер с ценной для всего населения нашей планеты информацией, формулой чудодейственного лекарства, способного спасти миллионы жизней. И задача Мнемоника очень проста: доставить ее из пункта А в пункт Б. Но не тут-то было! Во-первых, за формулой охотятся злобные якудза², а во-вторых… Объем закачанных в Джонни Мнемоника данных был настолько велик³, что мозг героя буквально плавился, не в силах их удержать. Такая вот завязка. Ну а развязку вы наверняка знаете сами…

Не успели еще на обломках царской России «утихомириться бури революционных лон⁴», как в городке Акрон, штат Огайо (Akron, Ohio), в семье литовского эмигранта еврейского происхождения по фамилии Овшинский, до революции подвизавшегося на стезе торговли металлическим ломом, родился сын, которого нарекли по-местному, Стэнфордом, — видимо, чтобы поскорее ассимилироваться на новой родине. Случилось это в 1923 году. Впрочем, в семье мальчика всю жизнь называли или сокращенно Стэном, или Станиславом: польско-литовское происхождение давало о себе знать. Детство Стэнфорда Овшинского (Stanford R. Ovshinsky) пришлось на Великую депрессию 1929–33 годов, когда семье приходилось очень туго. Как следствие, Стэн не смог получить образования ни в колледже, ни, тем более, в университете, ограничившись ординарной средней школой. Тем самым ему была уготована судьба типичного американского «синего воротничка»: сорокачасовая рабочая неделя на промышленном предприятии, в середине 1950-х — фанерно-картонный домик в кредит на 25 лет, раз в пять лет — новый «Форд» или «Шевроле». Это в успешные послевоенные годы… Однако Овшинский выбрал другой путь и стал одним из самых известных инженеров и изобретателей США. На его счету — более 250 патентов, среди которых тонкопленочные солнечные батареи⁵, экологически чистые никельметаллгидридные (NiMH) аккумуляторы, а также батареи на так называемом твердом водородном топливе, в перспективе — энергетическая основа автомобильного транспорта будущего⁶. И всего этого он добился исключительно самообразованием, оставаясь, по сути, самоучкой. Согласитесь, что сделанные им изобретения требуют весьма основательных специальных знаний. Еще больше знаний потребовали научные исследования, которые Стэнфорд провел в 1960-х годах. Они касались аморфных некристаллических субстанций, прежде всего — аморфных полупроводников, и оказались востребованы высокими технологиями только сейчас. Впрочем, легендарный Гордон Мур (Gordon Earl Moore), сооснователь Intel, еще в сентябре 1970 года опубликовал в авторитетном американском журнале Electronics статью, в которой отмечал чрезвычайную перспективность проделанной Овшинским работы для разработки новых типов компьютерной памяти. Однако целый ряд технологических трудностей затянул внедрение на целых 35 лет! И только сейчас, в последние два года, наметился очевидный прогресс по использованию открытий Стэна Овшинского на практике. Так о чем идет речь?

Речь идет о новом типе памяти, который пока не имеет общепризнанного названия. Точнее — имеет их очень много. Вот, например: PCM, PRAM, PCRAM, Ovonic Unified Memory, Chalcogenide RAM, C-RAM… Достаточно? На самом деле все эти аббревиатуры обозначают одно и то же — память с произвольным доступом, основанную на переходе вещества из одного фазового состояния в другое. То есть — Phase-change Random Access Memory (PRAM⁷), именно так мы и будем именовать ее в дальнейшем. Заслуга Овшинского в том, что он разработал и изучил свойства семейства материалов, обладающих уникальными свойствами: «переключением» из аморфного (неупорядоченного) в кристаллическое (упорядоченное) состояние и обратно под воздействием тепла. Такие материалы (например, сурьмид германия, GeSb) получили название «халькогенидного стекла» (chalcogenide glass) и стали основой PRAM.

Если упростить, память типа PRAM работает следующим образом. Характеристикой элементарной ячейки памяти, используемой для хранения данных, является электрическое сопротивление материала из семейства халькогенидов. В кристаллической фазе электрическое сопротивление халькогенида мало (и в ячейке записана «единица» в двоичной системе), а в аморфной, напротив, велико (записан «нуль»). Переключение состояний осуществляется путем нагрева материала с помощью электрических импульсов. Существенно, что операция записи в случае PRAM (и в отличие от флэш-памяти) не требует предварительного стирания записанной в микросхеме информации. Это значительно снижает временные и энергетические затраты на выполнение операции.

Достоинства PRAM очень велики. Во-первых, отличное быстродействие. Новый тип памяти превосходит по этому параметру столь распространенную на сегодняшний день флэш-память приблизительно в 500–1000 (!) раз. Скорость записи составляет порядка 10 наносекунд, что вполне сопоставимо со скоростью памяти динамических типов, применяемых в ОЗУ современных компьютеров. И при этом PRAM является энергонезависимой! Это значит, что в ближайшем будущем вместо жестких дисков мы получим для своих ПК емкие приводы типа SSD (Solid State Disk) с быстродействием, сравнимым с оперативной памятью! В этом случае новейшие четырехъядерные процессоры от Intel и AMD уж точно не останутся без работы. А в каких-то системах PRAM может заменить и нынешние типы энергозависимого ОЗУ. Во-вторых, в отличие от микросхем флэш-памяти, выдерживающих не более 100 тысяч операций записи, PRAM позволяет перезаписывать свои ячейки более 100 миллионов (!) раз. Потрясающая надежность.

Есть у PRAM и недостатки. Так как запись информации производится путем нагрева ячейки памяти, для работы микросхемы требуется больше энергии, что означает повышенные токи и напряжения по сравнению с флэш-памятью. PRAM нельзя перегревать, в этом случае велика вероятность потери информации. Поэтому, к примеру, записанную микросхему нельзя подвергать процессу пайки. Нужно исхитриться и «залить» необходимые данные уже после того, как изделие, использующее PRAM, будет полностью готово.

Понятно, что за столь перспективную технологию, способную перевернуть весь IT-рынок, ухватились ведущие производители. В их числе трио компаний IBM, Macronix и Qimonda, вездесущий Samsung и… безусловно, Intel, которая приобрела лицензию на PRAM еще в 2000 году. И уже в этом, 2007 году, объединив свои усилия с известным итало-французским чипмейкером STMicroelectronics, Intel планирует начать поставки на рынок первых устройств на основе PRAM. Опередив, таким образом, Samsung, как минимум, на один квартал, а то и на полгода. Общий объем инвестиций Intel и STMicroelectronics в развитие PRAM составил около 1 млрд. долларов США и более 1,3 млрд. было привлечено в проект в виде инвестиций сторонних финансовых организаций. Размах работ поражает и внушает оптимизм. На такие расходы IT-компании идут только в том случае, если технологически у них все готово, и они абсолютно уверены в успехе.

Ну а теперь вернемся к нашему заскучавшему от обилия технических подробностей Джонни Мнемонику. Совместное предприятие со штаб-квартирой в Швецарии, созданное Intel и STMicroelectronics для производства и продвижения микросхем PRAM, получило название Numonix. В нем явно обыгрывается английское слово mnenonics (мнемоника, мнемотехника), обозначающее совокупность приемов и способов, облегчающих запоминание. Ну, вы наверняка помните: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». А вот насчет первых двух букв у меня возникло аж две версии. Согласно одной, буквосочетание «nu» суть сокращение выражения «name unknown», то есть «имя неизвестно». Что хорошо согласуется с тем, что упоминалось выше. В результате получается, что Numonix — «способ запоминания, не имеющий названия». Но есть и другая версия. Слово mnenonics в английском произношении теряет первую букву m и звучит как «нимоникс». Меняем «e» на «u» и получаем слово, которое читается как «ньюмоникс», то есть «новый способ запоминания». Или, если по-русски, — новый мнемоник. Такая вот голливудско-халькогенидная связь.

1 Самые горячие данные на Земле. В самой холодной голове в этом городе (англ.).

2 Якудза (другое название — гокудо) — члены соперничающих между собой групп традиционной организованной преступности в Японии, а также общее название таких групп.

3 Кстати, всего несколько мегабайт. В 1995 году это была существенная величина.

4 В. В. Маяковский. «О дряни».

5 Применявшиеся, кстати, на орбитальной станции «Мир».

6 За последнее изобретение Стэнфорда Овшинского даже прозвали «убийцей электромобилей».

7 Альтернативная расшифровка PRAM — Perfect RAM («совершенная память с произвольным доступом»).