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  5. › MG08: Toshiba hat erste 16-TByte…

Festplatten-Technik.... ;-)

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  1. Festplatten-Technik.... ;-)

    Autor: future_former 12.01.19 - 20:14

    Liebe Leut’,

    seit über 30 Jahre setze ich selbst (notgedrungen) klassische Festplatten ein und belächele immer noch das Konzept mit dem mittlerweile einen einzigen Schreib-/Lesekopf-Pärchen.

    Das war mir damals schon unverständlich: warum man zwar immer schnellere CPUs entwickelt hat, aber die Entwicklung bei den Festplatten nur in Richtung Kapazitzätsvergrößerung ging, obwohl doch der Flaschenhals noch immer genau dort liegt:

    - bei der Geschwindigkeit der Disk

    Wir setzen nach wie vor DOS-Systeme ein. Nahezu ALLE im praktischen Gebrauch befindlichen Betriebssysteme sind "Disk Operating Systems" und ackern den ganzen Tag auf dem Startlaufwerk herum, um umständlich System- und Programmdateien zu laden, mit mäßiger Geschwindigkeit; selbst bei den SSDs muss man teils ewig warten, bis die Daten im Speicher angekommen sind oder von der CPU abgearbeitet werden konnten.

    Eine ehemals moderne CPU wie die intel Core i7 3615QM in meinem guten alten Apple Macbook Pro 2012 schafft etwa 25GB/s Datendurchsatz, das dazu passende DDR3L-RAM das Äquivalent.

    Nur die - pardon - schei$$ Harddisk kommt nicht hinterher !!!

    Ich habe seit geraumer Zeit eine Samsung 850 Pro mit 1TB drinstecken, notgedrungen, weil es nichts besseres gibt ud der armselige SATA-Bus nicht mehr hergibt. Schade ! Auch in einem aktuellen 2018er Macbook kommt das Festspeicherlaufwerk gerade mal auf lumpige 2,5GB/s... obwohl technisch mit den aktuell erhältlichen Flash-Chips mindestens das 4-fache möglich wäre, sofern man in der Industrie mal wirklich wollte.

    Dennoch immer noch nicht schnell genug, um modernsten Speicher und CPUs zu füttern, die mit mittlerweile über 40GB/s Speicherdurchsatz pro CPU (nicht Kern !) bieten.

    Ich hab’ mich darüber schon immer aufgeregt, da ich als Poweruser maximale Performance möchte und das gebotene auch wirklich nutzen will. Da leider sowohl Storage- als auch die Computerhersteller wie z.B. auch Apple selbst nicht wirklich willig sind, habe ich ein altes Projekt herausgekratzt und bin gerade dabei es umzusetzen ->

    https://developement.pro/2018/04/12/steady-state-head-technology-update-for-an-old-harddrive-concept/

    Damals in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts, als ich noch jung, dynamisch und erfolglos war, fasste ich den Plan meine Technologie irgendwann in ein reales Produkt umzusetzen. Schon zu seiner Zeit wäre das technisch durchaus machbar gewesen, wenn auch die Kosten am Anfang relativ hoch gewesen wären, da das teuerste bei einer klassischen Magnetfestplatte die Schreib-Lesekopfeinheit ist, auch heute noch. Aber mit entsprechender Motivation hätte man das damals schon relativ zeitnah umsetzen und auf den Consumermarkt bringen können. Sofer ich Unterstützung bekommen hätte… meine Familie war leider nicht in der Lage, das Potential meiner Erfindung abzuschätzen, und ich selbst hatte zuwenig Selbstvertrauen noch einen Plan, wie ich die Hersteller alleine erreichen hätte können.


    Heute ist das anders. Ich bin mittlerweile 45 Jahre jung und mache nun Nagel mit Köpfen, da die Zeit jetzt für dieses Produkt reif ist und die heutigen technischen Möglichkeiten theopraktisch Dinge möglich machen, an die ich damals noch gar nicht gedacht habe, wie beispielsweise FULL CAPACITY TRANSFER, d.h. das vollständige Auslesen des Magnetfestpeichers nach nur einer Umdrehung. Mit einer 250 GB-Platte wäre das derzeit bereits absolut machbar. Mehrere TeraByte sind allerdings noch nicht umsetzbar, aber ich arbeite daran. Zumindest habe ich dafür schon die Konzepte entwickelt, wie ein solcher Controller aussehen müsste. :-)

    Aufgrund ihrer Konstruktion sind heutige Flash-NAND-Chips auch noch nicht in der Lage, entsprechendes zu leisten; nicht einmal wenn man sie bündelt und von einem ausreichend dimensionierten Controller ansteuert, der (noch) nicht existiert. Kollegen wie die Mädels und Jungs von Nimbus (https://nimbusdata.com/products/exadrive-platform/) können allerdings schon 100 TeraByte in ein 3,5”-Gehäuse packen. Das ist enorm, im Vergleich zu den rotierenden Speichern, die derzeit mit 16 TeraByte Marktreife gerade erst käuflich zu erwerben sind.
    Die Kosten für soviel dicht gepackten NAND-Speicher sind allerdings exorbitant im Vergleich zum Magnetspeicher; die 12TB “Exos” von Seagate kostet momentan um die US $500.-. Bei 100TB Kapazität sind das ein vielleicht 20% dessen, was die Nimbus zu Buche schlägt. Auch die Samsung Enterprise SSDs mit 16TB kosten derzeit noch um die US $8000.-.

    Man bekommt mit klassischen Festplatte auch nach wie vor eine insgesamt wesentlich höhere Datenübertragungsrate pro Kapazitätseinheit im RAID, allerdings ist der Platzbedarf pro GigaByte auch weiterhin deutlich höher.

    ***

    Die Rohkapazität bei Magnetspeichern zu erhöhen ist relativ schwierig, aufgrund der Physik, obwohl da noch Fortschritte zu erwarten sind und generell bis in den Picosekunden-Bereich gearbeitet werden kann. Da sind Chips hinsichtlich Packungsdichte und Zugriffszeiten derzeit noch stark im Vorteil, jedenfalls bis meine Kopf-Technologies auf den Markt kommt. Wie es dan allerdings ausschaut, wenn man statt einer Metallbeschichtung auf Glasplatten gleich komplett kristallinen Speicher in rotierender Form einsetzt und holographisch arbeitet… -> https://en.wikipedia.org/wiki/Holographic_Versatile_Disc. Tja, das ist das schöne an der guten alten Festplatte. :-)


    Inwieweit mein Bitmuster-Datenkompression-Konzept praktikabel ist möchte ich gerne einmal mit Mathematikern und Informatikern abklären. Rein theoretisch sehe ich da großes Potential, zumindest wenn ich keinen Denkfehler gemacht habe. Toshiba hat ja was ähnliches in petto -> https://en.wikipedia.org/wiki/Patterned_media, aber mein Konzept geht eben noch weiter… ;-)

    Was aber halt hauptsächlich spannend ist: mein Schreib-/Lesekopf liefert die Basis für die praktikablen Anwendungen bei solch hohen Datenmengen und Verwendung entsprechender phyikalischer/logischer Datenkompression. Er KANN heute schon mit klassischer PMR-Technik und aktueller, am Markt vorhandener Chip-Technologie wie dem Xilinx Virtex-7 durchaus entsprechende Übertragungsraten für aktuelle Prozessoren leisten, es ist nur eine Frage, ob und wann man bereit ist das wirklich marktreif umzusetzen. Die Poweruser würde es freuen !

    Der Kopf ist im Grunde recht einfach konstruiert, Lithographie kann das leisten. Was man dann noch braucht ist ein wenig Peripherie wie einen eventuell voll integrierten Hub, der die neuartigen Spulen des Kopfes über den externen Controller ansteuert, wie dem Xilinx z.B., und dann noch einen Bus-Standard, um die enormen Transferraten, die praktisch möglich sind, auch an die CPUs weiterzureichen. Ich selbst würde momentan aufgrund des bei SSDs gebräuchlichen NVMe auf eine modernere Version der SATA/SAS-Schnittstelle setzen, um direkt abwärts- und protokollkompatibel zu bleiben. Elektrisch würde ich vorerst den U.2-Connector verwenden -> https://en.wikipedia.org/wiki/U.2.

    Selbst wenn man die neuen Platten dann an einem alten Mac mini oder PC mit nur SATA/3 anschließen und somit mit max. 600 MB/s ansprechen können würde: die Zugriffszeiten wären praktisch null. :-D

    ***

    Ich finde es berauschend, welche Möglichkeiten die klassische Magnetfestplatte aufgrund ihres Konzeptes heute noch bietet. Wenn die Prozessoren mal schnell genug sind und solche möglichen Datenmengen, wie hier beispielsweise 4 TeraByte pro Sekunde auch in der Praxis über simple Steckverbindungen ausgetauscht werden können, ist viel erreicht. Vor allem in der Wissenschaft gibt es enorm viele Anwendungen, die davon profitieren können, wie beispielsweise das beobachten von Licht(impulsen) auf seinem Weg.

    Inwieweit die Technologie für Chipspeicher allerdings in den nächsten Jahren Fortschritte macht und die Bandbreite sich dort noch drastisch erhöht wird man sehen. Prinzipiell sind Chips bislang eine wesentlich effizientere Technik, wenn man den Platzbedarf pro Dateneinheit betrachtet. Dennoch glaube ich aufgrund des Konzeptes der alten Festplattentechnik, nach nur einer Umdrehung theoretisch ALLE Daten sowohl gelesen als auch geschrieben haben zu können, an meine Technologie “Steady State Head”. Denn ich wüsste momentan nicht, wie man bei den Speicherdichten von TeraBytes in einem so extrem kleinen Volumen wie bei 3D-NAND einen Bus entwickeln möchte, welcher die Rohkapazität nach außen tragen kann.


    Derzeit knüpfe ich hauptsächlich über LinkedIn Kontakte zur Industrie und diskutiere mein Verfahren. Bei Toshiba, Seagate und Western Digital habe ich bereits über 300 Kontakte, darunter viele wichtige Ingenieure, dazu noch die CEOs und die Finanzabteilung. Es sind verschiedene technische Details noch nicht vollständig geklärt, die es erforderlich machen, externe Technologie mit einzubinden. Aber das ist das schöne und spannende an diesem Business: es gibt jeden Tag etwas neues zu lernen un dazu entdecken, vor allem viele neue Menschen, die genauso viel Spaß an der Materie haben wie man selbst. :-)

    Die Frage ist, was man dann für die Technologie springen lassen möchte. Ich selbst gedenke, den Herrschaften recht tief in die Tasche zu greifen, da das Marktpotential absehbar sehr, sehr hoch ist. Wir reden hier über mehrere Hundert Milliarden bis zu einigen Billionen US $ Umsatz in weniger als 10 Jahren. Dem entsprechend möchte ich entlohnt werden, um meine weiteren Projekte im sozialen und ökologischen Kontext finanzieren zu können.

    Und natürlich will ich irgendwann Computersysteme besitzen und anwenden können, die wirklich State-of-Art das technisch umsetzen, was gerade machbar ist und nicht mehr langsamer sind als ihr Anwender, und ich muß dann hoffentlich auch nicht mehr so oft den “Beachball” beim macOS sehen… ;-)

  2. Re: Festplatten-Technik.... ;-)

    Autor: blubby666 14.01.19 - 13:31

    Schonmal mit einer PCIE SSD probiert?

  3. Nö... zu teuer und zu langsam...

    Autor: future_former 15.01.19 - 04:37

    Und NVMe passt nicht in meine Rechner. Außerdem ist das alles noch immer vieeeel zu lahmar$chig für meine Bedürfnisse. Ich weiß, was gute SSDs leisten, das ist schon ein Quantensprung gegenüber der normalen Magnetfestplatte. Aber ich will mehr. Auf jeden Fall RAM-ähnlichen Durchsatz, damit die CPU was zum Malochen bekommt.

    Es ist schon scheiße, wenn der Computer zwar ewig schneller rechnen kann als man selbst, aber die alltäglichen Aufgaben dann doch wesentlich langsamer macht, weil er grundsätzlich nicht schnell genug arbeitet, um einen Poweruser wie mich zufrieden zustellen. Ich schalte beispielsweise oft schnell via Exposé zwischen den Fenstern hin & her, habe zig Programme aktiv, RAM ist so weit gefüllt, daß geswappt werden muss... die Grafik (nVidia 650GT kommt nicht hinterher, die intel HD4000 in der CPU ist schneller)... oft warte ich wegen eines Beachballs mehrere frustrierende Sekunden, daß es im Programm weitergeht... und daß, obwohl ich schon fast 550MB/s pro Sekunde Datendurchsatz bei der Samsug 850 Pro und angeblich zig I/O habe.

    Die Dinger sind zu langsam, basta.

    Ich will MEHR. Meine Platte kann das leisten. Vor allem kann sie aufgrund ihrer Konstruktion RAM ersetzen und soviel Arbeitsspeicher zur Verfügung stellen wie man braucht. Immer. :-)

  4. Re: Nö... zu teuer und zu langsam...

    Autor: blubby666 15.01.19 - 11:06

    naja man könnte halt auch einfach aufhören auf hohem niveau zu nöhlen und sich einen modernen PC kaufen. Wer Mac kauft, kauft nunmal auch die Hardware- und Software-Einschränkungen.

    Wenn dir als "power user", bei normaler nutzung deines OS 6,8GB/s lesend und 6GB/s schreibend nicht genügen, dann machst du etwas sehr sehr komisch. Ich maße mir nicht an alle anwendungsfälle eines PCs zu kennen, aber wenn ich Android compiliere, nebenbei in darktable raws bearbeite, gleichzeitig im background GB große rars entpacke und nebenbei ein fullHD urlaubsmovie schaue, dann läuft das bei mir ganz smooth. Und das nur mit einer schnöden sata SSD.

    aber gut, du wirst schon wissen was du brauchst :)

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