Memorias Racetrack

Vale, hoy toca post sobre tecnología y empiezo fuerte.

Dejando aparte que los conceptos de dos tipos de memoria en un ordenador que te enseñaron hace años están equivocados (te mintieron, se siente...) centrate ahora en los discos duros de los ordenadores.

Sí, es la parte que hace ruido cuando el ordenador arranca.
No, el ventilador no. Lo Otro...

Vale. ¿Bien? Guay.

En Informática eso se conoce como memoria secundaria. Es más lenta que la memoria principal, que están en los registros del procesador y sigue siendo más lenta que la memoria caché, que es una intermedia entre la memoria secundaria y el procesador. Ahora te preguntas... ¿porqué se usa y no hacemos un ordenador con ese tipo de memoria?

La respuesta es doble:
1- La arquitectura (la forma en la que está diseñado el ordenador) es jerárquica, y con ello tenemos varios tipos de memoria en el ordenador trabajando como una maquinaria de reloj para que todo funcione. La memoria secundaria es lenta* pero es muy grande (pero que muy MUY grande) y... sobretodo, es muy barata.
2- Un ordenador con SOLO ese tipo de memoria sería muy caro y difícil de programar... precisamente porque estamos acostumbrados a la otra arquitectura.

Pero una memoria a la que se pueda acceder rápida y aleatoriamente** y que sea barata interesa mucho a los diseñadores de ordenadores; pero si además se pudiera tener una que tuviera las ventajas de las memorias de estado solido... vamos como las memorias Flash de los 'pinchos' USB que tenéis por ahí y que os regalan casi ya comprando magdalenas...

Vale, otra explicación: La 'forma' básica de los discos duros magnéticos no han cambiado en unos... 50 años. Hemos mejorado los componentes y tal, pero siguen reduciéndose a varios discos de vidrio increíblemente pulido sobre los que se pone una fina capa de material magnético, se apilan y se colocan unas agujas lectoras sobre estos discos que detectan el magnetismo y lo pueden modificar (para leer y escribir en dichos discos).
El mayor problema que hay con estas cosas es que normalmente las agujas si que tocan el disco, dañándolo y haciendo divertidisimos errores de lectura y escritura (pero no hay que preocuparse, hay mecanismos de seguridad para arreglarlo y no suele ser terriblemente catastrófico por si solo). Pero si se acumulan si que suelen serlo.

Por otro lado, las memorias de estado solido se basan en tener un porrón (cifra aproximada) de micro transistores en una diminuta placa de memoria. En estos trastos se escriben las cosas usando un voltaje bastante alto (de ahí el FLASH de las memorias FLASH... , que por cierto se van degradando poco a poco, así que tened en cuenta que a partir de las 10.000 lecturas la cosa empieza a ser muy inleíble.). Pero las que se usan en las tarjetas RAM modernillas si que aguantan todo lo que les eches. por usar mejores materiales. Pero son terriblemente caras en comparación.

Y ahora... un conceptillo nuevo surge; aunque por ahora sean poco más que prototipos por parte de IBM: Las Memorias Racetrack.
Esta vez se plantea todo al revés, en vez de hacer girar los discos (con el consiguiente gasto de energía) para leer los datos son los datos los que van hacia el lector del disco... sin ninguna parte móvil! Bueno... al menos no más grandes que un electrón ;P
¿Y cómo es esto? Mayormente gracias a los avances en Espintrónica****, que han permitido últimamente hacer discos duros normales más grandecitos y tal. Los datos se graban magnéticamente sobre unos tramos imantados de unos nanohilos de permalloy (sí, la nano-tecnología ya está aquí) por donde 'circulan' los datos ('racetracks' en inglés; para español me mola 'datódromos').
¿Mejoras? Regiones magnetizadas no volátiles y regrabables como un disco duro normal, con una mayor fiabilidad y mayor velocidad de acceso.

El invento funciona de la siguiente manera: Los bits se almacnan en el datódromo en una serie de dominios magnetizados a lo largo de la extensión del hilo. La orientación del espin de los electrones de ese dominio representan los 0 y 1; y al igual que los discos duros, continúan con esa información grabada al apagar el ordenador.

Puede que a estas alturas alguien esté pensando en los soportes de grabación secuenciales, como las cintas magnéticas y tal, en los que para llegar a un dato hay que pasar antes por todos los anteriores... o lo que es lo mismo, pasar por toda la cinta. Lo siento, Error de Concepto. Lo que se mueve hacia la cabeza lectora son los datos... no el medio en el que están escritos, los nanohilos. Esto nos da una ventaja adicional: teóricamente se podrían grabar indefinidas veces al no haber desgaste. :P

Pero lo mejor no es eso; los hilos se pueden construir para que se alcen sobre un chip de silicio... contaríamos con un chip realmente tridimensional con una densidad (o capacidad) de datos muy superior a la que tenemos en los discos duros actuales e incluso los chips de memorias.

Aunque, y para terminar, tengo que decir que este no ha sido el primer avance en este tipo de memorias de gran almacenaje usando espintrónica. En el 97 IBM desarrolló un tipo de memorias basadas en uniones túnel magnéticas, las MRAM. También están en desarrollo las RRAM (Memorias Restrictivas de Acceso Aleatorio; que usan materiales de resistencias conmutables para los estados), la PRAM (Memoria de Acceso Aleatorio por Cambio de Fase) que graban los datos en el material del que están hechos los Cd's y Dvd's regrabables y que cambia a un estado cristalino y poco resistente a la corriente a partir de otro estado amorfo de gran resistencia, y las STT-RAM (Memoria de Acceso Aleatirio por Transferencia del momento Angular) que conservan datos en la orientación magnética de cada bit.

Según Ray Kurtzweil, estamos a las puertas del siguiente paradigma de la computación, Circuitos Moleculares Tridimensionales Autoorganizables; que nos permitirán aumentar la potencia y la memoria informática... quien sabe si no lo estamos viendo ya.


OST de este Post:
The Hives - Tick Tick Boom
Pyotr Ilych Tchaikovsky - Danza de los Mirlitones






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*[pfft, bueno...lenta en términos informáticos. El tiempo de acceso a un dato chiquitín es del orden de unos microsegundos... mientras que en un registro de memoria principal es de nanosegundos... es como comparar kilómetros con centímetros]
**[ojo, que en informática 'aleatorio' no significa al azar en este contexto. Significa 'a cualquier posición de memoria'. Una memoria de acceso aleatorio permite acceder a cualquier elemento en el mismo tiempo (el mínimo posible) independientemente de su posición física. Como contraejemplo os pongo la de las cintas de vídeo. Si un dato es una escena de una peli, por ejemplo, hay que ver (o pasar rápido) toda la cinta desde el principio hasta esa escena... y en eso se pierde muuucho tiempo***]
***[mucho desde el punto de vista informático, lo que nos lleva de nuevo a *]
****[si la electrónica trata los avances de usar el movimiento de electrones y las cargas eléctricas para nuestro beneficio la espintrónica usa una propiedad fundamental de las partículas subatómicas (el espín) el movimiento angular de éstas.]