Аспекти при повишаване на дисковата плътност
През всички тези години, в които компютърът се утвърждава като най-масовата и най-използваната изчислителна машина, устройствата за съхранение на данни винаги са били (и ще останат за в бъдеще) техен ключов компонент. Съгласете се, че едва ли би имало смисъл да се генерирана каквато и да е информация, ако не съществува някакъв начин тя да бъде съхранена, или в още по-лошия случай – нейното съхранение да бъде прекалено скъпо и достъпът до нея – затруднен.
В днешно време сме свидетели как обемът на записваната информация расте лавинообразно с всяка изминала година. Затова изобщо не е чудно защо почти всяка седмица излиза съобщение в медиите за поредното върхово постижение в записа на данни.
По време на CeBIT 2005 синият гигант (IBM) показа прототип на устройство, което позволява плътност, по-голяма от 1 ТBit/inch2. То използва специална технология, наречена MEMS (Micro-electro Mechanical System). Наскоро на страниците на нашия вестник направихме подробно представяне на стандарта за оптични дискове Blue-ray (на Sony), за който TDK вече предлага четирислойни дискове с капацитет 100 GB. Наскоро IOMega получиха патент, с който защитават специален технологичен метод за кодиране на данни на повърхността на DVD диск. Благодарение на него се постига от 40 до 100 пъти по-висока плътност на записа и от 5 до 30 пъти по-висока скорост на трансфер на информацията.
Проблемът на запомнящите устройства (респ. медиите), произведени по новите немагнитни технологии, е, че или не осигуряват достатъчно висока скорост на трансфер, или са прекалено скъпи (а понякога и двете). До този момент единствените устройства, които предлагат най-задоволителното съотношение цена–производителност, остават твърдите дискове.
През последните години за съхранение на данни върху твърд диск се използва специална технология, наречена надлъжен запис. При него отделните битове от съхраняваната информация се записват един след друг върху подложката на носителя. Технологията има и своите недостатъци, които се изразяват в невъзможността да бъдат създавани носители (в частност твърди дискове) с по-големи капацитети.
Повишаването на обема на носителите се постига чрез значително увеличаване на плътността на съхраняваната информация върху плочите. В първите години тя нарастваше средно с по 100 % годишно. В последно време обаче този ръст бе намален до 40 % и на практика разработчиците бяха принудени да търсят нов начин за съхраняване на данни. Въпросната нова технология се нарича “перпендикулярен запис” и позволява постигането на по-висока плътност – респ. по-голям обем на дисковите масиви. За сравнение ще споменем, че при подобна висока плътност (от порядъка на 500 GBit/inch²) 3,5-инчов диск например ще има капацитет 2 ТB, 2,5-инчов диск за лаптоп – 500 GB, а 1-инчов диск за MP3 плеър – 50 GB.
Четенето и записването на данни върху твърдите дискове става възможно благодарение на двe фундаментални явления в областта на електричеството и магнетизма. Първото е известно под името Закон на Оерщед и гласи, че всеки проводник, по който протича електричен ток, създава магнитно поле в пространството около себе си. Второто явление е познато като Закона на Фарадей и гласи, че ако до произволен проводник се доближи магнитен материал, в проводника се индуцира ток, чийто поляритет зависи от разположението на магнита.
Главата на всеки твърд диск е съставена от U-образен проводящ материал с навит проводник. Когато трябва да бъде съхранена информация, към него се прилага електричен ток, вследствие на което в областта за запис на дисковия носител се създава магнитно поле. В зависимост от неговата полярност, по точно определен начин става ориентирането на магнитните домени от повърхността на диска. Както сами се досещате, те могат да бъдат ориентирани по два начина, като на практика така се представят двете възможни логически състояния – единица и нула.
При нужда от прочитане на информация от дисковия носител четящата глава се прокарва върху определените магнитизирани сектори и тяхното магнитно поле индуцира електричен ток в проводника на главата. В зависимост от неговия поляритет отново се представят двете логически състояния.
Повишаването на плътността на твърдите дискове се постига чрез значително намаляване на размерите на магнитните домени. Това, както и намаляването на разстоянията между домените, води до намаляване на магнитното сцепление, което пък увеличава вероятността от спонтанно термично размагнитване. Въпросното явление е познато под името суперпарамагнетизъм. За да бъде избегнато, производителите на дискове прибягват до използването на материали с все по-висока и по-висока коерцетивна сила. Но и това не е панацея. По-високата коерцетивна сила на материала, с който са покрити дисковите повърхности, не означава само по-голяма устойчивост към спонтанно размагнитване. Необходима е и нова, “по-мощна“ записваща глава, която да е в състояние да създаде достатъчно силно магнитно поле, а това зависи от материалите, от които е направена главата.
При перпендикулярния запис магнитните домени са ориентирани перпендикулярно спрямо четящата глава. При технологиите за перпендикулярен запис от първо поколение се използват почти същите елементи и материали като при надлъжния запис, а главата е леко видоизменена. По-същественото различие се наблюдава в сигнала, получаван от главата при четене на данни от носителите. Този факт е наложил леко видоизменение на управляващата електроника в новите устройства, използващи перпендикулярен запис от първо поколение. Тук прави впечатление наличието на допълнителен слой, който е разположен точно под записващия и е съставен от силно проводящ материал. Магнитното поле, създадено от главата, е много по-силно от това което, се създава в надлъжния запис. По тази причина записващият слой е поставен между главата и допълнителния проводящ слой. Наличието на допълнителния слой намалява интерференцията между съседно разположените слоеве и благоприятства по-точното прочитане на данни от носителя.
При второто поколение устройства с перпендикулярен запис се правят съществени изменения в електрониката и материалите, използвани при производството на дисковите плочи. На практика чрез видоизменение за записващата глава се постига още по-висока плътност на съхраняваната информация. Първите устройства, използващи тази технология, са представени от Hitachi и са включени в серията Hitachi Travelstar 5K160. Те се отличават с използването на уникална за Hitachi комбинация на сплавта за носителите (плочите), както и с по-специфичен процес за полагане на магнитния слой. При тези дискове се използват нови глави за запис, които силно снижават дела на грешките със своята по-висока чувствителност и възможността да записват по-малките като размери битове информация с по-голяма рязкост.
За направата на главите е използвана иридий-манган-хромова (IrMnCr) сплав, която показва повече от двукратно подобрение на надеждността.
Каквото и да става в бъдеще, едно нещо е сигурно – обемът на съхраняваната информация ще продължава да расте лавинообразно, а разработчиците на носители (магнитни, оптични и др.) ще продължават да ни радват с нови технологии, позволяващи запис и съхранение на иначе огромните файлове.
Добави към любимиПоследни коментари
Няма добавени коментари!Добави коментар
Ако желаете да добавите коментар моля влезте, използвайки формата вляво.Ако не сте регистрирани това може да направите тук!
