Технологии записи данных

Принцип работы жёсткого диска напоминает работу магнитофона. Рабочая поверхность диска перемещается относительно неподвижной считывающей головки, которая может быть представлена как катушка индуктивности с зазором в магнитопроводе. В момент подачи на катушку головки переменного электрического тока (при записи), возникает переменное магнитное поле, которое из зазора головки действует на ферромагнетическую поверхность диска. Это воздействие приводит (в зависимости от величины сигнала) к изменению направления вектора намагниченности доменов. В процессе считывания информации перемещение у зазора головки доменов приводит к тому, что в магнитопроводе головки изменяется магнитный поток, а это в свою очередь, приводит к возникновению в катушке (из-за эффекта электромагнитной индукции) переменного электрического сигнала.

В последнее время в жестких дисках используются магниторезистивные головки, а для процесса считывания применяется магниторезистивный эффект. В данной технологии изменение магнитного поля около головки приводит к изменению её сопротивления, которое меняется в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Использование магниторезистивных головок позволяет увеличить вероятность достоверности считывания информации. Особенно это заметно при высоких плотностях записи.

 Метод параллельной записи

В данном методе каждый бит информации записывается с помощью небольшой головки, которая, в процессе прохода над поверхностью диска, намагничивает множество горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждый домен, в зависимости от намагниченности, будет являться или логическим нулём, или логической единицей.

При таком способе записи, максимальная плотность составляет порядка 23 Гбит/см². Хоть это и немало, но сейчас метод параллельной записи постепенно вытесняется другим, а именно методом перпендикулярной записи.

 Метод перпендикулярной записи

Особенностью данной технология является то, что биты информации сохраняются не в горизонтальных, а в вертикальных доменах. В этом случае появляется возможность использования более сильных магнитных полей, а также снижается площадь материала, необходимая для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов, использующих метод перпендикулярной записи достигает 60 Гбит/см².

 Магнитная запись тепловым методом или термоассистируемая магнитная запись

На сегодняшний день самым перспективным и активно разрабатывающимся методом, является метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR). Этот метод основан на технологии точечного подогрева диска, при котором головка может намагничивать довольно мелкие области поверхности. После охлаждения диска его намагниченность «закрепляется». В 2009 году накопители данного типа в серийное производство запущены не были. Существовали только экспериментальные образцы, с плотностью записи до 150 Гбит/см². Не смотря на то, что HAMR-технологии разрабатываются уже довольно давно, эксперты пока не могут прийти к единому мнению относительно максимальной плотности записи. Компания Hitachi оценивает максимальную плотность в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology приводят более оптимистичные значения: до 7,75 Тбит/см². Скорее всего данная технология начнет массово использоваться в 2011—2012 годах.

 История развития жестких дисков

В процессе развития, жёсткие диски существовали в шести различных типоразмерах.

• 1956 год — в составе IBM 305 RAMAC (первого серийного компьютера) появился жёсткий диск IBM 350. Он занимал целый ящик размером с холодильник и весил 971 кг. Он состоял из 50 покрытых чистым железом тонких дисков, имеющих диаметр 610 мм. Общий объём его памяти составлял порядка 5 миллионов 6-битных байт, то есть примерно 3,5 МБ, если перевести в 8-битные байты.
• 1980 год — появился тот самый «винчестер»: 5,25-дюймовый Shugart ST-506 объемом 5 МБ.
• 1981 год — новая модель 5,25-дюймового Shugart: ST-412 объемом 10 МБ
• 1986 год — появление стандартов SCSI, ATA(IDE).
• 1991 год — максимальная ёмкость жёстких дисков увеличивается до 100 МБ.
• 1995 год — максимальная ёмкость достигает 2 ГБ.
• 1997 год — максимальная ёмкость преодолевает порог 10 Гб.
• 1998 год — появление стандартов UDMA/33 и ATAPI.
• 1999 год — IBM выпускает накопитель Microdrive ёмкость которого составляет 170 и 340 МБ.
• 2002 год — появление стандарта ATA/ATAPI-6 и накопителей емкостью свыше 137 ГБ.
• 2003 год — появление стандарта SATA.
• 2005 год — максимальная ёмкость жестких дисков достигает 500 ГБ.
• 2005 год — появляется стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).
• 2005 год — появление стандарта SAS (Serial Attached SCSI).
• 2006 год — выход дисков с технологией перпендикулярной записи.
• 2006 год — появление первых «гибридных» жёстких дисков, в которых, помимо стандарнтых магнитных пластин содержится блок флеш-памяти.
• 2007 год — компания Hitachi представляет первый серийный накопитель объёмом 1 ТБ.
• 2009 год — сначала Western Digital, а затем и Seagate Technology LLC, выпускают модели жёстких дисков с ёмкостью 2 ТБ. Диски построены на основе 500-гигабайтных пластин.
• 2009 год — сначала Western Digital, а затем и Seagate Technology LLC, выпускают модели жёстких дисков с ёмкостью 2 ТБ. Диски построены на основе 500-гигабайтных пластин.
• 2009 год — компания Western Digital анонсирует первые 2,5-дюймовые накопители объемом 1 ТБ, плотность записи которых составляет 333 ГБ на одну пластину.
• 2009 год — появление стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).