Увеличение емкости жесткого диска — технологии магнитной записи

Увеличение емкости жесткого диска - технологии магнитной записи

Необходимость иметь все больше и больше места для хранения в результате быстро увеличивающегося количества информационных битов, которые нужно записать, вынуждает к дальнейшим улучшениям и улучшениям на многих различных уровнях хранения данных — создаются новые типы памяти, и технологии записи также меняются

LMR

LMR (Longitudinal Magnetic Recording — продольная магнитная запись) — это традиционная система магнитной записи. Информационные биты хранятся здесь в виде плоских магнитных областей (доменов), которые не могут быть плотно упакованы именно из-за того, что они расположены параллельно поверхности носителя — домены физически занимают определенное пространство. Кроме того, попытки увеличить плотность записи в результате изменения размера кластера ниже определенного предельного значения его размера приводят к потере информации. Это связано с явлением, известным как суперпарамагнитный эффект. Это приводит к тому, что магнитные области, представляющие информационные биты, могут изменять свою ориентацию в результате повышения температуры во время работы диска — кластеры случайно перестраиваются, что делает невозможным чтение записанных данных. Чтобы преодолеть ограничения в виде непроходимой поверхностной битовой плотности продольной записи, было решено переориентировать положение магнитных доменов. Внедрена техника перпендикулярной записи.

PMR

PMR (Perpendicular Magnetic Recording, перпендикулярная магнитная запись, иногда называемая обычной магнитной записью CMR) — это метод магнитной записи, в котором используется не параллельное, а перпендикулярное расположение однобитовых магнитных кластеров по отношению к поверхности пластин жесткого диска. Технология вертикальной ориентации увеличивает стабильность доменов (суперпарамагнетизм) и увеличивает количество данных на единицу области записи. Благодаря новому методу на первых дисках этого типа было зафиксировано почти двукратное увеличение плотности записи по сравнению с предельными значениями, достигнутыми благодаря технологии LMR. В случае технологии PMR используется «более прочный» магнитный материал и дополнительный нижний слой, взаимодействующий с силовыми линиями головки со специально оптимизированной конструкцией. Более высокая магнитная коэрцитивность используемого материала увеличивает термическую стабильность. Пределы суперпарамагнитного эффекта были смещены, но соответствующие пределы были быстро достигнуты, что снова побудило искать новые методы магнитной записи. Так была создана «черепица» SMR.

SMR

SMR (Shingled Magnetic Recording, Магнитная запись черепицей) — это технология, благодаря которой увеличение плотности записи является результатом не уменьшения размера области, занимаемой магнитным кластером, а расстояния между дорожками записи. В более ранних технологиях запись производилась на параллельные и непересекающиеся дорожки, здесь запись ведется на дорожки с частичным «перекрытием» лежащей рядом дорожки. Можно сказать, что дорожки перекрываются, создавая структуру, похожую на черепичную крышу, отсюда и название метода. Такая специфика записи связана с техническим состоянием пишущих головок, рабочее пространство которых шире, чем у считывающих головок. В результате голова успешно считывает данные с закрытой области, сохраняя при этом целостность данных. Однако при таком виде сохранения возникают проблемы при перезаписи. Простой обмен данными из-за разной ширины заголовка (перекрывающиеся пути) невозможен, и возникает необходимость обновить уже существующие информационные пути. Это может снизить производительность во время записи, и чтобы противодействовать этому и ускорить процесс без необходимости исправлять всю поверхность диска, дорожки сгруппированы в группы, в которых обновляются биты данных. Чтобы процесс не слишком тормозил диск, были использованы специальные драйверы для управления оптимальной работой устройства. Существенным преимуществом SMR является использование традиционных головок в сборе, благодаря чему нет необходимости вкладывать средства в новые производственные линии, что позволяет сохранить стоимость HDD на том же уровне, что и предыдущие системы записи. Ограничения производительности не меняют того факта, что диски SMR идеально подходят для всех типов систем архивирования, где приоритетом является получение максимально возможного пространства для хранения.