Nagrywanie prostopadłe - Perpendicular recording

Zapis prostopadły (lub zapis magnetyczny prostopadły , PMR), znany również jako konwencjonalny zapis magnetyczny (CMR), to technologia zapisu danych na nośnikach magnetycznych , w szczególności na dyskach twardych . Po raz pierwszy udowodniono, że jest korzystny w 1976 r. Przez Shun-ichi Iwasaki , ówczesnego profesora Uniwersytetu Tohoku w Japonii, a pierwszy komercyjnie wdrożony w 2005 r. Pierwsza demonstracja zgodna ze standardem branżowym, pokazująca bezprecedensową przewagę PMR nad wzdłużnym zapisem magnetycznym (LMR) w nanoskali powstał w 1998 roku w IBM Almaden Research Center we współpracy z naukowcami z Data Storage Systems Center (DSSC) - National Science Foundation (NSF) Engineering Research Center (ERC) na Carnegie Mellon University (CMU).

Zalety

Zapis prostopadły może zapewnić ponad trzykrotną gęstość zapisu w porównaniu z tradycyjnym zapisem podłużnym. W 1986 roku Maxell ogłosił dyskietkę wykorzystującą nagrywanie prostopadłe, która może pomieścić 100 kB na cal (39 kB / cm). Nagrywanie prostopadłe było później używane przez Toshibę na dyskietkach 3,5-calowych w 1989 r., Aby umożliwić 2,88 MB pojemności (ED lub bardzo wysoka gęstość), ale nie odniosły one sukcesu na rynku. Od około 2005 r. Technologia ta jest używana do twardych dyski twarde. Technologia dysków twardych z nagrywaniem wzdłużnym ma szacunkowy limit od 100 do 200 gigabitów na cal kwadratowy (16 do 31 Gb / cm 2 ) ze względu na efekt superparamagnetyczny , chociaż szacunki te stale się zmieniają. Przewiduje się, że nagrywanie prostopadłe umożliwi przekazywanie informacji gęstość wynoszącą do około 1000 Gbit / w 2 (160 Gbit / cm 2 ). w sierpniu 2010 roku, napędy z gęstością 667 Gb / w 2 (103,4 Gb / cm 2 ), były dostępne w handlu. w 2016 dostępny komercyjnie gęstość wynosiła co najmniej 1300 Gb / in 2 (200 Gb / cm 2 ).

Technologia

Schemat prostopadłego zapisu. Zwróć uwagę, jak strumień magnetyczny przechodzi przez drugą warstwę talerza.

Głównym wyzwaniem w projektowaniu magnetycznych nośników informacji jest zachowanie namagnesowania nośnika pomimo fluktuacji termicznych spowodowanych granicą superparamagnetyczną . Jeśli energia cieplna jest zbyt wysoka, może być wystarczająco dużo energii, aby odwrócić namagnesowanie w obszarze ośrodka, niszcząc przechowywane tam dane. Energia wymagana do odwrócenia namagnesowania obszaru magnetycznego jest proporcjonalna do rozmiaru obszaru magnetycznego i koercji magnetycznej materiału. Im większy obszar magnetyczny i im wyższa koercja magnetyczna materiału, tym stabilniejszy jest ośrodek. Zatem istnieje minimalny rozmiar obszaru magnetycznego w danej temperaturze i koercji. Jeśli jest mniejszy, prawdopodobnie zostanie spontanicznie rozmagnesowany przez lokalne wahania temperatury. Zapis prostopadły wykorzystuje materiały o wyższej koercji, ponieważ pole zapisu głowicy bardziej efektywnie penetruje nośnik w geometrii prostopadłej.

Popularnym wyjaśnieniem zalet zapisu prostopadłego jest to, że uzyskuje się wyższą gęstość zapisu poprzez ustawienie biegunów elementów magnetycznych, które reprezentują bity, prostopadle do powierzchni talerza dysku, jak pokazano na ilustracji. W tym niezupełnie dokładnym wyjaśnieniu wyrównanie bitów w ten sposób zajmuje mniej miejsca na talerz niż byłoby to wymagane, gdyby zostały umieszczone wzdłużnie. Oznacza to, że ogniwa mogą być umieszczone bliżej siebie na talerzu, zwiększając w ten sposób liczbę elementów magnetycznych, które można przechowywać w danym obszarze. Rzeczywisty obraz jest nieco bardziej złożony, ponieważ jako nośnik danych zastosowano materiał magnetycznie „silniejszy” (o wyższej koercji). Jest to możliwe, ponieważ w układzie prostopadłym strumień magnetyczny jest prowadzony przez magnetycznie miękką (i stosunkowo grubą) warstwę spodnią znajdującą się pod warstwami twardego nośnika magnetycznego (znacznie komplikując i pogrubiając całkowitą strukturę dysku). Ta magnetycznie miękka warstwa podkładowa może być skutecznie uznana za część głowicy piszącej, dzięki czemu głowica pisząca jest bardziej wydajna, umożliwiając w ten sposób wytworzenie silniejszego gradientu pola pisania przy zasadniczo takich samych materiałach głowicy, jak w przypadku głowic podłużnych, a tym samym pozwala na użycie magnetycznego nośnika pamięci o wyższej koercji. Medium o wyższej koercji jest z natury bardziej stabilne termicznie, ponieważ stabilność jest proporcjonalna do iloczynu objętości bitu (lub ziarna magnetycznego) pomnożonego przez jednoosiową stałą anizotropii K u , która z kolei jest wyższa dla materiału o wyższej koercji magnetycznej.

Wdrożenia

Vertimag Systems Corporation, założona przez profesora Jacka Judy z University of Minnesota. Jako kolega Iwasaki, stworzył pierwsze prostopadłe napędy, głowice i dyski w 1984 roku. Wymienne napędy dyskietek 5 MB zostały zademonstrowane w komputerach IBM PC głównym producentom komputerów. Vertimag zbankrutował podczas awarii komputera w 1985 roku.

Firma Toshiba wyprodukowała pierwszy dostępny na rynku dysk (1,8 cala ) wykorzystujący tę technologię w 2005 r. Wkrótce potem, w styczniu 2006 r., Firma Seagate Technology rozpoczęła sprzedaż swojego pierwszego 2,5-calowego (64 mm) dysku twardego w rozmiarze laptopa, wykorzystującego technologię nagrywania prostopadłego, Seagate Momentus 5400.3 Firma Seagate ogłosiła również w tym czasie, że do końca 2006 roku większość jej urządzeń do przechowywania dysków twardych będzie wykorzystywać nową technologię.

W kwietniu 2006 r. Firma Seagate zaczęła sprzedawać pierwszy 3,5-calowy dysk twardy do nagrywania prostopadłego, Cheetah 15K.5, z pamięcią masową do 300 GB, działającym z prędkością 15 000 obr./min i oferującym o 30% lepszą wydajność niż ich poprzednicy z szybkością przesyłania danych 73– 125 MB/s .

W kwietniu 2006 r. Firma Seagate przedstawiła Barracuda 7200.10, serię 3,5-calowych (89 mm) dysków twardych wykorzystujących nagrywanie prostopadłe o maksymalnej pojemności 750 GB. Napędy zaczęły być dostarczane pod koniec kwietnia 2006 roku.

Hitachi ogłosił 20 GB Microdrive . Pierwszy dysk do laptopa Hitachi (2,5 cala) oparty na prostopadłym nagrywaniu pojawił się w połowie 2006 roku i miał maksymalną pojemność 160 GB.

W czerwcu 2006 roku firma Toshiba ogłosiła wprowadzenie 2,5-calowego (64 mm) dysku twardego o pojemności 200 GB, którego masowa produkcja rozpocznie się w sierpniu, skutecznie podnosząc standard przenośnej pamięci masowej.

W lipcu 2006 r. Firma Western Digital ogłosiła masową produkcję swoich 2,5-calowych (64 mm) dysków twardych WD Scorpio przy użyciu zaprojektowanej i wyprodukowanej przez WD technologii prostopadłego zapisu magnetycznego (PMR), aby uzyskać gęstość 80 GB na talerz.

W sierpniu 2006 roku Fujitsu rozszerzył swoją ofertę o 2,5-calowe (64 mm) modele SATA wykorzystujące nagrywanie prostopadłe, oferujące do 160 GB pojemności.

W grudniu 2006 roku firma Toshiba poinformowała, że ​​jej nowy dwupłytowy dysk twardy o pojemności 100 GB jest oparty na prostopadłym zapisie magnetycznym (PMR) i został zaprojektowany w „krótkiej” obudowie 1,8 cala.

W grudniu 2006 Fujitsu zaprezentowało serię 2,5-calowych (64 mm) dysków twardych MHX2300BT o pojemności 250 i 300 GB.

W styczniu 2007 r. Firma Hitachi przedstawiła pierwszy 1-terabajtowy dysk twardy wykorzystujący tę technologię, którą następnie dostarczyła w kwietniu 2007 r.

W lipcu 2008 firma Seagate Technology ogłosiła wprowadzenie dysku twardego SATA o pojemności 1,5 terabajta z technologią PMR.

W styczniu 2009 r. Firma Western Digital przedstawiła pierwszy dysk twardy SATA o pojemności 2,0 terabajtów, wykorzystujący technologię PMR.

W lutym 2009 firma Seagate Technology ogłosiła wprowadzenie pierwszego dysku twardego SATA o prędkości 7200 obr./min i pojemności 2,0 terabajtów, wykorzystującego technologię PMR, z interfejsem SATA 2 lub SAS 2.0.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne