Viitorul stocării informațiilor. Partea 1. Unități de hard disk
În urmărirea constantă a gigahertzi și gigabit pe secundă, care trece printr-o unitate centrală de procesare, adesea uităm că computerul are multe alte componente importante care au nevoie de îmbunătățiri, cum ar fi RAM și unitățile care stochează datele prelucrate. Dezvoltarea dispozitivelor care permit stocarea informațiilor este la fel de importantă ca și creșterea puterii de calcul a procesorului. În acest articol, vom vorbi despre ce perspective se confruntă mass-media de astăzi, cum ar fi hard disk-uri.
În a doua parte a acestui articol, vom descrie viitorul de unități optice, a treia va încerca să ia în considerare unele dintre cele mai interesante și fundamental noi evoluții din domeniul sistemelor mecanice microelectronice care pot fi utilizate în dispozitive care au înlocuit HDD tradițional și mai puțin tradiționale, dar este familiare CD, DVD și BlueRay.
Pentru a putea compara diferitele tipuri de medii între ele, este necesar să se identifice anumite caracteristici inerente fiecăruia. De exemplu, cum ar fi citirea sau viteza de scriere, timpul mediu de căutare a elementului de date aleatoare (Random Seek), iar unitatea de stocare de valoare. Dacă vrem să comparăm aceste unități, care nu sunt încă în natură, dar ele se vor naște în viitor, atunci trebuie să încercăm să le bată în trei grupe: acelea care sunt pe cale să înceapă să se facă și va apărea în curând pe piață; cei care devin pe scară largă, în viitor, mai mult sau mai puțin previzibile și, în cele din urmă, cele care apar numai în condiții favorabile și finalizarea cu succes a tuturor studiilor legate de punerea în aplicare a acestora în viață. De fapt, este dificil să se compare un hard disk modern, cu timpul de acces aleator în 9.0 ms cu orice unitate a viitorului îndepărtat, în care aceeași caracteristică va fi mai multe ordine de mărime mai bună (de ex., E. mai puțin), dar se află încă pe rafturi și nu va fi în următorii cincizeci de ani. Desigur, Internet astfel de comparații continua să facă, uitând că prototipul a apărut într-un laborator de top-secret, în Silicon Valley și de a lucra numai la temperaturi apropiate de zero absolut, - acest lucru nu este la fel ca hard disk-ul, care se află pe computer în dvs. pe desktop.
Tendințe în dezvoltarea dispozitivelor magnetice de stocare
Să începem cu hard disk-urile, deoarece astăzi este probabil cel mai răspândit și mai popular mod de a conduce, iar în următorii 3-4 ani, nu este nevoie să experimentați o concurență puternică din partea altor tipuri de hard discuri. Oponenții pierd fără echivoc, fie prin viteză, fie prin capacitate, fie prin valoare, și mai des - prin mai mulți indicatori simultan.
Ce este un hard disk de astăzi, știm cu toții: capacitate - de exemplu, de la 20 la 400 GB, media caută de timp - de la 8 la 12 ms, viteza secventiala de citire / scriere - 30-40 MB / sec. În principiu, caracteristicile sunt bune, cu toate că, din nou, în căutarea de a compara: RAM-mai repede va funcționa (dar și mai scumpe se pare, și în afară, atunci când opriți rețeaua complet „uită“, tot ceea ce a fost scris în ea, - veți fi de acord, un dezavantaj semnificativ); DVD-uri reversibile mult mai ieftine (dar asta din cauza vitezei de lucru și nu se află lângă, pe lângă acestea, iar capacitatea lor este relativ mică).
Dacă vă amintiți, ce volum de date trebuie să fie citit și scris pe hard disk atunci când se lucrează cu mass-media, precum și faptul că majoritatea sistemelor de operare moderne, într-un fel o folosește ca un supliment de memorie, înregistrarea fișierului de swap este acolo, devine evident că, indiferent cât de au fost caracteristici bune ale hard disk-urilor, acestea ar fi bine îmbunătățite. În primul rând, producătorii ar dori să mărească viteza menționată de citire / scriere și căutări, precum și de capacitate. În al doilea rând, există dimensiuni, precum și consumul de energie și rezistența la șoc combinate cu fiabilitatea. În mod natural, în modelele viitoare de hard discuri, aceste caracteristici vor fi îmbunătățite în mod necesar, rămân doar întrebări: cum și când?
Pentru a realiza creșterea vitezei de citire două moduri: fie prin creșterea densității de înregistrare a informațiilor, sau provocând „clatite“ hard-disk să se rotească la o viteză mai mare. Ambele căi au dezavantajele lor. Cu o creștere a hard disk-uri de viteză ax încep să se încălzească mult mai puternic și să devină mai zgomotos, ca să nu mai vorbim de faptul că materialul din care a făcut placa ar trebui să fie suficient de puternică pentru a rezista la sarcinile mecanice și corespunzătoare nedeformabil. Tehnologia fabricării lor devine mai complexă, iar acest lucru se reflectă în costul lor: este mult mai mare. Dar, în plus față de creșterea vitezei de citire liniare, timpul mediu de căutare scade, datorită faptului că capul este situat deasupra sectorului de cale dorit. Problema cu frecare inutile și zgomot în parte pentru a ajuta la rezolvarea rulmenților hidrodinamice, care recent a început să folosească o parte din producători, dar se pare totuși puțin probabil ca viteza de rotație de 3,5 „“ hard disk-uri pot depăși 15-20 de mii de rotații pe minut, indiferent de ce au fost utilizate rulmenți "dificil" și "înfipt".
Datorită creșterii densității de înregistrare, există și efecte secundare negative, dar ele sunt mai ușor de luptat. Dar plusurile pot fi atribuite unei creșteri a capacității unității, și aceasta este pentru producătorii de hard disk-uri în multe feluri un parametru mult mai important decât timpul mediu de căutare. La urma urmei, cumpărătorul mediu îi acordă mai multă atenție. Prin urmare, producătorii de hard disk încearcă adesea să își îmbunătățească produsele în acest fel.
Limita superparamagnetică
- impedimente pe calea obținerii densității de înregistrare ultra-ridicate
Placa unui hard disk modern este alcătuită dintr-un substrat de sticlă sau aluminiu cu un strat magnetic aplicat de sus. Secțiunile individuale ale acestei învelișuri pot fi magnetizate într-una din cele două căi posibile, care denotă zero și unul (adică, 1 octet). O astfel de regiune magnetizată este numită domeniu magnetic și este un magnet miniatural cu o anumită orientare a polilor magnetici de sud și de nord. Dacă specificați magnetizarea domeniului, informațiile vor fi înregistrate. În cele din urmă, densitatea înregistrării informațiilor determină dimensiunea acestui domeniu în sine. S-ar părea că reducerea dimensiunilor domeniilor asupra sănătății, iar hard-urile vor fi la fel de capabile, după cum vă puteți imagina, dar nu totul este atât de simplu.
Aceia dintre noi care nu au uitat fizica școală, pot podnapryachsya și amintesc că toate substanțele sunt împărțite în paramagnetice, diamagnetice și feromagnetice. Substanțele diamagnetice sunt acele substanțe care, în afara câmpului magnetic, nu au proprietăți magnetice - este clar că acestea nu sunt potrivite pentru crearea de medii de stocare a informațiilor. Atomii și moleculele de substanțe paramagnetice, dimpotrivă, sunt deja ele însele, chiar înainte de a fi acționate de un câmp magnetic extern, sunt magneți elementari - dar, de asemenea, nu sunt foarte potriviți pentru crearea dispozitivelor de stocare. Și numai feromagneții, în care granulele magnetice de dimensiuni suficient de mari acționează ca magneți elementari, sunt potrivite pentru stocarea pe termen lung a informațiilor.
Ei bine, în afară de o limitare pur fizică, sub forma unei limite superparamagnetice, există și o limită tehnică legată de procesul de înregistrare și de citire a informațiilor, pentru care, așa cum am menționat deja, se utilizează un cap special. În primele modele de hard disk-uri, capul era universal - același inductor a fost folosit pentru citire și scriere de informații. Capetele moderne sunt alcătuite din două părți: o înregistrare (inductor) și un cap de citire (un cap magnetorezist care își schimbă rezistența în funcție de rezistența câmpului magnetic). În mod firesc, dimensiunile capului sunt finite și astăzi ele determină dimensiunea domeniului magnetizabil minim, în multe privințe. Cu toate acestea, în hard disk-urile moderne, dimensiunea domeniului este atât de mică încât, pentru ao reduce în continuare, producătorii trebuie să depășească limita superparamagnetică.
De aceea, specialiștii companiilor de vârf care dezvoltă hard drive-uri au luptat de mult timp pentru problema care a apărut, și trebuie să spun, cu succes. Modurile de dezvoltare a tehnologiilor și a propriului lor know-how, care pe viitor ne permit să depășim limita superparamagnetică, sunt dezvoltate de fiecare dintre ele. Și unele sunt deja folosite pentru producția de serie a unităților de hard disk, unele sunt folosite doar în prototipuri, dar din zi în zi vor fi utilizate pentru asamblarea conductelor, unele, probabil, nu vor ajunge niciodată în masă.
Poate că prima înghițire care prefigura o victorie timpurie peste limita superparamagnetică a fost tehnologia de a crea filme compensate magnetic, propusă de IBM. Ideea este aplicat un strat antiferomagnetism cu trei straturi disc HDD numit AFC (cuplat-antiferomagnetic, perechea antiferomagnetica), în care perechea de straturi magnetice divizat strat izolator special de ruteniu.
Acest lucru vă permite să reduceți dimensiunile longitudinale ale domeniului, mărind ușor înălțimea acestuia. Mai mult decât atât, în cazul PMR biți Invert vecine (1 și 0) nu se uita unul la altul ca poli, care sunt cunoscute pentru a se resping, - permite reducerea spațiului dimensiunii Interdomain, în comparație cu tehnologia de înregistrare clasică, ceea ce crește și mai mult capacitatea hard disk-uri.
Printre cele mai promițătoare tehnologii ale viitorului, a cărui sarcină este de a completa PMR, atunci când epuizează resursele sale și să ajungă la limita următoare, includ înregistrare termomagmetica (hamr, Asistent de căldură magnetice de înregistrare), și matricele magnet auto-organizare (SOMA, Organizat Self-Array Magnetic) . Dieter Weller, director în domeniul departamentului de studii media Seagate Center, consideră că hamr își propune să schimbe încă o dată principiul datelor de citire și scriere, și SOMA - fabricarea procesului de pulverizare magnetic pentru discuri.
Cu toate acestea, după cum sa menționat deja, pentru a crește în continuare densitatea de înregistrare trebuie să se schimbe, de asemenea, tehnologia de fabricare a discurilor magnetice însele, asigurând uniformitatea și omogenitatea patului particulelor ce constituie suprafața sa. Dacă acest lucru nu este făcut, atunci nici HAMR, nici alte trucuri cu capul de înregistrare nu vor ajuta. Modernizarea mecanismelor de citire / scriere trebuie să meargă mână în mână cu îmbunătățirea calității materialelor și depunerea stratului magnetic. Există experți consultați randamentul de a utiliza tehnologia SOMA deja menționată, care implică formarea pe suprafața stratului disc monodisperși „matrice magnetice auto-asamblate“ din conglomerate foarte fine omogene de fier-platină aproximativ 3 nm în dimensiune (3 nm - un solid 10-15 atomi, dispuse în serie ).
Aplicarea acestei "nanotehnologii" va reduce semnificativ nivelul de instabilitate al granulelor magnetice individuale și va reduce dimensiunea regiunii magnetizate pentru înregistrarea biților de date. În Seagate cred că toate acestea pot permite eliberarea capacității de stocare de zeci și poate chiar sute de terabyte. Și acest lucru nu se va întâmpla în viitorul transcendental, ci la începutul următorului deceniu.
În loc să încheiem
După cum putem vedea, îmbunătățirea hard disk-uri de pe drumul lor spre atingerea limitei superparamagnetica poate duce la faptul că ei vor turna câteva proprietăți ale celui mai apropiat competitor - media optice, cum ar fi CD-uri și DVD. În mod natural, toate acestea vor duce la o creștere accentuată a complexității acestora și, prin urmare, a costurilor. În același timp, lipsit de orice limita superparamagnetic, dispozitive optice vor evolua, captarea tot mai multe noi frontiere, câștigând o victorie, și, probabil, zece ani, cincisprezece în toate caracteristicile de bază depășesc drive-uri magnetice. În a doua parte a acestui articol vom încerca să înțelegem viitorul CD și DVD, precum și numeroasele modificări și succesorii acestora.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: