Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Магниттік дискілерді жазу технологиясы
Magnetic disk drive recording technology
Перпендикулярлы жазу (немесе перпендикулярлы магниттік жазу, PMR), сондай-ақ кәдімгі магниттік жазу (CMR) деп те аталады, магниттік медиаға, әсіресе қатты дискілерге деректерді жазу технологиясы болып табылады. Оның артықшылығы алғаш рет 1976 жылы Жапониядағы Тохоку университетінің профессоры Шун Ичи Ивасаки тарапынан дәлелденді, ал 2005 жылы алғаш рет коммерциялық тұрғыда қолданысқа енгізілді. Наноөлшемдердегі бойлық магниттік жазуға (LMR) қарағанда PMR-дің беспрецедентті артықшылығын көрсеткен алғашқы өнеркәсіптік стандарттағы демонстрация 1998 жылы IBM Almaden Research Center-де Data Storage Systems Center (DSSC) зерттеушілерімен бірлесіп жасалды – бұл Карнеги Меллон университетіндегі (CMU) Ұлттық Ғылым қорының (NSF) Инженерлік зерттеу орталығы (ERC).
Perpendicular recording (or perpendicular magnetic recording, PMR), also known as conventional magnetic recording (CMR), is a technology for data recording on magnetic media, particularly hard disks. It was first proven advantageous in 1976 by Shun ichi Iwasaki, then professor of the Tohoku University in Japan, and first commercially implemented in 2005. The first industry standard demonstration showing unprecedented advantage of PMR over longitudinal magnetic recording (LMR) at nanoscale dimensions was made in 1998 at IBM Almaden Research Center in collaboration with researchers of Data Storage Systems Center (DSSC) – a National Science Foundation (NSF) Engineering Research Center (ERCs) at Carnegie Mellon University (CMU).
Артықшылықтар
Перпендикулярлы жазу дәстүрлі бойлық жазудан үш еседен астам сақтау тығыздығын қамтамасыз ете алады. 1986 жылы Maxell перпендикулярлы жазуды пайдаланатын дискетаны жариялады, ал кейіннен 1989 жылы Toshiba 3,5 дюймдік дискеталарда 2,88 МБ сыйымдылыққа (ED немесе қосымша жоғары тығыздыққа) мүмкіндік беру үшін оны қолданды, бірақ олар нарықта сәттілікке жете алмады. 2005 жылдан бері бұл технология қатты дискілерде қолданыла бастады. Бойлық жазу технологиясы бар қатты дискілердің шамамен шегі суперпарамагниттік эффектіге байланысты, бірақ бұл бағалау үнемі өзгереді. 2007 жылы перпендикулярлы жазудың 2010 жылға дейін ақпарат тығыздығына жететіні болжанды, ал 2016 жылы коммерциялық түрде қолжетімді тығыздық кем дегенде болды. 2021 жылдың соңында Seagate компаниясының ең жоғары тығыздыққа ие дискісі – тұтынушыға бағытталған 2,5 дюймдік BarraCuda болды. Ол тығыздықты қолданды. Дамытушының басқа дискілері мен тығыздықтарды пайдаланды.
Perpendicular recording can deliver more than three times the storage density of traditional longitudinal recording. In 1986, Maxell announced a floppy disk using perpendicular recording that could store Perpendicular recording was later used by Toshiba in 3.5" floppy disks in 1989 to permit 2.88 MB of capacity (ED or extra high density), but they failed to succeed in the marketplace. Since about 2005, the technology has come into use for hard disk drives. Hard disk technology with longitudinal recording has an estimated limit of due to the superparamagnetic effect, though this estimate is constantly changing. Perpendicular recording was predicted in 2007 to allow information densities of up to around as of 2010, drives with densities of were available commercially. In 2016 the commercially available density was at least In late 2021 the Seagate disk with the highest density was a consumer targeted 2.5" BarraCuda. It used density. Other disks from the manufacturer used and .
Технология
Магниттік ақпарат сақтау құралын жобалаудағы басты қиындық – суперпарамагниттік шектен туындаған жылу құбылыстарына қарамастан, ортаның магниттелуін сақтау. Егер жылу энергиясы тым жоғары болса, ортаның бір аймағында магниттеуді кері айналдыруға жеткілікті энергия болуы мүмкін, бұл онда сақталған деректерді жояды. Магниттік аймақтың магниттеуін кері айналдыру үшін қажетті энергия – магниттік аймақтың көлемі мен материалдың магниттік коэрцитивтігімен байланысты болатын Ku бір осьтік анизотропия тұрақтысының көбейтіндісі болып табылады. Магниттік аймақ неғұрлым үлкен болса және материалдың магниттік коэрцитивтігі неғұрлым жоғары болса, орта соғұрлым тұрақты болады. Керісінше, белгілі бір температура мен коэрцитивтік үшін магниттік аймақтың ең төменгі тұрақты мөлшері бар. Егер ол одан кіші болса, жергілікті жылу құбылыстарынан өзінен-өзі магниттен ажырауы мүмкін. Перпендикулярлы жазуда жоғары коэрцитивті материалдар қолданылады, себебі бас жазу өрісі перпендикулярлы геометрияда ортаға тиімді енеді. Перпендикулярлы жазудың артықшылығының кең таралған түсіндірмесі – суретте көрсетілгендей, биттерді бейнелейтін магниттік элементтердің полюстерін дискінің бетіне перпендикуляр бағытта орналастыру арқылы жоғары сақтау тығыздығына қол жеткізу. Бұл түсіндірмеде, биттерді осылай бағыттау, оларды бойлық бағытта орналастырғанда қажет болатын тақта алаңынан азырақ алады. Бұл жасушаларды дискіге бір-біріне жақын орналастыруға мүмкіндік береді, соның салдарынан белгілі бір аймақта сақталатын магниттік элементтердің санын арттырады. Бірақ шындық бұдан да күрделі. Перпендикулярлы жазу, шындығында, магниттік сақтау ортасына тереңірек еніп, жалпы бит көлемін жоғалтпай, биттер арасындағы қашықтықты тығыздауға мүмкіндік береді. Біріншіден, дән арасындағы оксидті бөлігішпен алмасу үзілісін қамтамасыз ететін ортаны дамыту. Екіншіден, дән арасындағы алмасу деңгейін басқару және ортаның қалыңдығы бойынша ауысуды күшейту үшін ортаға жұқа «қақпақ» қолдану. Үшіншіден, Майкл Маллари 1985 жылы ойлап тапқан артқы қалқанды басқа патенттің 2005 жылы мерзімі аяқталды. Бұл бас қарапайым полюсті басқа қарағанда жоғары өріс градиенттерін және қолайлы өріс бұрыштарын ұсынды.
The main challenge in designing magnetic information storage media is to retain the magnetization of the medium despite thermal fluctuations caused by the superparamagnetic limit. If the thermal energy is too high, there may be enough energy to reverse the magnetization in a region of the medium, destroying the data stored there. The energy required to reverse the magnetization of a magnetic region is the product of the size of the magnetic region and the uniaxial anisotropy constant Ku, which is in turn related to the magnetic coercivity of the material. The larger the magnetic region is and the higher the magnetic coercivity of the material, the more stable the medium is. Conversely, there is a minimum stable size for a magnetic region at a given temperature and coercivity. If it is any smaller it is likely to be spontaneously de magnetized by local thermal fluctuations. Perpendicular recording uses higher coercivity materials because the head's write field penetrates the medium more efficiently in the perpendicular geometry. The popular explanation for the advantage of perpendicular recording is that it achieves higher storage densities by aligning the poles of the magnetic elements, which represent bits, perpendicularly to the surface of the disk platter, as shown in the illustration. In this not quite accurate explanation, aligning the bits in this manner takes less platter area than what would have been required had they been placed longitudinally. This means cells can be placed closer together on the platter, thus increasing the number of magnetic elements that can be stored in a given area. The true picture is a bit more complex. Perpendicular recording does indeed penetrate more deeply into the magnetic storage medium, thereby allowing a closer bit spacing without losing overall bit volume. First, the development of media with an oxide segregant exchange break between grains. Second, the use of a thin 'cap' on the media to control the level of exchange coupling between grains and to enhance propagation of switching through the thickness of the medium. Third, the expiration in 2005 of the patent for the trailing shield head invented in 1985 by Michael Mallary. This head offered higher field gradients and more favorable field angles than a simple pole head.
Қолданылу
Vertimag Systems Corporation компаниясы, Миннесота университетінің профессоры Джек Джуди құрған. Ивасакидің әріптесі ретінде 1984 жылы алғашқы тік дискілерді, оқу бастары мен дискілерді жасады. 5 МБ алмалы-салмалы дискеттер IBM ПК-да ірі компьютер өндірушілеріне көрсетілді. Vertimag компаниясы 1985 жылғы компьютерлік дағдарыс кезінде жұмысын тоқтатты. Toshiba 2005 жылы осы технологияны пайдаланып, тұңғыш коммерциялық дискіні (1,8 дюйм) шығарды. 2006 жылдың қаңтар айында Seagate Technology перпендикулярлық жазу технологиясын қолдана отырып, алғашқы ноутбук өлшемді қатты дискісін – Seagate Momentus 5400.3 жеткізуді бастады. Сондай-ақ, Seagate компаниясы сол кезде өзінің көптеген қатты дискідегі сақтау құрылғылары жаңа технологияны 2006 жылдың соңына дейін қолданатынын мәлімдеді. 2006 жылдың сәуір айында Seagate компаниясы алғашқы 3,5 дюймдік тік жазулы қатты дискіні – Cheetah 15K.5 шығара бастады, ол 300 ГБ-қа дейін сақтауға қабілетті, 15 000 айналымда жұмыс істейді және алдыңғы үлгілерінен 30%-ға жақсы өнімділікке ие, деректерді беру жылдамдығы 73–125 Мбайт/с құрайды. 2006 жылдың сәуірінде Seagate компаниясы Barracuda 7200.10 деп аталатын, перпендикулярлық жазуды қолданатын және максималды сыйымдылығы 750 ГБ болатын қатты дискілер сериясын жариялады. Дискілер 2006 жылдың сәуір айының соңында жеткізіле бастады. Hitachi компаниясы 20 ГБ Microdrive жариялады. Hitachi-дің перпендикулярлық жазуға негізделген алғашқы ноутбук дискісі (2,5 дюйм) 2006 жылдың ортасында 160 ГБ максималды сыйымдылығымен қолжетімді болды. 2006 жылдың маусым айында Toshiba 200 ГБ сыйымдылығы бар қатты дискісін, жаппай өндірісі тамыз айында басталатынын жариялады, бұл мобильді сақтау сыйымдылығының стандартын көтерді. 2006 жылдың шілдесінде Western Digital компаниясы WD Scorpio қатты дискілерін, WD компаниясы жобалаған және өндірген перпендикулярлы магниттік жазу (PMR) технологиясын пайдаланып, 80 ГБ/дискі тығыздығына жету үшін көлемді өндіріс жүргізуді жариялады. 2006 жылдың тамызында Fujitsu өзінің желісін 160 ГБ-ға дейін сыйымдылықты ұсынатын перпендикулярлық жазуды қолданатын SATA модельдерін қосу арқылы кеңейтті. 2006 жылдың желтоқсан айында Toshiba өзінің жаңа 100 ГБ екі дискілі HDD перпендикулярлы магниттік жазуға (PMR) негізделгенін және "қысқа" 1,8 дюймдік форматта жасалғандығын мәлімдеді. 2006 жылдың желтоқсан айында Fujitsu компаниясы 250 және 300 ГБ сыйымдылығы бар MHX2300BT сериялы қатты дискілерді жариялады. 2007 жылдың қаңтар айында Hitachi компаниясы осы технологияны қолдана отырып, алғашқы 1 терабайттық қатты дискісін жариялады, оны 2007 жылдың сәуірінде жеткізді. 2008 жылдың шілдесінде Seagate Technology компаниясы PMR технологиясын пайдаланатын 1,5 терабайттық SATA қатты дискісін жариялады. 2009 жылдың қаңтар айында Western Digital компаниясы PMR технологиясын қолдана отырып, алғашқы 2,0 терабайттық SATA қатты дискісін жариялады. 2009 жылдың ақпан айында Seagate Technology компаниясы SATA 2 немесе SAS 2.0 интерфейсін таңдау мүмкіндігімен PMR технологиясын пайдаланатын алғашқы 7,200 айналым/мин 2,0 терабайттық SATA қатты дискісін жариялады.
Vertimag Systems Corporation, founded by Professor Jack Judy of the University of Minnesota. As a colleague of Iwasaki, created the first perpendicular disk drives, heads and disks in 1984. 5 MB removable floppy drives were demonstrated in IBM PCs to major computer manufacturers. Vertimag went out of business during the PC crash of 1985. Toshiba produced the first commercially available disk drive (1.8") using this technology in 2005. Shortly thereafter in January 2006, Seagate Technology began shipping its first laptop sized hard drive using perpendicular recording technology, the Seagate Momentus 5400.3. Seagate also announced at that time that the majority of its hard disk storage devices would utilize the new technology by the end of 2006. In April 2006, Seagate began shipping the first 3.5 inch perpendicular recording hard drive, the Cheetah 15K.5, with up to 300GB storage, running at 15,000 rpm and claim to have 30% better performance than their predecessors with a data rate of 73–125 Mbyte/s. In April 2006, Seagate announced the Barracuda 7200.10, a series of HDDs utilizing perpendicular recording with a maximum capacity of 750 GB. Drives began shipping in late April 2006. Hitachi announced a 20 GB Microdrive. Hitachi's first laptop drive (2.5 inch) based on perpendicular recording became available in mid 2006, featuring a maximum capacity of 160 GB. In June 2006, Toshiba announced a hard drive of 200 GB capacity with mass production starting in August, effectively raising the standard of mobile storage capacity. In July 2006, Western Digital announced volume production of its WD Scorpio hard drives using WD designed and manufactured perpendicular magnetic recording (PMR) technology to achieve 80 GB per platter density. In August 2006 Fujitsu extended its lineup to include SATA models utilizing perpendicular recording, offering up to 160GB capacity. In December 2006 Toshiba said its new 100GB two platter HDD is based on perpendicular magnetic recording (PMR) and was designed in the "short" 1.8 inch form factor. In December 2006 Fujitsu announced its MHX2300BT series of hard disk drives, with capacities of 250 and 300 GB. In January 2007 Hitachi announced the first 1 terabyte hard drive using the technology, which they then delivered in April 2007. In July 2008 Seagate Technology announced a 1.5 terabyte SATA hard drive using PMR technology. In January 2009 Western Digital announced the first 2.0 terabyte SATA hard drive using PMR technology. In February 2009 Seagate Technology announced the first 7,200rpm 2.0 terabyte SATA hard drive using PMR technology with choice of SATA 2 or SAS 2.0 interface.