A A A

Talerze i kości

PC Format Extra 2/2019
O tym, że ilość generowanych na świecie cyfrowych informacji rośnie w niewyobrażalnym tempie, nie trzeba już chyba nikogo przekonywać Obecnie, według najnowszego raportu firmy DOMO, ludzkość każdego dnia wytwarza 2,5 kwintyliona danych (kwintylion to jedynka z trzydziestoma zerami). W 2020 roku każdy internauta ma produkować w ciągu sekundy 1,7 MB danych. A te wszystkie informacje trzeba gdzieś pomieścić i zapisać! Marcin Bieńkowski


Z problemem tego, jak składować ogromne ilości danych, spotkał się z pewnością każdy z nas. Niezależnie od tego, czy przechowujemy informacje na komputerze, smartfonie czy w chmurze, przestrzeń na dane szybko się kurczy i albo musimy dokupić kolejny pakiet miejsca w chmurze, albo dodać lub wymienić nasz dysk na pojemniejszy model. Obecnie standardowo do przechowywania danych wykorzystuje się dwa rodzaje pamięci masowej – szybką, półprzewodnikową pamięć flash i tradycyjne nośniki magnetyczne. W tym pierwszym przypadku mamy do czynienia z napędami SSD (Solid State Drive), w drugim z tradycyjnymi dyskami twardymi HDD (Hard Disk Drive).

Dysk twardy jeszcze nie umiera

O tym, że technologia dysków twardych odchodzi już do lamusa, słyszy się regularnie od 1991 roku, odkąd to w wybranych modelach laptopów IBM-a z serii ThinkPad pojawił się pierwszy napęd SSD firmy SanDisk o zawrotnej jak na tamte czasy pojemności 20 MB. Jeśli jednak ktoś myślał, ze tradycyjne dyski twarde łatwo się poddadzą, był w dużym błędzie. Dzięki technologiom, które dopiero dzisiaj zaczynają być używane, „twardziele” będą nam służyć jeszcze przez długie lata. Co więcej, ich pojemność dość szybko urośnie do ogromnych, jak na dzisiejsze standardy, rozmiarów. Dowodzą tego plany produkcyjne firm Seagate i WD na najbliższe lata – wkrótce pojawić się mają dyski o pojemności 60 TB.

Przyjrzyjmy się temu, jak zbudowany jest dysk twardy. Za pierwszy seryjnie produkowany dysk twardy uznaje się opracowany w 1956 roku przez firmę IBM model IBM 350. Mieścił on 3,75 MB. Jednak dysk twardy w formie, jaką obecnie znamy, powstał dopiero w 1980 roku. Był to 5-megabajtowy, 5,25-calowy napęd Seagate ST-506, który charakteryzował się ok. 5 razy większą pojemnością niż standardowo używane wówczas dyskietki. 3,5-calowe dyski twarde pojawiły się trzy lata później. Nieistniejąca już firma Rodime Limited opracowała wówczas 10-megabajtowe modele napędów RO351 i RO352. Od tamtego czasu podstawowa, mechaniczna konstrukcja dysków twardych nie zmieniła się w istotny sposób. Oczywiście udoskonalono poszczególne elementy konstrukcyjne dysku, zmieniono materiały, z których się je produkuje, unowocześniono elektronikę sterującą i zwiększono szybkość odczytu oraz zapisu danych. Zmniejszono też czas dostępu oraz precyzję pracy mechanicznych podzespołów. Niemniej do dziś dyski twarde wciąż składają się z jednego lub kilku pokrytych materiałem magnetycznym talerzy, które wirują na wspólnej osi, oraz z zespołu głowic zapisująco-odczytujących, umieszczonych na ruchomych ramionach. Dzięki temu głowice mogą z wyjątkową precyzją dotrzeć do wybranego sektora na wirującym talerzu – tam, gdzie są dane zapisane magnetycznie.

Zwiększamy pojemność

Podstawowym czynnikiem wpływającym na pojemność dysków twardych, a pośrednio na szybkość ich pracy, jest gęstość zapisu. Gęstość ta, wyrażana w bitach na cal kwadratowy, mówi nam, jak dużo informacji (bitów) można zmieścić na calu kwadratowym powierzchni magnetycznego nośnika. Im parametr ten jest większy, tym więcej informacji da się zmieścić na jednym talerzu dysku twardego. Dostępne w sklepach „twardziele” charakteryzują się obecnie gęstością zapisu na poziomie 740–820 gigabitów na cal kwadratowy, co umożliwia przechowywanie do ok. 4 TB danych na jednym talerzu dysku magnetycznego.

Warto wspomnieć, że do roku 2005 wszystkie dyski twarde używały technologii podłużnego magnetycznego zapisu danych – LMR (Longitudinal Magnetic Recording). Z tej metody zapisu korzysta się od samego początku na wszystkich nośnikach magnetycznych, w tym na taśmach magnetofonowych, taśmach wideo, dyskietkach. W zapisie LMR sygnał rejestrowany jest na przesuwającym się pod głowicą magnetycznym nośniku, np. wirującym talerzu. W trakcie zapisu cząstki materiału magnetycznego zostają odpowiednio namagnesowane. Odczyt danych polega zaś na tym, że namagnesowany nośnik, przesuwając się pod głowicą, powoduje zmiany pola magnetycznego w głowicy, a więc wpływa na przepływający przez głowicę prąd. To dzięki tym zmianom prądu odczytać można zapisane na dysku informacje.

We wspomnianym 2005 roku firma Toshiba zaprezentowała dwa pierwsze modele dysków twardych – MK4007GAL i MK8007GAH, o pojemnościach odpowiednio 40 i 80 GB – wykorzystujące nowatorską wówczas technologię zapisu prostopadłego – PMR (Perpendicular Magnetic Recording). W zapisie tym używane do przechowywania informacji najmniejsze elementy magnetyczne o jednorodnym kierunku namagnesowania, nazywane domenami, ułożone są prostopadle do powierzchni nośnika, a nie jak w technologii LMR równolegle. Dzięki temu, że domeny skierowane są w głąb talerza, zajmują mniej miejsca na powierzchni. W ten sposób można zmieścić ich znacznie więcej obok siebie, zwiększając tym samym gęstość zapisu. Oczywiście w technologii PMR używa się innych głowic magnetycznych, które są w stanie zmienić namagnesowanie ustawionych pionowo domen.

W wypadku płasko rozłożonych na powierzchni nośnika domen maksymalna gęstość upakowania danych wynosi ok. 120 gigabitów na cal kwadratowy. Powyżej tej granicy domeny mogą już samoistnie zmieniać swoje namagnesowanie – jest to tzw. zjawisko superparamagnetyzmu – niszcząc tym samym zapisane na nośniku informacje. Technologia PMR teoretycznie umożliwia osiągnięcia gęstości zapisu na poziomie 1 Tbit/cal² – po przekroczeniu tej granicy można już stracić informacje. Nietrudno zauważyć, że coraz szybciej zbliżamy się do granic możliwości technologii PMR, dlatego producenci dysków twardych poszukują nowych sposobów na zwiększenie pojemności.


Ocena:
Oceń:
Komentarze (0)

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Komentarze wyświetlane są od najnowszych.
Najnowsze aktualności

Snapchat zachęca do głosowania
7 sierpnia 2020
Znana aplikacja, która do tej pory służyła głównie rozrywce, teraz chce zachęcić młodych Amerykanów do głosowania w nadchodzących...


TikTok zakazany w USA
7 sierpnia 2020
Donald Trump podpisał rozporządzenie zabraniające właścicielowi TikToka prowadzenia działalności w Stanach Zjednoczonych.

Artykuły z wydań

  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008
  • 2007
Zawartość aktualnego numeru

aktualny numer powiększ okładkę Wybrane artykuły z PC Format 5/2020
Przejdź do innych artykułów
płyta powiększ płytę
Załóż konto
Co daje konto w serwisie pcformat.pl?

Po założeniu konta otrzymujesz możliwość oceniania materiałów, uczestnictwa w życiu forum oraz komentowania artykułów i aktualności przy użyciu indywidualnego identyfikatora.

Załóż konto