10 новинок Seagate и тест Barracuda 7200.10 емкостью 750 Гб с перпендикулярной записью

Перпендикулярная запись: факты и перспективы

Прежде чем перейти к тестированию одного из наиболее интересных из десятки анонсированных винчестеров, Seagate Barracuda 7200.10 рекордной ёмкостью 750 Гб - небольшое технологическое отступление. Раз уж все новинки, представленные Seagate, поддерживают технологию перпендикулярной записи, самое время рассказать, что же представляет собой эта технология, надолго ли она, какие перспективы сулит.

Прошло совсем немного времени с тех пор как на рынке начали появляться самые первые жёсткие диски с применением этой самой перпендикулярной технологии записи, однако сообщения о развитии подобных методов увеличения плотности записи начали циркулировать в прессе несколько лет назад.

До поры до времени традиционная продольная (Longitudinal) технология записи вполне устраивала производителей – до тех самых пор, пока не были достигнуты физические пределы этого способа размещения информации на магнитных носителях. Одной из важнейших проблем, с которой на определённом этапе столкнулись разработчики новых жёстких дисков, стало преодоление ограничений, накладываемых так называемым супермагнитным (super paramagnetic) эффектом.

Этот самый супермагнитный эффект имеет место в том случае, когда приходится применять микроскопические магнитные частички диска столь малых размеров, что их взаимное влияние даже при комнатной температуре становится сравнимым или даже сильнее, нежели намагниченность магнитной головкой, что автоматически ведёт к неспособности сохранять постоянную магнитную ориентацию. Как следствие, в пластинах винчестера возникают этакие "легкомысленные биты" (flipped bits) – магнитные домены, спонтанно и непредсказуемо меняющие полярность и не способные служить в качестве надёжного хранилища данных.

Рано или поздно традиционная продольная технология записи должна была столкнуться с этим физическим ограничением, и это произошло несколько лет назад. Дальнейшее увеличение плотности записи, то есть, размещения доменов традиционными методами стало невозможным, и увеличение ёмкости винчестеров могло идти только двумя основными путями – или за счёт увеличения количества пластин, или за счёт использования новых технологий. Одна из таких технологий – перпендикулярная технология записи.

Примечательно, что, как это частенько случается с дельными изобретениями, методика перпендикулярной записи была известна давным-давно, ибо впервые с успехом была демонстрирована более ста лет назад. Ещё в конце XIX века датский учёный Вальдемар Поулсен (Valdemar Poulsen) таким образом демонстрировал возможность записи звука на магнитный носитель.

Дальнейшие исследования методов перпендикулярной записи носили спорадический характер вплоть до 1976 года, когда вопросом вплотную заинтересовался др. Шун-Ичи Ивасаки (Shun-ichi Iwasaki), президент и руководитель знаменитого японского технологического института Tohoku. Именно его нынче принято называть отцом современной технологии перпендикулярной записи, именно его работы придали необходимый импульс и финансирование последующим разработкам в этой области.

В отличие от обычного, активно использовавшегося на протяжении полувека (выпуск первого коммерческого винчестера датирован 1956 годом) продольного метода записи, когда биты данных, образно говоря, располагаются горизонтально, в параллель поверхности диска, перпендикулярная технология записи подразумевает вертикальное расположение битов, перпендикулярно плоскости диска, что позволяет обеспечить значительно более высокую плотность размещения информации на единицу площади.

Для понимания физической сущности перпендикулярного способа записи проще всего представить себе каждый бит в виде отдельного маленького брусочка-магнитика. В случае обычной продольной записи эти магнитики как бы расположены друг за дружкой линейно по концентрическим дорожкам в плоскости диска (разумеется, это очень упрощённая условная картина для лучшего понимания сути). При достижении определённой пиковой плотности размещения этих магнитных доменов и появляется опасность взаимного самопроизвольного влияния смежных "магнитиков" друг на друга соответствующими полюсами, особенно возрастающая при температурных флуктуациях.

В случае перпендикулярной записи эти самые "микромагнитики" как бы "стоят" вертикально, перпендикулярно плоскости диска. Такая геометрия позволяет создать стабильную систему при гораздо более плотной "упаковке" магнитных доменов без угрозы появления супермагнитного эффекта. Таким образом, перпендикулярная технология записи позволяет обеспечить не только более высокую удельную плотность записи, но также повысить возможность удерживать магнитный заряд – свойство, называемое физиками коэрцитивной силой.

Разумеется, внедрение технологии перпендикулярной записи потребовало появления множества сопутствующих современных технологических инноваций - новых материалов с новыми магнитными свойствами и совершенно новыми методиками обработки поверхности дисков, новых уникальных двусторонних типов магнитных головок; радикальных методов усиления более слабых сигналов при одновременном улучшении ключевого показателя сигнал/шум; новых алгоритмов обработки данных.

В настоящее время – по крайней мере, в лабораториях компании Seagate, с помощью перпендикулярного метода записи уже достигнута удельная плотность размещения данных порядка 245 Gbpsi (гигабит на квадратный дюйм) со скоростью считывания данных до 480 Мбит/с, с помощью полностью интегрированных магнитных пишущих головок и многослойных спаренных антиферромагнитных (AFC, Antiferromagnetic Сoupled) дисков, при этом зазор между магнитной головкой и диском составил всего 0,55 микродюймов (13,97 микрон).

Современные технологии вкупе с давно известным физическим принципом позволили обеспечить дальнейший прирост плотности записи информации на магнитных дисках. Специалисты уверены, что возможности перпендикулярной записи позволят в ближайшие пять-семь лет обеспечить 10-кратный прирост ёмкости накопителей. Таким образом, появление нынешнего 750 Гб винчестера Seagate Barracuda 7200.10 – это, как говорится, ещё цветочки, а ягодки пойдут тогда, когда при достижении удельной плотности размещения данных порядка 500 Gbpsi - что, как говорят учёные, уже не за горами, винчестеры 3,5-дюймового форм-фактора смогут хранить порядка двух терабайт данных, 2,5-дюймовые диски – порядка 500 Гб, а 1-дюймовые винчестеры – не менее 50 Гб данных.