Жесткие диски - Головки чтения/записи
|
|
Головки чтения/записи служат интерфейсом между физическим магнитным материалом, на котором хранятся данные, и электронными компонентами жесткого диска. |
|
Головки работают по принципу конвертации битов в наборы магнитных импульсов и сохранения их на пластинах, а также осуществляют обратный процесс, когда нужно считать данные. |
|
Головки чтения/записи оказывают критическое влияние на такие характеристики винчестера, как скорость линейного чтения/записи и время доступа. |
|
Обычно, они составляют самую дорогостоящую часть в накопителе. |
|
Для улучшения поверхностной плотности записи и роста скорости чтения, требуются все более сложные технологии изготовления магнитных головок, которые служат главной точкой отсчета при проектировании нового винчестера с улучшенными характеристиками скорости, времени доступа и плотности записи. |
|
Функционирование магнитных головок чтения/записи |
|
Концепция магнитных головок относительно проста. |
|
Их можно представить в виде конверторов энергии: они транслируют электрические сигналы в магнитные сигналы, и магнитные сигналы в электрические. |
|
Головки в магнитофонах осуществляют похожие функции, но используют совсем другую технологию. |
|
Головки чтения/записи по своему существу являются электромагнитами, осуществляющими конверсию электрически представленной информации в магнитно представленную информацию и наоборот. |
|
Каждый бит данных записывается на поверхность пластины с использованием специального метода кодирования (encoding method), который транслирует нули и единицы в наборы знакопеременных магнитных импульсов. |
|
Старые традиционные магнитные головки, такие как ферритовые или тонкопленочные, работали, используя два главных принципа электромагнитных сил. |
|
Первый состоит в том, что прохождение электрического тока через катушку, вызывает появление магнитного поля. |
|
Этот принцип использовался при записи информации на поверхность пластины. |
|
Направление напряженности магнитного поля меняется в зависимости от направления течения электрического тока в катушке. |
|
Второй принцип обратный первому: магнитное поле, приложенное к катушке, вызывает течение электрического тока. |
|
Этот принцип используется при чтении информации с поверхности пластины. |
|
Направление течения электрического тока зависит от направления напряженности магнитного поля. |
|
Новые магнитные головки (MR и GMR) не используют наводимый ток в катушке для чтения информации с поверхности магнитной пластины. |
|
Они функционируют, используя принцип магниторезестивности: некоторые материалы меняют свое сопротивление в зависимости от приложенного магнитного поля. |
|
Современные жесткие диски давно перешли порог в 10 гигабит на квадратный дюйм, а несколько лет назад жесткий диск с плотностью записи в 1 гигабит на квадратный дюйм был верхом совершенства. |
|
Современные головки обычно называются "головками чтения-записи", в то время как еще недавно, для записи и чтения информации использовался один и тот же элемент. Современные головки - MR и GMR - это композиты, которые включают в себя различные элементы для записи и для чтения. |
|
Такое устройство головки сложнее в производстве, в силу того, что нельзя использовать эффект магниторезестивности для записи данных. |
|
Такие головки, имея различные части для записи и для чтения, позволяют идеально подобрать элемент для чтения и элемент для записи информации, в отличие от старых головок с одним элементом, которые разрабатывались в компромиссе между хорошей настройкой для чтения и хорошей настройкой для записи. |
|
При уменьшении размера одного бита, занимаемого на поверхности пластины, очень важно не допускать эффекта интерференции между соседними битами. |
|
В силу этого используются достаточно слабые магнитные поля. |
|
Увеличивая поверхностную плотность пластины, требуется уменьшение напряженности магнитных полей, представляющих искомые данные, что требует более чувствительных элементов чтения для достоверного отличия единиц и нулей. |
|
По этой причине на рынок вышли магниторезистивные MR (magneto resistive head) и GMR (giant magneto resistivehead) головки. |
|
Они более чувствительны и могут быть достаточно малыми в размерах, что также является не маловажным фактором. |
|
Используются специальные цепи усиления и распознавания для перехода от слабых электрических импульсов к цифровым данным, читаемым с поверхности пластин. |
|
Также требуется использования специальных цепей детектирования и коррекции ошибок. |
|
Кроме этого, некоторые головки включают в себя некое подобие магнитного щита, используемого для ограждения головок от внешних магнитных полей. |
|
Количество головок чтения записи |
|
Каждая пластина жесткого диска имеет две поверхности. |
|
Чаще всего для хранения информации используются обе поверхности пластины, но в старых накопителях, использующих принцип выделенной сервоинформации, одна из поверхностей использовалась для хранения только сервоинформации и не принимала участия в хранении пользовательской информации. |
|
Большинство современных накопителей имеют от одной до трех пластин, и, как следствие, от одной до шести головок. |
|
Накопители с нечетным количеством головок, как правило, изготавливаются по маркетинговым соображениям. |
|
Во-первых, в пределах одного семейства накопителей, удается заполнить все емкостные ниши, присутствующие на рынке в данный момент. |
|
А во-вторых, в таких накопителях могут использоваться отбраковки пластин. |
|
Ведь, не всегда, получается, создать пластину с удовлетворяющими характеристиками у обеих поверхностей. |
|
В течение одного промежутка времени, только одна головка может принимать участие в чтении/записи. |
|
Для выбора головки, принимающей участие в обмене в данный момент, используется специальная электрическая цепь. |
|
Все современные винчестеры производятся с некоторыми конфигурационными параметрами, требуемыми программой BIOS материнских плат. |
|
Не следует обращать внимание на эти параметры - они сделаны для совместимости. |
|
И правда, трудно поверить, что современный накопитель имеет 16 головок. |
|
Для логической адресации пользовательской информации в современных компьютерах используется иная техника, чем в старых компьютерах, которые для адресации использовали такие координаты, как цилиндр-головка-сектор. |
