Dikey Sabit Disk Sürücüsü

Sabit Disk Sürücüsü nedir?

Bir Sabit Disk Sürücüsü (HDD), bilgileri kalıcı olarak depolamak için modern bilgisayarlar tarafından kullanılan bir cihazdır. Sabit Disk Sürücüsü, bilgisayar İşletim Sisteminiz (OS) de dahil olmak üzere kalıcı olarak depolanan tüm bilgilerin muhafazasında yer alması açısından bir bilgisayar sisteminin en önemli parçasıdır. Sabit Disk Sürücüleri sayesinde, tüm programlarınızı ve belgelerinizi Disketler veya CD-ROM’lar gibi çıkarılabilir ortamlarda saklamak zorunda kalacağınız günler çoktan geride kaldı.

İlk olarak 1950’lerin ortasında icat edildi ve 1956’da International Business Machines (IBM) tarafından ticari olarak satışa sunuldu. RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) olarak adlandırılan ilk Sabit Disk Sürücüleri, 24 inç çapında 50 plaka içeriyordu ve verileri depolamak için tek bir amacı olsa da kendi başlarına bilgisayarlardı. Sabit diski barındıran birimin tamamı, yan yana yerleştirilmiş iki büyük buzdolabının yaklaşık boyutuydu. Buluşlarından bu yana geçen 50 yıl içinde, Sabit Disk Sürücüleri sürekli ve agresif bir şekilde Moores yasasını aştı. Bu da bilgisayarlardaki belleğin yaklaşık her 18 ayda bir% 100 artacağını öngörüyor. Öte yandan Sabit Disk Sürücüleri aynı dönemde kapasiteyi yaklaşık% 130 artırdı, bu da çoğu durumda her dokuz ayda bir% 100 arttı. Bununla birlikte, bu tür kapasite artışları tehdit edilmektedir.

İlk Sabit Disk Sürücüsünden bu yana geçen yıllarda, artan hız veya geliştirilmiş arayüzler gibi teknolojideki mantıksal adımların dışında çok az şey değişti, temel teknoloji çok az değişti. Sabit Disk Sürücüleri için, artan minyatürleştirmelerinin ötesinde teknolojik bir sıçrama olmadı. Minyatürleştirme ve kayıt ortamı iyileştirmelerinin yanı sıra, bir cihaz olarak Sabit Disk Sürücüsü teknolojik olarak ilkine benzer, RAMAC Hard Disk Sürücüleri, ses ve video kasetlerinde kullanılana benzer bir teknoloji kullanır. Bu tür ses ve video kasetleri, verileri depolamak için iki tekerleğin etrafına sarılan manyetik bir şerit kullanır. Manyetik şeritte bulunan verilerin belirli bir kısmına erişmek için, cihaz, verileri içeren bölümün başlangıcı verileri okuyan cihazın (manyetik okuma / yazma kafası) altında olacak şekilde bandı sarmalıdır. Bu işleme sıralı veri alma adı verilir, çünkü belirli verilere erişim sürecinde, cihaz, aradığı veriler bulunana kadar her bir veri parçasını sıralı olarak okumak zorundadır. Bu işlem çok zaman alır ve aşınmaya katkıda bulunur.

Öte yandan Sabit Diskler, üzerine manyetik olarak duyarlı bileşiğin yerleştirildiği dairesel disk şeklinde bir tabak kullanır. Bu tür plakalar, tuttukları verilere rasgele erişilebilmesi, kaydedilebilir ortamın dairesel (disk) bir şekle sahip olması ve verilerin izler ve sektörler halinde bölümlere ayrılması açısından bir Kompakt Diske (CD) konsept olarak benzerdir. Sabit Disk Sürücüsündeki verilere rasgele erişilebilir çünkü Sabit Disk Sürücülerinin kaydedilebilir ortamı bu ayrılmış izleri ve sektörleri kullanır. Verilerin bu şekilde ayrılmasıyla, alan gereksinimlerine bağlı olarak rastgele disk aralıklarında konumlandırılabilir.

Modern Sabit Disk Sürücüleri metalik muhafazasında bir ila yedi arasında kaydedilebilir plaka bulunur. Sabit Disk Sürücüsü plakaları, bir alüminyum alaşımdan veya daha yakın zamanda bir cam dış kabukta asılı bir seramik disk olan bir cam seramik alt tabakadan yapılmış mükemmel dairesel disklerdir. Disk tabağının yüzeylerine kayıt ortamı adı verilen manyetik olarak hassas bir kaplamanın ince bir tabakası serilir; modern sürücülerde karışım, kobalt krom platin boron (CoCrPtB) ve diğer bu tür nadir metaller gibi farklı malzemelerin karmaşık bir amalgamıdır.

Bir Sabit Disk Sürücüsü verileri nasıl depolar?

Bir bilgisayarda bulunan tüm bilgiler bir dizi birler ve sıfırlar (1/0), ikili rakamlar (bitler) olarak ifade edilir. Manyetik parçacıkların doğasından, manyetik kuzeye veya güneye polarize edilebilmelerinden ve doğru polaritede yeterli bir manyetik alan uygulandığında manyetik kutuplarının değiştirilebilmesinden veya anahtarlanabilmesinden yararlanarak, Sabit Disk Sürücüleri aynı diziyi depolayabilir Kayıt ortamında gerekli manyetik parçacıkları depolanan verileri temsil edecek şekilde polarize ederek bir diske bitler. Sabit Disk Sürücüleri, hem kesişen izleri hem de sektörleri içerecek şekilde bölümlere ayrılır. Bunun amacı, mantıksal bir veri yapısı sağlamak, veri alanları arasında ayrım yapmanın bir yolunu sağlamaktır. Her yolun içinde birkaç sektör vardır. Verilerin depolandığı Sabit Diskin bu sektörlerindedir.

Bir Sabit Disk Sürücüsünün plakası, bir bütün olarak kayıt ortamı olarak adlandırılabilecek, öncelikle manyetik olarak yüklü parçacıklardan veya dosyalardan oluşan manyetik olarak duyarlı bir kaplama ile kaplanmıştır. Bu partiküller, bir cihaz okuma / yazma kafası aracılığıyla üzerlerinde bir elektromanyetik alan indükleyerek ikili rakamları temsil edecek şekilde manyetik olarak hizalanabilir. Kayıt ortamı, çok yakından bakıldığında minyatür metal parçalara benzeyen milyarlarca mikroskobik parçacık içerir. Bir Sabit Disk Sürücüsü ortama veri kaydettiğinde, tek bir ikili rakamı depolamak için bu manyetik olarak hassas parçacıklardan yüzlerce (genellikle 500 ila 100 arasında) gerekir. Verileri kaydetmek için gereken parçacık miktarındaki artan azalma, okuma / yazma kafasının (verileri okuyan ve kayıt ortamına kaydeden minyatür cihaz) hassasiyeti ile oldukça sınırlıdır çünkü sürücüler tarafından kullanılan manyetik alan okundu / verileri okumak ve / veya kaydetmek (yazmak) için kafa yazma, yakınlardaki verileri geçici olarak sınırlayacak şekildedir.

Hassasiyeti artırma girişimiyle çok daha fazla küçültülmesi durumunda, veri bozulma olasılığı büyük ölçüde artacaktır. Çeşitli taraflarca yapılan araştırmalar, bir süredir verileri çok daha az veya hatta tek parçacığa kaydetmek için uygulanabilir bir çözüm bulmaya devam ediyor. Bir sabit sürücü, kayıt ortamının (Sabit Disk tablasında asılı olan) bölümüne yeterli bir manyetik alan uygulayarak verileri Sabit Disk Sürücüsüne kaydedebilir, böylece veriler (bir dizi ve / veya sıfır depolanan bilgiler, belirtilen parçacıkların istenen manyetik kutba (kuzey veya güney) hizalanmasıyla ortama kaydedilir. Bunu yaparken, mevcut olan herhangi bir önceki veri bu nedenle imha edilir.

Dikey ayetler Boyuna

1980’lerin sonlarından ve 1990’ların başlarından beri manyetik ortam sürücüsü üreticileri, boylamsaldan dikey kayıt tekniklerine geçmenin fizibilitesini araştırıyorlar. Avantaj, açık bir şekilde kapasitedir: boylamsal manyetik parçacıklar birlikte paketlendiğinde, tabağa dik dururlarsa, dik duracaklarından çok daha fazla yer kaplarlar. Dikey kayıt teknolojisi, yalnızca bir başlangıç ​​kapasite kazanımı meselesinden daha fazlasıdır, bu alanda uzun yıllardır iyi bilinen bir problemi önler: süper paramanyetik etki (SPE), bu tür küçük boyutlu manyetik olarak yüklü parçacıkları etkilemektedir. Sabit disk sürücüleri. Süper paramanyetik etki, bir parçacığın manyetik momentinin yönünü değiştirmek için gereken enerjinin ortamdaki termal enerjiyle karşılaştırılabilir olduğu çok ince parçacıklarda gözlemlenen bir olgudur (kaynak: Wikipedia.org). Manyetik partiküllerin (bir disk alan yoğunluğu ile tanımlanan) SPE’ye tabi olmadan önce hangi yoğunlukta manyetik partiküllere ulaşabileceğine dair yıllar. Şu anda 100 Gbit / inç2’den 150 Gbit / inç2’ye kadar herhangi bir şeyin boylamsal Sabit Disk Sürücüleri için fiziksel sınırlama olduğu öneriliyor, ancak dikey ortam çözümleri 230 Gbit / inç2’ye kadar çıkmış durumda.

Manyetik partiküllerin bir manyetik süspansiyon tabakasının üzerine katmanlanmasında ve partikülleri tabağa dikey olarak yönlendirmede, kayıt ortamı, SPE’yi uzakta tutarken aynı boşlukta daha önce mümkün olandan çok daha fazla manyetik olarak hassas partikülü paketleyebilir. Bununla birlikte, dikey kayıt teknolojisi, SPE’nin gelecekte kapasiteyi sınırlandırmasını engellemez; dikey kayıt teknolojisi, üreticilere holografik litografi veya çok katmanlı bir kayıt ortamı gibi daha kalıcı teknolojik çözümler geliştirmek için nefes alma alanı vermenin bir yolu olarak tanımlanabilir. Geleneksel kayıt ortamı imalatı, kayıt malzemesinin, kayıt malzemesi yüzeyinin üstüne yerleştirilirken plakanın döndürülmesiyle indüklenen merkezkaç kuvveti yoluyla bir disk tabağı üzerine yayılmasından oluşur. Merkezkaç kuvveti, kayıt materyalini yüzeye yayacak ve onu her yöne eşit bir şekilde yayacaktır. Dikey kayıt ortamı üretimi ise çok farklı bir teknik gerektirir.

Dikey kayıt ortamının kesin üretim süreci, özellikle pazara yeni girdiği düşünüldüğünde, şaşırtıcı olmayan bir şekilde yakından korunan bir sırdır. Amerika Birleşik Devletleri Patent ve Ticari Marka Bürosunda (USPTO) dosyalanmış patentlerden, baskın tekniğin krom, kobalt, platin ve benzeri alaşımlar gibi manyetik ve manyetik olmayan yüklü metallerin laminasyonunu içerdiği kabul edilebilir; istenen sonucu etkilemek için benzersiz katmanların sandviçlenmesi, manyetik parçacıkların tabağa dikey olarak hizalanacağı şekilde bir kayıt ortamı. NEC Corporation of Tokyo tarafından dosyalanmış 6387483 numaralı ABD patentinde; tekniği şu şekilde açıklamaktadır: Düzenlemenin dikey manyetik kayıt ortamı, bir Cr filmi, yumuşak bir manyetik alt tabaka filmi ve bu sırayla bir substrat üzerine dikey bir mıknatıslayıcı film lamine edilerek oluşturulur. (Kaynak: USPTO no. 6387483)

Uzunlamasına ortam imalatında da çok sayıda destekleyici metalin lamine edilmesi sağlanır; bununla birlikte dikey ortamda, fark yukarıda tarif edildiği gibi manyetize edici filmdir. Geleneksel laminasyon normalde sadece aşınmayı ve gürültüyü (hem elektro-mekanik hem de duyulabilir gürültü) önlemeye hizmet ederken, dikey ortam imalatında laminasyon işleminin en azından bir kısmının manyetik ortam parçacıklarını dikey bir yöne mıknatıslamak için kullanıldığı görülmektedir. Manyetik ortam partikülünün yeniden yönlendirilmesinin tam olarak nasıl gerçekleştirildiğini belirlemek kolay değildir, büyük olasılıkla teknoloji o kadar yeni ki, bu tür detaylar en iyi ihtimalle kabataslak ve en kötü ihtimalle belirsiz veya korunaklı. Bu gerçek, dikey manyetik ortam gelişimi gibi yeni bir teknoloji için hiç de şaşırtıcı değildir.

Depolama teknolojisinin geleceği

Daha önce tartışıldığı gibi dikey manyetik medya teknolojisi yalnızca geçici bir çözümdür, daha kalıcı çözümler bulmak için çok daha gelişmiş teknolojilere bakmamız gerekir. Böyle bir teknoloji, desenli manyetik ortamdır. Desenli manyetik medya süreci, tekil manyetik partikülleri kayıt bitlerinin nesnesi haline getirmeyi amaçlamaktadır, mevcut teknolojilerin tek bir biti depolamak için yaklaşık 500 ila 1000 manyetik partikül gerektirdiğini hatırlayacaksınız. Desenli ortamın amacı, bunu dramatik bir şekilde bit başına tek bir parçacığa indirmektir. Böyle bir teknolojinin avantajları, granüler ortam ile ilişkili azaltılmış istatistiksel gürültü ve daha fazla alan yoğunluğu (64Gbit / inç2’ye kadar) gibi.

Desenli manyetik ortam, SPE bariyerini önlemeyi veya en azından mesas ve vadiler adı verilen kullanım yoluyla etkisini daha da azaltmayı amaçlamaktadır. Teknik, manyetik parçacıklar arasında bariyerlerin oluşturulmasını kullanır, böylece yakından paketlenmiş parçacıkları etkileyen SPE komplikasyonunu önler. Holografik Depolama (a.k.a. Holografik Litografi) de yoğun araştırma altında olan ve çok daha kalıcı bir çözüm olduğunu iddia eden depolama kapasitesini artırmayı amaçlayan bir teknolojidir. Desenli Manyetik Ortamın aksine, Holografik Depolama, manyetik ortamdan ve önceki optoelektronik teknolojilerden devrim niteliğinde bir adımdır.

Sabit Disk Sürücüleri her zaman, sürücünün mekanik bileşenlerinin (tabla, okuma / yazma kafası) hareketli parçalarının neden olduğu atalet ve merkezkaç kuvvetine maruz kalacaktır, Holografik Depolamanın bu tür sorunları yoktur; holografik işlem, bir Sabit Disk Sürücüsünün okuma / yazma kafasının yerine lazer kullanır ve ortamın kendisi hız gerektirmez (Sabit Disk Sürücülerindeki plakalardan farklı olarak).

Bu tür holografik depolama, gerçekleştirilmekten uzaktır, aslında bazıları tarafından teknolojinin uygulanabilir bir çözüme dönüştürülmesinin on yıl kadar sürebileceği varsayılmaktadır. Erken bellek araştırmalarına doğrudan simetride, Holografik Depolama teknolojileri üzerine yapılan araştırmalar iki gruba ayrılmış gibi görünüyor: süper hızlı veri alma ve olağanüstü yüksek kapasiteli depolama; şüphesiz her ikisi için de son derece karlı pazarlar olacaktır.