Компания Hitachi Global Storage Technologies выпустила первый в мире жесткий диск емкостью 1 Тбайт
Как считают в HGST, жесткий диск емкостью 1 Тбайт в первую очередь будет востребован производителями цифровых видеомагнитофонов и медиацентров

В начале года был преодолен важный технологический и психологический барьер в области систем хранения данных: на выставке Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе был представлен жесткий диск емкостью 1 Тбайт, созданный в компании Hitachi Global Storage Technologies. Тот факт, что столь высокотехнологичное устройство из области ИТ было впервые продемонстрировано на выставке бытовой техники, удивления не вызывает и может рассматриваться как логическое развитие тенденций последних лет. Как считают в HGST, диск такой емкости в первую очередь будет востребован производителями цифровых видеомагнитофонов и медиацентров. Вместе с тем, как подчеркнул Андрей Состин, менеджер канала продаж российского представительства HGST, терабайтные диски появились сразу в двух семействах — «компьютерном» (DeskStar 7K1000) и «бытовом» (CinemaStar 7K1000).

Устройства выпускаются как в варианте с интерфейсом Serial ATA, так и с Parallel ATA. Использование последнего типа интерфейса абсолютно оправданно, так как в большинстве видеомагнитофонов применяются контроллеры интерфейса Parallel ATA. Это хорошо отлаженная технология, с давно устоявшимися спецификациями и дешевой аппаратной реализацией. Кроме того, скорость передачи данных современных винчестеров в гораздо большей степени определяется механикой диска и лишь отчасти интерфейсом. Поэтому скоростных характеристик терабайтного диска с интерфейсом Parallel ATA достаточно для мультимедийных приложений.

Основной проблемой, которую требовалось решить конструкторам при создании новых устройств, было обеспечение точного позиционирования головок. Причин ухода головок с необходимой траектории несколько, но наибольший деструктивный вклад вносят вибрации, вызванные как работой самого жесткого диска, так и внешними факторами.

Если рассматривать собственные вибрации диска, то они складываются из колебаний пластин и головок, которые при своей работе испытывают весьма значительные ускорения. Для борьбы с осевыми вибрациями пластин конструкторы уменьшили в винчестере зазор между краем пластины и корпусом с 0,3 до 0,2 мм. Стабилизирующий эффект обеспечивает воздух, который при вращении пластин концентрируется в краевых областях. Также для аэродинамического демпфирования пластин над ними установлен спойлер в непосредственной близости от зоны головок. Уменьшения собственных колебаний головок добились изменением конструкции узлов их крепления. Толщину коромысел также уменьшили и нанесли на поверхность демпфирующий композитный материал, поглощающий резонансные колебания блока головок. Для борьбы с внешней вибрацией применяется система Rotational Vibration Safeguard, ранее использовавшаяся в серверных дисках UltraStar. Она включает в себя два датчика ускорения, установленные по углам электронной платы винчестера, и систему отрицательной обратной связи, которая формирует корректирующий импульс в цепи управления приводом головок. Таким образом, активная система подавления вибраций удерживает головки на круговой траектории при колебаниях всего диска.

Эксплуатация жестких дисков в видеомагнитофонах имеет свою специфику. Основное требование — они не должны шуметь. Наиболее заметный вклад в общий шумовой фон вносит звук от перемещения магнитных головок. Поэтому диски семейства CinemaStar поставляются с настройкой на движение головок с меньшей скоростью. Для целей работы с видео и звуком такое снижение скорости произвольного поиска дорожек несущественно, но позволяет значительно уменьшить общий шум устройства. При необходимости производитель магнитофонов может сам выбрать режим работы жесткого диска.

Немаловажным требованием является непрерывность потока данных. Для современных цифровых видеомагнитофонов обычна ситуация, когда необходимо обеспечить до трех и более потоков воспроизведения видео и при этом еще осуществлять запись одного потока. Алгоритм работы системы коррекции ошибок чтения таков, что при любом сбое выполняется повторное чтение сектора — от трех до десяти попыток. В зависимости от результата операции, диску либо удается считать данные, либо выдается сигнал системной ошибки. Такой подход абсолютно оправдан при работе ПК, но может вызывать задержки воспроизведения нескольких одновременно запущенных потоков видео. В то же время можно снизить чувствительность системы коррекции ошибок до уровня, когда она будет игнорировать часть сбоев. Для пользователя это может проявиться в виде временного и практически незаметного снижения качества изображения или звука, зато изображение не замрет на несколько секунд, а звук не прервется. Регулировать уровень чувствительности системы коррекции ошибок производитель может с помощью программного обеспечения, разработанного в HGST.

Сейчас инженеры компании прорабатывают две перспективные технологии: паттерная (от англ. pattern — «шаблон», «образец») запись и запись «с подогревом». Суть первого метода заключается в том, что на этапе производства пластин на их поверхности формируются монодоменные области, являющиеся минимальными элементами магнитного слоя. Сейчас каждый бит данных записывается в область, состоящую из нескольких доменов, которые имеют нерегулярную структуру и неравномерную намагниченность. Кроме того, из-за взаимного влияния доменов может происходить смена направления магнитного поля и, как следствие, появляться ошибки при чтении. Запись на предварительно сформированные однодоменные паттерны позволяет уменьшить размер единичного элемента записи и повысить ее плотность в несколько раз. К тому же изолированные друг от друга паттерны меньше подвержены взаимному влиянию магнитного поля и обеспечивают более надежное хранение данных.

Общие принципы записи «с подогревом» тоже давно известны и разрабатываются уже несколько лет. Подогрев магнитного слоя производится для того, чтобы материал с высокой коэрцитивностью поменял направление вектора своего магнитного поля под влиянием магнитного поля головки записи. Применение высококоэрцитивных материалов нужно для дальнейшего уменьшения размеров доменов и увеличения плотности записи. Но ограничение по температуре головок накладывает ограничение на силу пропускаемого через них тока. И, как следствие, создаваемое головкой магнитное поле невозможно увеличить сверх определенного уровня. Подогретый же (до 300‑400 ?C) материал способен изменить свое состояние и при меньшем внешнем магнитном поле. Нагревать магнитный слой предполагается лазером. При кажущейся простоте метода для его практической реализации необходимо решить много инженерных проблем, связанных с постоянной фокусировкой луча на колеблющуюся пластину; с быстрым охлаждением зоны, вышедшей из-под луча; с подбором оптимального сочетания материалов головок и магнитного слоя и т. д. Но когда запись с подогревом будет внедрена в серийных дисках, емкостью 1 Тбайт будут обладать жесткие диски форм?фактора 1 дюйм.