В компании Seagate объявили, что ею продано уже больше миллиона жестких дисков, реализующих новую технологию записи, благодаря которой в будущем году можно будет выпустить винчестер потребительского класса емкостью 5 Тбайт, а к 2020-му — накопитель на 20 Тбайт.
Технология, о которой идет речь, запись с частичным перекрытием дорожек (Shingled Magnetic Recording, SMR), необходима сейчас, как никогда.
Флэш-память NAND вот-вот достигнет предела возможностей миниатюризации: ячейки попросту физически дальше некуда уменьшать. Похожая ситуация и с плотностью жестких дисков. Дорожки данных на терабайтной пластине делать более узкими уже невозможно, признают в Seagate.
Теоретический предел возможностей магнитного хранения — «суперпарамагнитный предел», около терабита на квадратный дюйм, — все ближе и ближе. Попытки более плотного размещения данных приведут к их порче. Сейчас жесткие диски Seagate сохраняют до 625 Гбит на квадратном дюйме пластины.
SMR — одно из нескольких технических новшеств, раздвигающих границы емкости жестких дисков. В частности, термомагнитная запись (Heat-Assisted Magnetic Recording) обещает увеличение плотности до 5 Тбит/кв. дюйм. А в компании Western Digital в этом году собираются выпустить жесткие диски, заполненные гелием, сила сопротивления которого меньше, чем у воздуха, благодаря чему пластины в корпусе можно будет размещать теснее.
«SMR позволит Seagate повысить плотность записи на 25%, или на 1,25 Тбайт в расчете на пластину, — заявил Марк Ре, директор по технологиям Seagate. — Компания выпустит жесткие диски по самой низкой в отрасли цене за гигабайт, и их емкость составит 5 Тбайт или больше».
В Seagate не уточняют, в каких именно моделях ее жестких дисков сегодня применяется SMR, указывая лишь, что производители компьютерных систем, пользующиеся такими винчестерами, «знают об этом».
Принцип, лежащий в основе SMR, прост: дорожки на диске частично перекрывают друг друга, подобно черепице на крыше, благодаря чему их можно разместить на пластине в большем количестве.
Потребность в новых технологиях возникла, потому что Seagate и другие начали приближаться к пределам возможности все более тесного размещения дорожек. Сами они подобны дорожкам на виниловой пластинке, только микроскопические по ширине.
Чем теснее дорожки расположены на пластине, тем больше данных умещается на накопителе. Но с повышением плотности размещения данных возрастает риск их порчи и ошибок чтения, поскольку считывающе-записывающая головка теряет способность «различать» дорожки. Поэтому между ними оставляют буферные зоны.
В накопитель можно установить больше пластин, подобно горке блинов, но тогда сам жесткий диск придется делать толще.
Плотность жесткого диска
В большинстве жестких дисков сегодня применяется технология перпендикулярной записи (Perpendicular Magnetic Recording, PMR), при которой формируются дорожки шириной около 75 нм — это меньше диаметра вируса гриппа. Свой первый PMR-диск, накопитель линейки Barracuda, Seagate выпустила в 2007 году. Он вмещал 250 Гбайт в расчете на пластину, а к нынешнему году показатель вырос до терабайта.
Казалось бы, это немало. Но, по прогнозу Seagate, семьи, ежемесячно сохраняющие по терабайту в виде потокового или собственного видео, музыки и снимков, через два года начнут генерировать в двадцать раз больше. Такими же темпами должна расти и плотность накопителей.
Ширина дорожки определяется шириной записывающей части головки жесткого диска (она чем-то подобна игле звукоснимателя). При использовании SMR очередная дорожка частично «накрывает» предыдущую, оставляя лишь узкую полосу для считывающей головки.
Таким образом, по мере записи новых данных дорожки «усекаются». Считывающая часть головки более узкая, чем записывающая, но данные тем не менее надежно считываются с усеченной дорожки без нарушений целостности.
«Продажи жестких дисков в пересчете на емкость растут больше чем на 30% в год, тогда как плотность записи ежегодно повышается меньше чем на 20%, — отмечает Джон Риддинг, ведущий аналитик IDC. — Запись с частичным перекрытием — это технология, которая при сохранении прежней архитектуры жестких дисков позволяет устранить разрыв между этими двумя показателями и обеспечивает относительно несложную и экономичную возможность выпускать более вместительные накопители для многих применений».
Как признают в самой Seagate, у SMR есть очевидный недостаток: эффективнее всего технология работает на новых жестких дисках, пока дорожки записываются одна за другой. Но когда накопитель какое-то время был в употреблении и появляется потребность перезаписать более «старую» дорожку, операция записи уничтожает данные на соседней дорожке. Таким образом, вместо одной дорожки придется перезаписывать всю пластину.
Для преодоления этой проблемы дорожки группируются в полосы (band), между которыми перекрытия нет. Благодаря этому перезаписывать приходится только дорожки в пределах одной полосы. При этом число дорожек в расчете на полосу подбирается так, чтобы обеспечить оптимальную скорость записи.
.gif)