Компьютерная документация на каждый день

Принцип записи на HDD

Цифромагнитные преобразования

Как попадают данные на магнитные диски HDD


Вы когда-нибудь задумывались о том, каким образом записываются "нули" и "единицы" (ведь как раз в таком виде хранятся данные в IBM-совместимом компьютере, а таково большинство используемых нами ПК) в дисковую память, одним из представителей которой является винчестер. Как вообще хранится и записывается информация на жестком дисковом накопителе, и как последний устроен. Данная статья призвана вам помочь разобраться в данном вопросе.


Жесткий диск - один из наиболее быстро прогрессирующих компонентов компьютера. Первый HDD вмещал лишь несколько мегабайт информации, но спустя не один десяток лет плотность записи на поверхность магнитных дисков винчестера выросла до 400 гигабайт и, по всей видимости, в ближайшее время останавливаться не спешит.


Что ждет нас внутри?


Начнем с рассказа о том, что составляет механизм, осуществляющий процесс чтения/записи данных в недрах жесткого диска. Составляют его головка чтения/записи и магнитные диски (число которых может быть любым в районе от 1 до бесконечности), а также всевозможных моторчиков, двигающих все это внутривинчестерное хозяйство. Поговорим о первых двух названных мною компонентов.


Начну свой рассказ с головки чтения/записи. Первые ее представительницы, устанавливаемые во "внутривинтовое" пространство в еще в 70-х годах, изготавливались из материала феррита. Затем, спустя примерно десятилетие, из ферритовой головка превратилась в тонкопленочную. В 90-х она стала комбинированной, то есть для изготовления ее считывающей и записывающей частей применялись разные материалы (read - магниторезистивная, write - индуктивная), но еще спустя 10 лет сменилась своей GMR-сестрицей. За эти четыре этапа неуклонно, с 430 до 40 нанометров, уменьшалось расстояние между головкой чтения/записи и поверхностью магнитного диска. Не отставал и размер битовых ячеек, о коих чуть ниже. Как минимум эти два фактора и поспособствовали увеличению плотности записи, что позволило и позволяет повышать объем жестких дисков. Если подойти к разъяснению данного вопроса с научной точки зрения, будет необходимо и рассуждать словами Мура. Поэтому, да бы не утомлять вас скучными непонятными формулами и ненамного более удобоусваиваемыми диаграммами и не мучить обилием технических терминов, попробую изложить предмет нашего разговора "народным" языком.


Битово-магнитные и магнитно-битовые превращения


Все данные, будучи преобразованными головкой чтения/записи из двоичного вида в магнитный "эквивалент", записываются на поверхность магнитного же диска, который, кстати, собран из нескольких напыленных на идеально ровную поверхность стекла или аллюминия тонких металлических пленок и защитного слоя. Поверхность диска содержит на себе множество дорожек (как на грампластинке; они, естественно, несколько другой природы). Что значит "магнитный" эквивалент? Дело в том, что "блин" HDD в поперечном сечении представляет собой идущие в ряд участки (называемые магнитными доменами или битовыми ячейками), "состыкованные" между собой одноименными полюсами, то есть так: /NS/-/SN/-/NS/-/SN/. При прохождении над дорожкой магнитной головки магнитное поле перетекает или к одному полюсу магнитного домена, или к другому. Чтение информации осуществляется по обратной схеме: головка отслеживает, какие участки дорожки намагничены, а у каких, напротив, намагниченность сведена к минимуму. После этого считанная последованность намагниченных и размагниченных участков преобразовывается из магнитного "формата" в электронный и передается по проводам дальше по плану.


Пока шпиндель снижает обороты


Вот и завершен наш разговор о том, каким образом протекает процедура чтения/записи на магнитный диск современных HDD. Думаю, на некоторых моментах моего рассказа можно было бы задержаться и подольше, ну да ладно, оставим несказанное для следующих статей.