Еще совсем недавно, устанавливая на свой компьютер жесткий диск емкостью 210 МВ, вы были абсолютно уверены, что «этого вам на некоторое время хватит». Однако не через некоторое, а через весьма и весьма короткое время вы с ужасом обнаруживали, что если не увеличить емкости диска, по крайней мере, вдвое, то вам нужно идти в пчеловоды.
Наблюдая за стремительным ростом объемов программного обеспечения и емкостью дисков, можно прийти к выводу, что либо между этими величинами существует положительная обратная связь, либо действует «закон», аналогичный газовому: «программы занимают все отведенное для них пространство». С приходом мультимедиа, когда появилась «необходимость» хранить на дисках видео- и аудиоинформацию, этот «закон» можно усилить: «емкости диска всегда не хватает». Это противоречие (в диалектическом смысле, конечно) должно разрешиться либо разработкой принципиально новых носителей информации. либо изменением организации и форм доступа к информации. Возможно, в не таком далеком будущем принцип персональной локализации данных как элемента персональных вычислений будет в основном отвергнут, и наряду с серверами баз данных п приложений появятся серверы, соединенные с клиентами высокоскоростными каналами связи и предоставляющие в общее пользование гигантские объемы внешней памяти.
Попытки предложить альтернативные внешние носители информации осуществляются постоянно, однако накопители на жестких магнитных дисках по-прежнему имеют лучшее отношение цена/производительность. Производством жестких дисков занимаются многие очень сильные в финансовом отношении компании, которые вкладывают значительные средства в разработку новых или усовершенствование имеющихся технологий. Результатом этих усилий является увеличение верхнего предела емкости почти каждые два года. Такие темпы роста позволяют предположить, что подобная тенденция сохранится, по крайней мере, до 2000 г.
Нынешний стремительный скачок величины плотности записи на магнитных носителях обязан четырем технологическим новинкам, три из которых принадлежат IBM, создавшей в 1973 г. первую модель жесткого диска с кодовым обозначением «30/30» (количество треков и секторов), совпавшим с калибром ружья, что и определило его второе название «винчестер». Это название стало у нас стандартным, хотя на Западе не прижилось, по-видимому, потому, что там существуют настоящие винчестеры и возможна неоднозначность.
Магниторезистивные головки
Напомним, что в обычных жестких дисках запись и чтение осуществляются одной и той же индуктивной головкой. При такой технологии величина считанного сигнала зависит от скорости вращения диска: чем выше скорость вращения, тем выше скорость изменения магнитного потока и, следовательно, величина индуктивной э.д.с. Это создает проблемы для дисков с малым диаметром, так как линейная скорость близких к центру элементов снижается.
Магниторезистивная (MR) головка содержит два элемента: обычный индуктивный — для записи и магниторезистивный — для чтения. Считывание информации с магнитного носителя выполняется за счет магниторезистивного эффекта, который заключается в том, что под воздействием магнитного поля материал, тонкая пленка особого сплава, изменяет электрическое сопротивление. Важным моментом является то, что величина считанного сигнала не зависит от скорости вращения диска. Таким образом, разделив технологии записи и чтения, разработчики получили возможность оптимизировать по производительности каждый процесс отдельно. Новая технология позволила увеличить верхний предел плотности записи на диск до 3 Gb на квадратный дюйм, что почти в пять раз превышает существовавший предел. Заметим, для наглядности, что при такой плотности записи на одном квадратном дюйме можно поместить информацию в количестве (не в смысле Шеннона), эквивалентном размещающейся на 187 000 напечатанных с двойным интервалом машинописных листах. Одно из основных преимуществ этой технологии заключается в том, что она не требует радикального изменения существующих технологий: необходимо лишь, чтобы тонкопленочное магнитное покрытие обладало сверхнизким уровнем шумов.
Все без исключения диски, выпускаемые в настоящее время Голубым гигантом, оборудованы такими головками. Некоторое время IBM монопольно владела магниторезистивной технологией. Это привело к тому, что фирма перестала продавать головки, придерживая их для собственных нужд. Конечно, конкуренты IBM бросились преследовать лидера. Почти все производители HDD имеют и субсидируют свои программы исследований и разработок, и в настоящее время MR-головки уже поставляются многими передовыми компаниями.
Но и Big Blue не стоял на месте. Недавно компания объявила о новой генерации накопителей (гигантские магниторезистивные), которые позволяют сохранять информацию с плотностью 10 Gb на квадратный дюйм.
Частичный отклик — максимальное правдоподобие
В традиционных устройствах при считывании информации с диска используется механизм распознавания пиков аналогового сигнала, поступающего в канал чтения. Увеличение плотности записи приводит к возрастанию частоты следования пиков аналогового сигнала, что, в свою очередь, повышает вероятность возникновения ошибок при обработке. Метод обработки «частичный отклик — максимальное правдоподобие» (partial response maximum likelihood, PRML) не требует четкого разделения пиков. Для определения наиболее вероятной последовательности бит, записанных на магнитный носитель, он использует технику цифровой фильтрации, которая применяется для выделения полезного сигнала при плохом отношении сигнал/шум. Испытания показали, что частота возникновения ошибки при соответствующей обработке составляет 1 к 10 миллиардам считанных бит. Метод PRML позволяет увеличить плотность записи за счет более узких дорожек и более близко расположенных магнитных доменов на дорожке.
Цифровой сигнальный процессор
Texas Instruments совместно с Maxtor достигли прорыва в технологии обработки считываемой с магнитного носителя информации, заменив 16-разрядный микроконтроллер цифровым сигнальным процессором (Digital signal processor, DSP). Это достижение реализовала Maxtor в своей последней модели HDD, имеющей форм-фактор 1,8 дюйма (диаметр жесткого диска, в данном контексте), емкость 171 МВ и толщину всего 10,5 мм, что позволило смонтировать накопитель в стандарте PCMCIA формата 111. Ожидается, что к концу года фирма выпустит накопитель толщиной 5 мм (PCMCIA формата И).
Секторы без заголовков
Формат секторов без заголовков (header) был реализован в одной из последних 2,5-дюймовых моделей IBM, DVAA 2810, емкостью 810 МВ. Заголовок сектора хранился не на диске, а в электронной памяти накопителя. Таким образом увеличивалась емкость каждого трека без изменения плотности записи. Как следствие этого возросла пропускная способность и уменьшилось время доступа.
Ситуация на рынке
Последние 12 лет между поставщиками HDD велась «братоубийственная война». Цена одного мегабайта падала каждый квартал приблизительно на пять-шесть процентов. По мере роста требований производители увеличивают объемы производства, перемещая предприятия все дальше и дальше на Восток, в Сингапур, Малайзию, Таилайд, а теперь уже и в Китай. Но по мере стабилизации рынка цены опять начинали снижаться, ввергая промышленность в финансовые трудности.
Специалисты оценили 1993 г. как трудный для производителей HDD. Начало 1994-го было обнадеживающим, по затем началось очередное падение цен. Еще два года назад цена одного мегабайта пересекла историческую отметку $1. Теперь она колеблется от 30 до 50 центов, в зависимости от интерфейса. Тем не менее индустрии HDD не грозит провал по одной, но основной, причине: пользователей мучит «неутолимый голод», заставляющий их приобретать диски все большей и большей емкости. Появление новых операционных систем вызвало резкое увеличение объемов приложений, а звук и графика привели к тому, что рекомендуемый нынче объем жесткого диска составляет примерно 700 МВ,
а по прогнозу на 1996 и 1997 г. не менее 1 GB.
Сейчас основные производители HDD концентрируют внимание на разработке и выпуске жестких дисков с малым форм-фактором, которого требует развивающийся рынок ноутбуков и компонентов в стандарте PCMCIA. Цена одного мегабайта 1,8-дюймовых дисков остается высокой, и проблемы рынка субноутбуков все еще не сняты.
Из номера "Компьютерное Обозрение" №6 (15) от 14 октября 1995 г.
Як RPA-платформа допомогла SkyUр автоматизувати оплату рахунків
