Disková čtecí a zapisovací hlava - Disk read-and-write head - Wikipedia

Hlava a paže pevného disku na talíři
Mikrofotografie hlavy pevného disku. Velikost přední strany je asi 0,3 mm. Jednou funkční částí hlavy je kulatá oranžová struktura uprostřed - litograficky definovaná měděná cívka zápisu převodník. Všimněte si také elektrického připojení vodiči spojenými s pozlacenými podložkami.
Čtecí a zapisovací hlava 3TB jednotky pevného disku vyrobené v roce 2013. Tmavá obdélníková součást je jezdec a je dlouhý 1,25 mm. Cívky čtecí / zapisovací hlavy jsou nalevo od posuvníku. Povrch talíře se pohybuje kolem hlavy zprava doleva.

Disk čtecí / zapisovací hlavy jsou malé části a disková jednotka které se pohybují nad talířem disku a transformují magnetické pole talíře na elektrický proud (čtení disku) nebo naopak transformují elektrický proud na magnetické pole (zápis disku).[1] Hlavy prošly v průběhu let řadou změn.

Na pevném disku hlavy „létají“ nad povrchem disku s vůlí pouhých 3 nanometry. „letová výška "neustále klesá, aby umožnil vyšší plošná hustota. Letová výška hlavy je řízena konstrukcí nesoucí vzduch leptané na povrch disku jezdec. Úlohou vzduchového ložiska je udržovat konstantní výšku letu, když se hlava pohybuje po povrchu disku. Pokud hlava zasáhne povrch disku, katastrofa srážka hlavy může mít za následek.


Indukční hlavy

Indukční hlavy používají stejný prvek pro čtení i psaní.

Tradiční hlava

Samotné hlavy začaly podobně jako hlavy v magnetofony —Jednoduchá zařízení vyrobená z malého kousku vysoce magnetizovatelného materiálu ve tvaru C, jako je permalloy nebo ferit zabalené do jemné drátěné cívky. Při psaní je cívka pod napětím, silná magnetické pole se tvoří v mezeře C a záznamový povrch sousedící s mezerou je magnetizován. Při čtení magnetizovaný materiál rotuje kolem hlav, feritové jádro soustřeďuje pole a proud se vytváří v cívce. V mezeře je pole velmi silné a poměrně úzké. Tato mezera je zhruba stejná jako tloušťka magnetického média na záznamové ploše. Mezera určuje minimální velikost zaznamenané oblasti na disku. Feritové hlavy jsou velké a mají poměrně velké funkce. Rovněž musí být letecky převezeny poměrně daleko od povrchu, což vyžaduje silnější pole a větší hlavy.[2]

Hlavy Metal-in-gap (MIG)

Kov v mezeře (MIG) hlavy jsou ferit hlavy s malým kouskem kov v mezeře hlavy, která koncentruje pole. To umožňuje čtení a zápis menších funkcí. MIG hlavy byly nahrazeny tenký film hlavy. Tenké filmové hlavy byly elektronicky podobný ferit hlavy a používají to samé fyzika, ale byly vyrobeny pomocí fotolitografické procesy a tenké vrstvy materiálu, které umožňovaly vytváření jemných prvků.

Tenkovrstvé hlavy

Poprvé představen v roce 1979 na IBM 3370 disková jednotka, tenkovrstvá technologie používala fotolitografické techniky podobné těm, které se používají na polovodičových zařízeních k výrobě HDD hlav s menší velikostí a vyšší přesností než tehdy používané feritové designy. Tenké vrstvy magnetických (Ni – Fe), izolačních a měděných cívek jsou vyráběny na keramických podkladech, které jsou poté fyzicky odděleny do jednotlivých čtecích / zapisovacích hlav integrovaných s jejich vzduchovým ložiskem, což významně snižuje výrobní náklady na jednotku.[3] Tenké filmové hlavy byly mnohem menší než hlavy MIG, a proto umožňovaly použití menších zaznamenaných funkcí. Tenké filmové hlavy umožnily 3,5palcovým diskům dosáhnout v roce 1995 úložné kapacity 4 GB geometrie mezery v hlavě byl kompromis mezi tím, co nejlépe fungovalo pro čtení, a tím, co nejlépe fungovalo pro psaní.[2]

Magnetorezistivní hlavy (MR hlavy)

Další informace: Obrovská magnetorezistence

Dalším vylepšením hlavy v konstrukci hlavy bylo oddělení psacího prvku od čtecího, což umožnilo optimalizaci tenkovrstvého prvku pro psaní a samostatného hlavového prvku pro čtení. Samostatný čtecí prvek používá magnetorezistivní (MR) efekt, který mění odpor materiálu v přítomnosti magnetického pole. Tyto hlavy MR jsou schopny spolehlivě číst velmi malé magnetické prvky, ale nelze je použít k vytvoření silného pole používaného pro psaní. Termín AMR (Anisotropic MR) se používá k odlišení od pozdějšího zavedeného vylepšení technologie MR zvané GMR (obří magnetorezistence ) a „TMR“ (tunelová magnetorezistence).

Přechod na kolmý magnetický záznam (PMR) Média mají hlavní důsledky pro proces zápisu a prvek zápisu struktury hlavy, ale méně pro čtecí senzor MR struktury hlavy.[4]

Hlavy AMR

Představení hlavy AMR v roce 1990 společností IBM[5] vedlo k období rychlého nárůstu plošné hustoty asi 100% ročně.

GMR hlavy

V roce 1997 GMR začaly obří magnetorezistivní hlavy nahrazovat hlavy AMR.[5]

Od 90. let 20. století byla provedena řada studií o účincích přípravku kolosální magnetorezistence (CMR), což může umožnit ještě větší zvýšení hustoty. Ale zatím to nevedlo k praktickým aplikacím, protože to vyžaduje nízké teploty a velkou velikost zařízení.[6][7]

TMR hlavy

V roce 2004 byly použity první disky tunelování MR (TMR) hlavy představil Seagate[5] umožňující 400 GB disky se 3 diskovými platnami. Společnost Seagate představila hlavy TMR s integrovanými mikroskopickými topnými cívkami pro ovládání tvaru převodník oblast hlavy během provozu. Ohřívač lze aktivovat před zahájením operace zápisu, aby se zajistila blízkost pólu zápisu k disku / médiu. To zlepšuje zapisované magnetické přechody zajištěním plného zápisového pole hlavy nasycuje médium magnetického disku. Stejný přístup k tepelnému ovládání lze použít k dočasnému snížení vzdálenosti mezi diskovým médiem a čtecím senzorem během procesu zpětného čtení, čímž se zlepší síla a rozlišení signálu. V polovině roku 2006 začali ostatní výrobci ve svých produktech používat podobné přístupy.

Viz také

Reference

  1. ^ Mee, C .; Daniel, Eric D. (1996). Technologie magnetického záznamu. New York: McGraw-Hill. p. 7.1. ISBN  978-0-07-041276-7.
  2. ^ A b „Designy čtecí / zapisovací hlavy: Ferit, Metal-in-Gap a Tenký film - Pevné disky 101: Magnetické úložiště“. Tomův hardware. 2011-08-30. Citováno 2019-04-13.
  3. ^ „1979: Představeny tenkovrstvé hlavy pro velké disky“. Muzeum počítačové historie. 2. prosince 2015. Citováno 19. června 2019.
  4. ^ IWASAKI, Shun-ichi (únor 2009). „Kolmý magnetický záznam - jeho vývoj a realizace -“. Sborník Japonské akademie. Série B, Fyzikální a biologické vědy. 85 (2): 37–54. Bibcode:2009PJAB ... 85 ... 37I. doi:10.2183 / pjab.85.37. ISSN  0386-2208. PMC  3524294. PMID  19212097.
  5. ^ A b C Christopher H. Bajorek (Listopad 2014). „Magnetorezistivní hlavy (MR) a nejstarší diskové jednotky založené na hlavách MR: pila a korzár“ (PDF). Muzeum počítačové historie, Mountain View, CA. Archivovány od originál (PDF) dne 2015-12-20. Citováno 2015-09-25.
  6. ^ „Chemici zkoumající nový materiál s možnostmi pevného disku počítače„ nové generace ““. The University of Aberdeen News. 27. ledna 2014.
  7. ^ Dagotto, Elbio (14. března 2013). "Stručný úvod k obrovské magnetorezistenci (GMR)". Fázová separace v nanoměřítku a kolosální magnetorezistence: Fyzika manganitů a souvisejících sloučenin. Springer Series in Solid-State Sciences. 136. Springer Science & Business Media. str. 395–396. doi:10.1007/978-3-662-05244-0_21. ISBN  9783662052440.

externí odkazy