Дисковая головка чтения и записи

Микрофотография головки жесткого диска. Размер передней кромки примерно 0,3*1,2 мм. Функциональная часть головы — круглая оранжевая структура посередине. Также обратите внимание на соединительные провода, прикрепленные к позолоченным контактам.

Головка чтения и записи диска — это небольшая часть жесткого диска , которая перемещается над пластиной диска и преобразует магнитное поле пластины в электрический ток (читает диск) или, наоборот, преобразует электрический ток в магнитное поле (записывает диск). ^[1] За прошедшие годы головы претерпели ряд изменений.

В жестком диске головки летают над поверхностью диска с зазором всего 3 нанометра . Высота полета уменьшается с каждым новым поколением технологий, что обеспечивает более высокую плотность полетов . Высота полета головки контролируется конструкцией воздушного подшипника , выгравированной на обращенной к диску поверхности ползуна . Роль воздушного подшипника заключается в поддержании постоянной высоты полета при движении головки по поверхности диска. Воздушные подшипники тщательно спроектированы так, чтобы поддерживать одинаковую высоту по всему диску, несмотря на разную скорость в зависимости от расстояния головки диска от центра диска. ^[2] Если головка ударится о поверхность диска, это может привести к катастрофическому разрушению головки . Головки часто имеют алмазоподобное углеродное покрытие. ^[3]

Индуктивные головки

Индуктивные головки используют один и тот же элемент как для чтения, так и для записи.

Традиционная голова

Сами головки изначально были похожи на головки магнитофонов — простые устройства, сделанные из крошечного кусочка C-образной формы из сильно намагничивающегося материала, такого как пермаллой или феррит, обернутого тонкой проволочной катушкой. При записи на катушку подается напряжение, сильное магнитное поле в зазоре С образуется , и поверхность записи, прилегающая к зазору, намагничивается. При считывании намагниченный материал вращается мимо головок, ферритовый сердечник концентрирует поле, и ток в катушке генерируется . В разрыве поле очень сильное и достаточно узкое. Этот зазор примерно равен толщине магнитного носителя на записывающей поверхности. Зазор определяет минимальный размер записываемой области на диске. Ферритовые головки большие и записывают довольно крупные элементы. Они также должны летать довольно далеко от поверхности, что требует более сильных полей и больших головок. ^[4]

Головки для сварки металла в зазоре (MIG)

«металл в зазоре» ( MIG Головки ) представляют собой ферритовые головки с небольшим кусочком металла в зазоре головки, который концентрирует поле. Это позволяет читать и записывать меньшие функции. Головки MIG были заменены тонкопленочными головками.

Тонкопленочные головки

Впервые представленная в 1979 году на IBM 3370 диске , тонкопленочная технология использует фотолитографические методы, аналогичные тем, которые используются в полупроводниковых устройствах для изготовления головок жестких дисков. В то время эти головки имели меньший размер и большую точность, чем использовавшиеся тогда головки на ферритовой основе; они были похожи на них электронно и использовали ту же физику. Тонкие слои магнитных (Ni-Fe), изоляционных и медных материалов для проводки катушек были построены на керамических подложках, которые затем были физически разделены на отдельные головки чтения/записи, интегрированные с воздушным подшипником, что значительно снизило производственные затраты на единицу продукции. ^[5] Тонкопленочные головки были намного меньше головок MIG и, следовательно, позволяли использовать записанные элементы меньшего размера. В 1995 году тонкопленочные головки позволили 3,5-дюймовым накопителям достичь емкости хранения 4 ГБ. Геометрия зазора между головками была компромиссом между тем, что лучше всего подходит для чтения, и тем, что лучше всего подходит для записи. ^[4]

Магниторезистивные головки (MR-головки)

Следующим усовершенствованием конструкции головки стало отделение пишущего элемента от элемента чтения, что позволило оптимизировать тонкопленочный элемент для письма и отдельный тонкопленочный элемент головки для чтения. Отдельный считывающий элемент использует магниторезистивный (MR) эффект, который изменяет сопротивление материала в присутствии магнитного поля. Эти MR-головки способны надежно считывать очень мелкие магнитные элементы, но не могут использоваться для создания сильного поля, используемого для записи. Термин AMR (анизотропный MR) используется, чтобы отличить его от появившихся позднее усовершенствований в технологии MR, названных GMR ( гигантское магнитосопротивление ) и «TMR» (туннельное магнитосопротивление).

Переход к носителям перпендикулярной магнитной записи ( PMR ) имеет серьезные последствия для процесса записи и записывающего элемента структуры головки, но в меньшей степени для датчика считывания MR структуры головки. ^[6]

Руководители АМР

Внедрение главы AMR в 1990 году компанией IBM. ^[7] привело к периоду быстрого увеличения плотности территории примерно на 100% в год.

Руководители ГМР

В 1997 году GMR начали заменять головки AMR гигантскими магниторезистивными головками. ^[7]

С 1990-х годов был проведен ряд исследований эффектов колоссального магнитосопротивления (КМС), которые могут позволить еще больше увеличить плотность. Но пока это не привело к практическому применению, поскольку требует низких температур и большого размера оборудования. ^[8]^[9]

Руководители ПМР

первые накопители с туннельными головками MR ( TMR ). представила В 2004 году компания Seagate ^[7] позволяющие использовать диски емкостью 400 ГБ с 3 дисковыми пластинами. Компания Seagate представила головки TMR со встроенными микроскопическими нагревательными катушками для управления формой области преобразователя головки во время работы. Нагреватель можно активировать перед началом операции записи, чтобы обеспечить близость полюса записи к диску/носителю. Это улучшает записываемые магнитные переходы, гарантируя, что поле записи головки полностью насыщает носитель магнитного диска. Тот же подход термического воздействия можно использовать для временного уменьшения расстояния между носителем диска и датчиком считывания во время процесса обратного считывания, тем самым улучшая мощность и разрешение сигнала. К середине 2006 года другие производители начали использовать аналогичные подходы в своей продукции.

См. также

Applied Magnetics Corporation , когда-то крупнейший поставщик дисковых головок
Ленточная головка

Ссылки

^ Ми, К.; Дэниел, Эрик Д. (1996). Технология магнитной записи . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 7.1. ISBN 978-0-07-041276-7 .
^ Август 2011 г., команда Bestofmedia 31. «Жесткие диски 101: магнитное хранилище» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 9 июня 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ https://www.fujitsu.com/global/documents/about/resources/publications/fstj/archives/vol42-1/paper13.pdf
^ Jump up to: ^а ^б «Конструкции головок чтения/записи: ферритовые, металл-в-зазоре и тонкопленочные - жесткие диски 101: магнитное хранилище» . Аппаратное обеспечение Тома . 30 августа 2011 г. Проверено 13 апреля 2019 г.
^ «1979: Представлены тонкопленочные головки для больших дисков» . Музей истории компьютеров . 2 декабря 2015 года . Проверено 19 июня 2019 г.
^ ИВАСАКИ, Сюн-ичи (февраль 2009 г.). «Перпендикулярная магнитная запись. Ее развитие и реализация» . Труды Японской академии. Серия Б, Физические и биологические науки . 85 (2): 37–54. Бибкод : 2009PJAB...85...37I . дои : 10.2183/pjab.85.37 . ISSN 0386-2208 . ПМЦ 3524294 . ПМИД 19212097 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кристофер Х. Баджорек (ноябрь 2014 г.). «Магниторезистивные (MR) головки и самые ранние дисководы на базе MR-головок: Sawmill и Corsair» (PDF) . Музей компьютерной истории, Маунтин-Вью, Калифорния . Архивировано из оригинала (PDF) 20 декабря 2015 г. Проверено 25 сентября 2015 г.
^ «Химики исследуют новые материалы с помощью компьютерных жестких дисков нового поколения» . Новости Абердинского университета . 27 января 2014 г.
^ Даготто, Эльбио (14 марта 2013 г.). «Краткое введение в гигантское магнитосопротивление (ГМР)». Наномасштабное фазовое разделение и колоссальное магнитосопротивление: физика манганитов и родственных соединений . Серия Спрингера по наукам о твердом теле. Том. 136. Springer Science & Business Media. стр. 395–396. дои : 10.1007/978-3-662-05244-0_21 . ISBN 9783662052440 .

Внешние ссылки

Руководство для ПК: Функции головок чтения/записи
IBM Research: введение в GMR, анимация. Архивировано 11 января 2012 г. на Wayback Machine.
Hitachi Global Storage Technologies: материалы записывающей головки, заархивированные 30 марта 2012 г. в Wayback Machine

[1] Ми, К.; Дэниел, Эрик Д. (1996). Технология магнитной записи . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 7.1. ISBN 978-0-07-041276-7 .

[2] Август 2011 г., команда Bestofmedia 31. «Жесткие диски 101: магнитное хранилище» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 9 июня 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[3] ttps://www.fujitsu.com/global/documents/about/resources/publications/fstj/archives/vol42-1/paper13.pdf

[:0-4] Jump up to: ^а ^б «Конструкции головок чтения/записи: ферритовые, металл-в-зазоре и тонкопленочные - жесткие диски 101: магнитное хранилище» . Аппаратное обеспечение Тома . 30 августа 2011 г. Проверено 13 апреля 2019 г.

[5] «1979: Представлены тонкопленочные головки для больших дисков» . Музей истории компьютеров . 2 декабря 2015 года . Проверено 19 июня 2019 г.

[6] ИВАСАКИ, Сюн-ичи (февраль 2009 г.). «Перпендикулярная магнитная запись. Ее развитие и реализация» . Труды Японской академии. Серия Б, Физические и биологические науки . 85 (2): 37–54. Бибкод : 2009PJAB...85...37I . дои : 10.2183/pjab.85.37 . ISSN 0386-2208 . ПМЦ 3524294 . ПМИД 19212097 .

[comphist-museum-7] Jump up to: ^а ^б ^с Кристофер Х. Баджорек (ноябрь 2014 г.). «Магниторезистивные (MR) головки и самые ранние дисководы на базе MR-головок: Sawmill и Corsair» (PDF) . Музей компьютерной истории, Маунтин-Вью, Калифорния . Архивировано из оригинала (PDF) 20 декабря 2015 г. Проверено 25 сентября 2015 г.

[8] «Химики исследуют новые материалы с помощью компьютерных жестких дисков нового поколения» . Новости Абердинского университета . 27 января 2014 г.

[9] Даготто, Эльбио (14 марта 2013 г.). «Краткое введение в гигантское магнитосопротивление (ГМР)». Наномасштабное фазовое разделение и колоссальное магнитосопротивление: физика манганитов и родственных соединений . Серия Спрингера по наукам о твердом теле. Том. 136. Springer Science & Business Media. стр. 395–396. дои : 10.1007/978-3-662-05244-0_21 . ISBN 9783662052440 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]