Двумерная магнитная запись
Двумерная магнитная запись ( TDMR ) — технология, представленная в 2017 году в жестких дисках (HDD), используемых для хранения компьютерных данных . Большая часть данных в мире записывается на жесткие диски, и производители постоянно требуют создания большей емкости для хранения данных в данном форм-факторе жестких дисков и по заданной цене. На жестком диске данные хранятся с помощью магнитной записи на вращающемся магнитном диске, и доступ к ним осуществляется через головку записи и головку чтения (или элемент чтения) . TDMR обеспечивает большую емкость хранилища за счет выгодного объединения сигналов одновременно с нескольких головок обратного считывания для улучшения восстановления одной или нескольких дорожек данных. Таким образом, данные могут храниться на дисках с более высокой плотностью размещения , что обеспечивает большую емкость каждого жесткого диска. [1] [2] [3] TDMR представляет собой технологию обратного считывания и поэтому одинаково хорошо применима к будущим технологиям записи (записи), таким как магнитная запись с подогревом (HAMR) и магнитная запись с использованием микроволнового излучения (MAMR). [4]
Обзор
[ редактировать ]Подход TDMR возник благодаря рабочей группе, созданной при INSIC для изучения альтернативных будущих технологий хранения. [5] [6] В первоначальной концепции предполагалось, что дорожки данных представляют собой очень узкие дорожки, созданные в результате сегментированной записи и подверженные значительным взаимным помехам. Предполагалось, что каждая считывающая головка расположена по центру соответствующей дорожки данных, а совместный детектор оптимально восстанавливает данные с нескольких дорожек одновременно. [7] [8] Этот метод рассматривался как аналог PRML, поскольку он обеспечивает выгоды, аналогичные преимуществам PRML и в дополнение к ним, но действует по всем направлениям, а не в дальнейшем. Относительно большая часть последующих работ исследовала эту конфигурацию прежде всего с точки зрения обработки сигналов . [9] [10] [11] [12] [13] Однако техническая проблема создания массива близко расположенных считывающих головок и сложность совместного обнаружения данных одновременно на нескольких дорожках значительны.
Реализации
[ редактировать ]
В 2017 году М. Фатих Эрден объявил на конференции TMRC, что Seagate с начала того же года поставляет жесткие диски с TDMR. [14] [15] За этим последовала Western Digital в 2018 году. [2] [16] и Тошиба в 2019 году. [17] [18] Эти фактические первые реализации TDMR намного проще и сильно отличаются от сценария, первоначально предусмотренного выше. Текущие реализации восстанавливают только одну дорожку с использованием считывающей головки всего с двумя считывающими элементами, расположенными один над другим (т. е. вниз по дорожке), и полагаются на перекос, возникающий из-за использования поворотного привода, для создания некоторого поперечного разделения между датчиками. [19] Этот подход TDMR применяется как к Shingled (SMR), так и к обычным жестким дискам PMR . [20] Достигнутые результаты весьма скромны (от 6 до 12%), но, как ожидается, будут увеличиваться в дальнейшем по мере реализации более сложных схем. [21]
В принципе, в считывающей электронике мало что изменилось, за исключением того, что эквалайзер, который формирует сигнал перед его обнаружением, теперь имеет два входа и должен быть соответствующим образом оптимизирован. [22] Однако на практике возникает значительная дополнительная сложность считывающей электроники и процесса настройки во время производства. Эта сложность связана с оптимизацией выравнивания (формирования сигнала) и восстановления синхронизации для динамически изменяющихся условий отклонения от маршрута, что еще больше усложняется межпутевым смещением между считывателями, которое меняется в зависимости от радиуса. [23] [24]
Сервосистема жесткого диска также использует сигналы ошибки положения от двух считывателей. Это уменьшит повторяемость биения, особенно если считыватели расположены на более широком расстоянии. [25]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ А. Шилов беседует с Марком Ре, техническим директором Seagate, «Эволюция жестких дисков в ближайшем будущем», AnandTech: 6 июля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Т. Кофлин, «Двумерная магнитная запись и другие новости о жестких дисках», Forbes: Enterprise Tech., 29 апреля 2018 г.
- ^ Р. ЛуЧесси, «Двумерная магнитная запись (TDMR)», блог Silverton Consulting, 5 марта 2014 г.
- ^ К. Меллор, «MAMR Mia! Скоро выйдут жесткие диски Western Digital емкостью 18 ТБ и 20 ТБ с микроволновым питанием», The Register, 4 сентября 1019 г.
- ^ Р. Вуд, «Гранитное письмо и двумерная магнитная запись», Ежегодное собрание INSIC, Альтернативные технологии хранения, 2009: вы хотите построить что?, 5 августа 2009 г.
- ^ Вуд, Роджер (2022). «Гранитовая магнитная запись (SMR) и двумерная магнитная запись (TDMR)» . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 561 . Бибкод : 2022JMMM..56169670W . дои : 10.1016/j.jmmm.2022.169670 .
- ^ Вуд, Роджер; Уильямс, Мейсон; Кавчич, Александр; Майлз, Джим (2009). «Возможность магнитной записи со скоростью 10 терабит на квадратный дюйм на обычных носителях» . Транзакции IEEE по магнетизму . 45 (2): 917. Бибкод : 2009ITM....45..917W . дои : 10.1109/TMAG.2008.2010676 .
- ^ Р. Вуд, «Гальчатая магнитная запись и двумерная магнитная запись», представлено в Обществе магнетиков IEEE, отделение долины Санта-Клара, 19 октября 2010 г.
- ^ Кришнан, Ананта Раман; Радхакришнан, Ратнакумар; Васич, Бэйн; Кавчич, Александр; Райан, Уильям; Эрден, Фатих (2009). «Двумерная магнитная запись: моделирование и обнаружение каналов считывания» . Транзакции IEEE по магнетизму . 45 (10): 3830. Бибкод : 2009ITM....45.3830K . дои : 10.1109/TMAG.2009.2023233 .
- ^ Чан, Кхеонг Санн; Радхакришнан, Ратнакумар; Исон, Кваку; Элидрисси, Мулай Рашид; Майлз, Джим Дж.; Васич, Бэйн; Кришнан, Ананта Раман (2010). «Модели каналов и детекторы для двумерной магнитной записи» . Транзакции IEEE по магнетизму . 46 (3): 804. Бибкод : 2010ITM....46..804C . дои : 10.1109/TMAG.2009.2035635 .
- ^ Кавчич, Александр; Хуан, Сюцзе; Васич, Бэйн; Райан, Уильям; Эрден, М. Фатих (2010). «Моделирование каналов и границы емкости для двумерной магнитной записи» . Транзакции IEEE по магнетизму . 46 (3): 812. Бибкод : 2010ITM....46..812K . дои : 10.1109/TMAG.2009.2035636 .
- ^ Виктора, Р.Х.; Морган, Шон М.; Момсен, Кейт; Чо, Ынкён; Эрден, М. Фатих (2012). «Двумерная магнитная запись со скоростью 10 {Тбит/дюйм}(2)» . Транзакции IEEE по магнетизму . 48 (5): 1697. Бибкод : 2012ITM....48.1697V . дои : 10.1109/TMAG.2011.2173310 .
- ^ С. Гарани, Л. Долечек , Дж. Барри; Ф. Сала; Б. Васич, «Методы обработки и кодирования сигналов для двумерной магнитной записи: обзор» , IEEE Proceedings, Vol. 106, № 2, стр. 286-318, февраль 2018 г.
- ^ Киф, Марк; Тагава, Икуя (февраль 2018 г.). «28-я конференция по магнитной записи (TMRC 2017)» . Транзакции IEEE по магнетизму . 54 (2): 1. Бибкод : 2018ITM....5489066K . дои : 10.1109/TMAG.2017.2789066 . ISSN 0018-9464 .
- ^ Аппаратное обеспечение Тома: П. Алкорн, «Seagate объявляет о выпуске Barracuda Pro, IronWolf и IronWolf Pro емкостью 14 ТБ», 10 сентября 2018 г.
- ^ Техническое описание Western Digital Ultrastar HC530
- ^ AnandTech: Toshiba на CES2019: дебют первого в мире жесткого диска TDMR емкостью 16 ТБ
- ^ М. Абэ и Т. Хара, «Жесткие диски Nearline TDMR с самой большой в отрасли емкостью 16 Тбайт», Toshiba Technology Review, Vol. 74., № 6, стр. 8-11, ноябрь 2019 г.
- ^ Дж. Кокер, «Возможности и проблемы двумерной магнитной записи», выдающаяся лекция IEEE, 7 мая 2015 г.
- ^ «Неограниченный и готовый к смешиванию: WDC догоняет конкурентов на дисках емкостью 14 ТБ», К. Меллор, The Register, 18 апреля 2018 г.
- ^ С. Даханде, Ф. Эрден, Р. Вуд, «Прирост площади площади и дорожная карта технологий для двумерной магнитной записи», Сборник новостей TMRC 2015, статья F1, 17-19 августа 2015 г.
- ^ Вуд, Роджер; Гэлбрейт, Рик; Кокер, Джонатан (2015). «Двумерная магнитная запись: прогресс и эволюция» . Транзакции IEEE по магнетизму . 51 (4): 1–7. Бибкод : 2015ITM....5154632W . дои : 10.1109/TMAG.2014.2354632 . ISSN 0018-9464 .
- ^ М. Оберг и Н. Нагаре, «Система, устройства и методы двумерной магнитной записи», патент США 9728221, 8 августа 2017 г.
- ^ Мэтью, Джордж; Дзиак, Скотт; Уоррелл, Курт; Синглтон, Джефф Э.; Уилсон, Брюс В.; Ся, Хайтао (2018). «Двумерное выравнивание с разнесением местоположений и предварительной адаптацией для обработки отклонений от маршрута в жестких дисках на основе устройств чтения массивов» . Транзакции IEEE по магнетизму . 54 (2): 1–7. Бибкод : 2018ITM....5438008M . дои : 10.1109/TMAG.2017.2738008 . ISSN 0018-9464 .
- ^ Г. Го и Дж. Ю, «Устройство хранения данных, содержащее два датчика считывания и два сервоканала для улучшения серводемодуляции», патент США 901382, 21 апреля 2015 г.