Kietieji diskai iki šiol buvo tobulinami tokiu greičiu, kokio, pavyzdžiui, procesorių kūrėjai galėtų jiems tik pavydėti. Pažiūrėsime į kai kurias šio ypatingo žygio priežastis, taip pat atkreipsime šiek tiek dėmesio į tai, kas vyksta riboje tarp kietojo disko ir kompiuterio sistemos.
Vienas iš Intel įkūrėjų Gordonas Moore į istoriją pateks dėl savo suformuluotojo dėsnio, pasak kurio, puslaidininkinio lusto talpa kas 18 mėnesių padvigubėja. Šio augimo ritmas visiškai priklauso nuo to, kaip greitai sugebės gamintojai dar suspausti tuos mikroskopiškus darinius, iš kurių yra sudaryti lustai.
Faktas tas, jog pastaruoju metu kietųjų diskų talpa (jeigu perskaičiuosime ją disko paviršiaus ploto vienetais) didėja dar sparčiau. To priežastys yra geresnės medžiagos, iš kurios padaryta įrašo terpė, savybės ir efektyvesni saugomos informacijos nuskaitymo būdai.
Veikiai sukaks 50 metų nuo tada, kai IBM pademonstravo pirmąjį kietąjį diską. Tai buvo ant grindų stovintis blokas, sudarytas iš penkiasdešimties 24 colių skersmens plokštelių, į kurias tilpo 5 MB duomenys. Tai atitiko informacijos įrašymo tankį, lygų 2 kilobitams kvadratiniame colyje. Diskai sukosi 1200 apsukų per minutę greičiu, todėl paieškos trukmė buvo apie sekundę. Įrenginio kainą kitaip pavadinti kaip astronomine buvo negalima.
1 pav. Kietųjų diskų įrašų tankis didėjo nuolat didėjančiu greičiu.
Maždaug po 20 metų pasirodė pirmieji asmeniniams kompiuteriams skirti kietieji diskai. Ir jų atminties talpa buvo apie 5 megabaitus. Bet įrašymo tankis jau išaugo iki 2Mb kvadratiniame colyje, o jie patys buvo dviejų kartu sudėtų šiuolaikinių kietųjų diskų dydžio. Paieškos trukmė sumažėjo maždaug iki 100 ms, o kaina buvo tokia prieinama, jog kietieji diskai greitai tapo standartine asmeninio kompiuterio komplekto dalimi.
Šiandien tipiško asmeninio kompiuterio kietojo disko talpa didesnė kaip 50 gigabaitų. Duomenų įrašymo tankis yra iki kelių dešimčių GB į kvadratinį colį, o paieškos trukmė apie 10 ms. Visa tai kainuoja mažiau negu 700 litų.
Grįžkime prie palyginimo su puslaidininkiniais prietaisais. Pirmasis IBM asmeninis kompiuteris turėjo Intel procesorių, viduje naudojusį 16 bitų ir veikusį 4,77 MHz dažniu. Šiandien sparčiausias Intel procesorius yra maždaug 1000 kartų greitesnis ir duomenis apdoroja 32 bitų plotyje. Procesoriaus kaina beveik nepakito, bet jo parametrai padidėjo apie 2000 kartų.
Jeigu šiandien pažvelgsime į kietuosius diskus, pamatysime kaupiklius, kurie yra 10 kartų spartesni ir juose telpa 10 000 kartų daugiau informacijos, ir visa tai galima gauti vos už dešimtadalį kainos, ką tekdavo mokėti prieš 20 metų.
Milžiniška magnetovarža
Pirmąkart įrašų tankio didėjimo ritmas ryškiau pakito prieš dešimtį metų, kai nuo plonasluoksnių įrašų ir nuskaitymo galvučių buvo pereita prie magnetovaržinių galvučių. Prieš penketrius metus IBM pradėjo pardavinėti pagerintas galvutes, veikiančias vadinamojo milžiniškos magnetovaržos reiškinio principu, ir nuo tol parametrai gerėja vis sparčiau.
2 pav. IBM sudarytos kietųjų diskų tobulinimo strateginės gairės. Įdomu, kad ir po ketverių metų yra tikimasi, kad mikrodiskų talpa sieks 10 GB.
Įrašo tankis yra svarbus kietųjų diskų parametras, nes jis daro įtaką daugumai disko parametrų, įskaitant ir jo kainą. Kietojo disko gamybos kainą beveik galutinai nulemia tai, iš kiek magnetinių plokštelių jis sudarytas. Kai įrašo tankis yra didesnis, tą pačią talpą galima pasiekti naudojant mažiau plokštelių - arba tą patį plokštelių skaičių turintis diskas turės didesnę atminties talpą.
Nuo įrašo tankio priklauso net paieškos ir nuskaitymo trukmės parametrai. Kai įrašo tankis yra didesnis, kiekviename takelyje telpa daugiau informacijos, todėl per kiekvieną disko apsuką perskaitoma daugiau informacijos. Takelius taip pat galima sutalpinti arčiau vienas kito, o tai taip pat teigiamai veikia paieškos trukmę.
Kaip ilgai gali tęstis tokia diskų evoliucija? Aišku, kad yra natūrali riba, tačiau ji nustumiama vis tolyn. Medžiagos darosi tobulesnės, be to, surandami nauji būdai sutalpinti plokštelėse informaciją dar efektyviau. Galiausiai atrandami naujesni dar efektyvesnio informacijos nuskaitymo metodai.
Riba
Tačiau egzistuoja fizikinė riba, kurią pasiekus įmagnetintos sritys (domenai), kuriose įrašomas kiekvienas bitas atskirai pasidarys tokios mažos, jog informacijoje sukauptas energijos kiekis pasidarys tokio pat dydžio kaip ir domene esanti šiluminė energija. Tuomet kils pavojus, kad ši šiluminė energija galės paprasčiausiai pakeisti domene saugomą informaciją.
Ši riba yra vadinama superparamagnetine riba. Iki šiol nevisiškai aišku, kur ta riba plyti ir netgi jos hipotetinės vertės nuolat tolsta. Atsargiausieji specialistai mano, kad jos įtaka pradės reikštis, kai įrašo tankis bus netoli 150-200 GB į kvadratinį colį.
Bet naujai atrandami metodai leidžia vis didinti ir didinti įrašų tankį. Vienas iš tų metodų yra vertikalusis įrašas (perpendicular recording). Šiandien yra naudojamas išilginis įrašas, kai įmagnetinama lauku, nukreiptu išilgai įrašo takelio lygiagrečiai galvutės judėjimo krypčiai.
Vertikaliojo įrašo atveju magnetinis laukas nukreipiamas į takelį kampu (gilyn). Kompanijos Seagate mokslininkai mano, kad ši technologija leis padidinti įrašo tankį iki 1 GB į kvadratinį colį. T.y. į standartinį 3,5 colio skersmens diską tilps daugiau kaip vienas terabaitas informacijos.
3 pav. IBM AFC technologijos principas.
Neseniai IBM savo naujausiuose diskuose ėmė taikyti naujos rūšies magnetines dangas. Dangos, vadinamos AFC (Antiferromagnetically Coupled - antiferomagnetiškai surištosios), yra sudarytos iš dviejų magnetinių medžiagų sluoksnių, atskirtų nemagnetine 6 Å storio rutenio plėvele. Tos plėvelės storis atitinka vos tris atominius sluoksnius.
Suformuotų sluoksnių įmagnetinimai yra priešingų ženklų, o tai pagerina terminį stabilumą. IBM tikisi, kad ši technologija leis jai pasiekti didesnį kaip 100 GB į kvadratinį colį įrašo tankį.
Sąsaja
Vis didėjantis į kietą diską įrašytos informacijos kiekis kelia aukštesnių reikalavimų ir sąsajai tarp kietojo disko, ir kitų kompiuterio sistemų. Sparčiausiai veikiančiuose kietuosiuose diskuose yra naudojamas SCSI interfeisas, bet dažniausiai tai yra ATA (IDE/EIDE), kuris jau tapo pagrindiniu standartu. Iki šiol dar labai skiriasi vienos ir kitos sąsajos kaina.
Įprastinių kompiuterių interfeisas šiandien yra standartinis ATA-100. Tačiau spartesnis interfeisas darosi vis aktualesnis, kol kas tiktai neaišku, koks interfeisas bus pasirinktas. ATA-100 yra lygiagretusis interfeisas, todėl techniniu požiūriu patogiausia būtų pereiti prie nuosekliojo interfeiso.
Praėjusią vasarą jau buvo pateikta galutinė nuosekliojo ATA interfeiso (Serial ATA arba SATA) specifikacija. Anot pradinių planų, kompiuterių pramonė jau turėjo pradėti pereiti prie standartinio SATA, tačiau tokio judėjimo dar nesimato. Viena iš priežasčių yra ta, kad Intel dar neturi jokio standarto SATA palaikančiojo lusto, todėl taikaint šį standartą reiktų naudoti PCI adapterio kortą, ir šitaip būtų prarasta visa laimėta sparta.
Būtent dėl to neseniai išvydome spartesnę lygiagrečiojo ATA versiją, vadinamą ATA-133. Tačiau ne visi kietųjų diskų gamintojai yra įsitikinę, ar verta rinktis šį standartą, ar geriau palaukti, ir pereiti prie SATA.
Pereiti prie nuosekliųjų interfeisų teks, visų pirma dėl to, kad lygiagrečiai nepavyks perduoti keletą kanalų, kurių sparta bus didesnė kaip 300 MHz. Šiuo atveju kontroliuoti atskirų kanalų signalų lėkio laikus yra per daug sudėtinga. Šioje situacijoje nuoseklusis interfeisas turės didelių praktinių privalumų. Storą, nelankstų kabelį su plačiais kontaktais pakeis plonas ekranuotas laidelis su patogiu mažu kontaktu.
