Содержание статьи
Компания Western Digital является опытнейшим и одним из ведущих игроков на
рынке накопителей на жестких дисках. Проектно-конструкторские центры компании в
Южной и Северной Каролине (США) работают не покладая рук и на сегодняшний момент
имеют в своем активе действительно огромное количество профильных разработок,
большая часть из которых остается неизвестной широкому кругу, не теряя при этом
своей научной ценности и оригинальности.
Предлагаем вашему вниманию некоторые из разработок компании Western Digital
за 2008 отчетный год (он закончился 31.03.2009), представленные в ежегодном
служебном отчете ее конструкторского подразделения.
1. "Жидкостные" диски (LD - Liquid Drive)
Со времени перехода на гидродинамические подшипники прошло уже немало
времени, и вот настал черед жидкости проявить себя в другой роли: в гермоблоках
(HAD – Head/Disk Assembly, блок головок и дисков) новых перспективных устройств
серии LD (Liquid Drive) - жидкость вполне сможет заменить воздух. Напомним, что
внутри HDA современного жесткого диска находится вовсе не вакуум, как думают
некоторые, а обыкновенный, правда тщательно очищенный, воздух.
Среди причин, побудивших инженеров обратиться к жидкости как к наполнителю
HDA, стоит отметить такие как:
- Потрясающая ударо- и виброустойчивость;
- более низкие конечные показатели шумов, лучшее рассеивание выделяемого
тепла; - возможность работы в низкотемпературных условиях;
- отсутствие эффекта "залипания" запаркованных головок (в будущем в планах
разработчиков полный отказ от парковочной зоны); - разгерметизация HDA не так страшна, как в классических HDD, из-за
наличия некоторого количества остаточной смазки на пластинах.
Есть, конечно, и обратная сторона медали. Большая вязкость жидкости
подразумевает понижение скорости вращения пластин, а также необходимость
дорогостоящей доводки головок в аэродинамической трубе для обеспечения их
надежного позиционирования и исключения кавитации, а практически нулевая
сжимаемость жидкости требует обязательного наличия температурно-расширительного
бачка (емкости).
Действующий прототип уже прошел испытания в суровых условиях американских
штатов Аляска и Невада. Что интересно, на Аляске, будучи установленным в камеру
видеонаблюдения и получив пробоину дробью незадачливого местного охотника,
накопитель был успешно восстановлен в полевых условиях при помощи паяльника,
заплатки из плотной жести и смеси денатурата с оружейным маслом WD40 вместо
вытекшей оригинальной синтетической смазки.
2. Нет потеряных битов (NBL -No Bit Lost)
Одна из главных ошибок в работе любого жесткого диска - сбой чтения сектора.
Это означает, что хотя бы один бит из 512 не читается. Норматив для современных
дисков WD составляет 1 сбойный бит на 1.000.000.000.000.000 прочитанных. Но, так
как диски WD исключительно надежные, вероятнее всего за год диск ни разу не
ошибется, и уж просто невозможно представить, что два таких события случатся
одновременно. Тем не менее, инженерами WD была разработана новая технология –
NBL, или буквально "ни бита потерь". Теперь при помощи новой технологии получить
ситуацию ошибки чтения сектора даже один раз за время работы накопителя станет
почти невозможно. Согласно этой технологии, каждый бит будет иметь запись о себе
в специальной таблице на служебной области пластин, где будут храниться адреса
всех бит с их последними значениями. В случае потери какого-нибудь бита
специальный бит-фильтр сверяется с таблицей и записывает на полученное значение
в нужный сектор. Решение позиционируется как более компактная и дешевая замена
RAID-массивам начального уровня.
3. Диски однократной записи (циклотронный метод).
Запись пучком разогнанных электронов.
- Точка старта электрона;
- траектория его разгона в магнитном поле;
- сопло циклотрона (родного брата синхрофазотрона, коллайдера и др.
устройств подобного типа); - разгонный кольцевой электромагнит;
- пучок разогнанных до скорости света электронов;
- ионная камера (служит датчиком уровня прохождения частиц при чтении с
диска); - пластина из суперсекретного материала.
В настоящее время в лабораториях Western Digital проводятся интенсивные
работы по практическому применению наработок в области разогнанных элементарных
частиц.
По результатам многолетних исследований была разработана концепция и
действующий образец НЖМД секретного типа, действующий на совершенно отличном от
всех использующихся ныне принципов чтения-записи – однократном прожиге
разогнанными частицами. Это решение грозит потрясти рынок в недалеком будущем,
заняв по праву первое место в новой нише НЖМД – в классе жестких дисков
(однократной) немагнитной записи. Эти накопители будут иметь не только полезную
емкость, на три порядка превышающую BluRay диски, но и потрясающую надежность.
Вкратце про принцип действия: пучок электронов в сверхмощном магнитном поле
разгоняется по спирали в мини-аналоге знаменитого коллайдера – циклотроне – и
обрушивается на поверхность пластины, выбивая из нее частицы, оседающие в
улавливающем фильтре (на рисунке не показан). Ионная камера служит для
организации обратной связи по количеству попадающих в нее частиц. При уменьшении
попадающих в нее при записи/чтении частиц увеличивается разгоняющее магнитное
поле записывающей головки и наоборот. Сверхтонкий записывающий пучок позволяет
достигнуть такого уровня плотности записи, когда один бит информации займет
место длиной всего лишь в двадцать-пятьдесят молекул. Преимущество такого метода
над магнитной записью – стопроцентная сохранность данных, ведь энергетический
уровень подвергнутых бомбардировке доменов в пластине со временем не меняется, в
отличие от наведенного магнитного заряда.
4. Ретро-серия или "по заявкам трудящихся"
По многочисленным просьбам IT-специалистов "в возрасте" ограниченной серией
выпущены диски "Ретро" (WD-Retro).
Первый вариант исполнения: в форм-факторе 5.25". Это устройство будет, кроме
традиционного АТА-разъема, иметь AT-порт и небольшой алфавитно-цифровой дисплей,
посредством которых диском можно самым натуральным образом "порулить".
Для опытных компьютерных маньяков, а так же для молодых и полных задора и
радости познания нового юнцов приготовлены вкусности в виде "голого" DOS,
интерпретатора BASIC, а опционально поставляемый COM-порт позволит выяснить
малейшие детали работы диска, подключившись к последнему с основного компьютера
через HyperTerminal.
В варианте MyBook Retro устройства (по сути, внешние накопители) будут
реализованы в форме, стилизованной под радиолы, с вращающимися наружными
"пластинами", имеющими скорость вращения пластин 33, 45 или 78 об/мин.
Несмотря на ретро-стиль исполнения, диски ожидаются весьма современными и
интеллектуальными. Встроенный жесткий диск модифицированной серии Caviar Green
может менять скорость вращения в диапазоне 4200..7200 об/мин, что отразится и на
скорости вращения внешних "пластин". А чего стоят хотя бы беспроводный
адаптер с выдвижной антенной, или программа программируемой задержки выдачи
данных, срабатывающая при притормаживании пальцем внешнего диска!
Притормаживание приводит к автоматическому понижению скорости отдачи информации
для самой "прожорливой" программы на время от 20 секунд до суток, не позволяя
таким образом какой-нибудь разбушевавшейся пиринговой программе подвесить
систему или перегрузить интернет-канал. Диск имеет высокое энергопотребление,
немалые габариты и довольно дорог, но первые отзывы тестировщиков были "просто
фантастика!!!". Как-никак, винтаж из моды не выходит никогда.
Окно диспетчера устройств предлагает на выбор три приоритетных режима работы
ретро-диска.
5. Floppy HDD
На каждой материнской плате и почти в каждом настольном ПК сейчас есть
флоппи-дисковод на 1.44 МБ, в то время как 3,5" дискетами уже давно никто не
пользуется. Вот она, золотая ниша для переносных дисков 3.5"! Требование
обратной совместимости сделало разработку очень трудной, однако тем ценнее
успех. Диск полностью совместим со стандартным 3,5" дисководом и
FDD-интерфейсом, однако для работы необходим драйвер (вообще это первый случай
написания драйвера для жесткого диска). После вставки HDD диска во
флоппи-дисковод драйвер должен включить мотор привода на все время работы – этот
мотор крутит генератор внутри HDD и обеспечивает его питанием. Также драйвер
отключает движение головок флоппи-дисковода и позиционирует их в специальной
зоне обмена данными. Таким образом, это первый в истории диск, который вообще не
имеет разъемов, а значит, не боится ни пыли, ни статического электричества, ни
влажности. Очень удобно для светловолосых пользователей прекрасного пола, что
диск симметричен и его можно вставлять любым концом, а также вверх ногами.
Флоппи-винчестер абсолютно прозрачен для системы, даже для такой древней, как
Windows 98.
К производству готова полная линейка дисков емкостями от 1.44 МБ до 1 ТБ.
Любопытно, что для записи 1ТБ данных на той скорости, на которой работают
головки флоппи-дисковода, потребуется как раз весь гарантийный срок работы
диска. Поэтому секторов - в избытке, и на диске напрочь отсутствует физическое
затирание информации, уступая место входящей в моду технологии версионности
данных, реализованной методом сессионной записи (неудивительно, ведь файловую
систему частично позаимствовали у CD/DVD-RW). То есть всегда можно посмотреть,
как выглядел тот или иной файл месяц или год назад. Удаленные файлы,
естественно, можно восстановить в полном объеме и со стопроцентной гарантией.
Уже сейчас некоторые производители топовых компьютеров планируют ставить в
корпус каждого своего десктопа по два флоппи-дисковода - для организации
RAID-массивов на жестких флоппи-дисках.
6. Технологии тепловой записи
Плотность данных на диске постоянно растет, и требуются все новые и новые
технологии обеспечить эту плотность. Одна из таких технологии - терморезистивный
метод. Если попытаться объяснить его просто, то это лазер, греющий поверхность
диска в месте записи. Таким образом, там где горячо, можно переориентировать
домены, а там, где холодно - домены защищены от переориентирования и могут
располагаться значительно плотнее. Этот безусловно прогрессивный метод сразу
сталкивается с трудностью позиционирования лазера относительно магнитной
головки. Не забывайте, что необходима точность порядка нанометров, а когда
включается лазер, само термическое расширение конструкции уже в несколько
десятков раз превосходит точность позиционирования.
Инженеры Western Digital сразу пошли другим путем (здесь интересно подметить,
что путь был найден при помощи технологии ТРИЗ, разработанной в СССР
Г.Альтшуллером). Как должна быть сформулирована задача разработки головки?
Головка записи должна быть максимально простой, дешевой, не содержать ничего
лишнего, не использовать лазеров, микросхем, катушек, компьютеров и т.д., а
должна сама греть домены в месте записи и там же записывать. Все гениальное –
просто: это просто острый кусок провода торчащий вниз к поверхности диска. И
всё!!! А как писать? Оказалось, что при высоте полета головки 18 нанометров 12
вольт уже хватает, чтобы зажечь дуговой разряд. Так сказать, наноэлектросварка.
А при 12 нм достаточно уже 5 вольт. Разряд дуги греет домен, а направление тока
в дуге переориентирует домен в положение "0" или "1". Причем попадание абсолютно
точное - греется именно тот домен, который будет переориентирован. Лазер не
нужен, сложная катушка магнитного поля не нужна, головка стала во много раз
дешевле и надежней и позволяет уже сейчас утроить плотность записи. Еще одной
особенностью является наличие парковочной зоны с наждачным абразивом для чистки
постоянно пригорающей головки. И уже сейчас идет новая разработка – полностью
неметаллических доменов, которые можно расположить еще плотнее, а они при записи
не будут свариваться между собой.
Так как на данном этапе исследований количество циклов перезаписи при такой
технологии все же ограничено, то диски такого типа планируется использовать в
отраслях, требующих прежде всего емкости, простоты и дешевизны, а не
долговечности и эксклюзивности. Например, в одноразовых фото-видеокамерах, в
компьютерах начинающих пользователей широкополосных подключений к Сети или в
черных ящиках для самолетов-камикадзе эти диски будут как нельзя кстати.
