Головки чтения / записи диска - это небольшие части дисковода, которые перемещаются над диском и преобразуют магнитное поле диска в электрический ток (чтение диска) или, наоборот, преобразуют электрический ток в магнитное поле (записывают диск). [1] За прошедшие годы головы претерпели ряд изменений.
В жестком диске головки «летают» над поверхностью диска с зазором всего 3 нанометра . « Высота полета » постоянно уменьшается, чтобы обеспечить более высокую плотность посадки . Высота полета головки регулируется конструкцией воздушного подшипника, вытравленного на обращенной к диску поверхности ползуна . Роль воздушного подшипника заключается в поддержании постоянной высоты полета при движении головки по поверхности диска. Если головка ударится о поверхность диска, это может привести к катастрофическому повреждению головки .
Индуктивные головки
Индуктивные головки используют один и тот же элемент как для чтения, так и для записи.
Традиционная голова
Сами головки начинались так же, как головки в магнитофонах - простые устройства, сделанные из крошечного С-образного кусочка очень намагничивающегося материала, такого как пермаллой или феррит, намотанного на катушку из тонкой проволоки. При записи катушка находится под напряжением, в зазоре C образуется сильное магнитное поле , и поверхность записи, прилегающая к зазору, намагничивается. При чтении намагниченного материала вращаетса мимо головок, то Ферритовый сердечник концентрирует поле, а ток генерируется в катушке. В промежутке поле очень сильное и довольно узкое. Этот зазор примерно равен толщине магнитного носителя на записывающей поверхности. Промежуток определяет минимальный размер записываемой области на диске. Ферритовые головки имеют большие размеры и записывают довольно крупные элементы. Их также нужно летать довольно далеко от поверхности, что требует более сильных полей и больших голов. [2]
Головки с металлическим зазором (MIG)
Головки с металлическим зазором ( MIG ) представляют собой ферритовые головки с небольшим куском металла в зазоре головки, который концентрирует поле. Это позволяет читать и записывать более мелкие функции. Головки МИГ были заменены на тонкопленочные . Тонкопленочные головки были электронно подобны ферритовым головкам и использовали ту же физику , но они были изготовлены с использованием фотолитографических процессов и тонких пленок материала, которые позволяли создавать мелкие детали.
Тонкопленочные головки
Впервые представленная в 1979 году на дисководе IBM 3370 , тонкопленочная технология использовала фотолитографические методы, аналогичные тем, которые использовались в полупроводниковых устройствах, для изготовления головок жестких дисков меньшего размера и большей точности, чем используемые в то время конструкции на основе феррита. Тонкие слои магнитных (Ni – Fe), изолирующих и медных материалов для проводки катушек построены на керамических подложках, которые затем физически разделяются на отдельные головки чтения / записи, интегрированные с их воздушным подшипником, что значительно снижает стоимость производства на единицу. [3] Тонкопленочные головки были намного меньше, чем головки MIG, и поэтому позволяли использовать меньшие записанные элементы. В 1995 году тонкие пленочные головки позволили 3,5-дюймовым дискам достичь емкости хранения 4 ГБ. Геометрия зазора головки была компромиссом между тем, что лучше всего подходит для чтения, и тем, что лучше всего подходит для записи. [2]
Магниторезистивные головки (MR-головки)
Следующим усовершенствованием конструкции головки было отделение пишущего элемента от считывающего, что позволило оптимизировать тонкопленочный элемент для записи и отдельный элемент головки для чтения. Отдельный считывающий элемент использует магниторезистивный (MR) эффект, который изменяет сопротивление материала в присутствии магнитного поля. Эти магнитно-резонансные головки могут 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 более позднего усовершенствования технологии MR, названного GMR ( гигантское магнитосопротивление ) и TMR (туннельное магнитосопротивление).
Переход к носителю с перпендикулярной магнитной записью ( PMR ) имеет серьезные последствия для процесса записи и элемента записи в структуре головки, но в меньшей степени для датчика чтения MR в структуре головки. [4]
Главы AMR
Внедрение головки AMR в 1990 г. компанией IBM [5] привело к периоду быстрого увеличения плотности площади около 100% в год.
Головки GMR
В 1997 году GMR начали заменять гигантские магниторезистивные головки. [5]
С 1990-х годов был проведен ряд исследований эффектов колоссального магнитосопротивления (CMR), которые могут способствовать еще большему увеличению плотности. Но пока это не привело к практическому применению, поскольку требует низких температур и большого размера оборудования. [6] [7]
Руководители TMR
В 2004 году Seagate [5] представила первые диски с туннельными головками MR ( TMR ), позволяющие использовать диски емкостью 400 ГБ с 3 пластинами. Компания Seagate представила головки TMR со встроенными микроскопическими змеевиками нагревателя для управления формой области преобразователя в головке во время работы. Нагреватель может быть активирован до начала операции записи, чтобы гарантировать близость полюса записи к диску / носителю. Это улучшает записанные магнитные переходы, гарантируя, что поле записи головки полностью насыщает магнитный диск. Тот же подход с тепловым срабатыванием можно использовать для временного уменьшения расстояния между дисковым носителем и датчиком считывания во время процесса считывания, тем самым улучшая мощность сигнала и разрешение. К середине 2006 года другие производители начали использовать аналогичные подходы в своих продуктах.
Смотрите также
- Разрушение головы
Рекомендации
- ^ Mee, C .; Дэниел, Эрик Д. (1996). Технология магнитной записи . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 7.1. ISBN 978-0-07-041276-7.
- ^ а б «Конструкции головок чтения / записи: ферритовые, металлические в зазоре и тонкопленочные - жесткие диски 101: магнитные накопители» . Оборудование Тома . 2011-08-30 . Проверено 13 апреля 2019 .
- ^ «1979: Введены тонкопленочные головки для больших дисков» . Музей истории компьютеров . 2 декабря 2015 . Проверено 19 июня 2019 года .
- ^ ИВАСАКИ, Сюн-ичи (февраль 2009 г.). «Перпендикулярная магнитная запись. Ее разработка и реализация» . Труды Японской академии. Серия B, Физические и биологические науки . 85 (2): 37–54. Bibcode : 2009PJAB ... 85 ... 37i . DOI : 10,2183 / pjab.85.37 . ISSN 0386-2208 . PMC 3524294 . PMID 19212097 .
- ^ а б в Кристофер Х. Байорек (ноябрь 2014 г.). «Магниторезистивные (MR) головки и самые ранние головные диски MR: Лесопильный завод и Corsair» (PDF) . Музей истории компьютеров, Маунтин-Вью, Калифорния . Архивировано из оригинального (PDF) 20 декабря 2015 года . Проверено 25 сентября 2015 .
- ^ «Химики изучают новый материал 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 (GMR)». Наноразмерное разделение фаз и колоссальное магнитосопротивление: физика манганитов и родственных соединений . Серия Спрингера в науках о твердом теле. 136 . Springer Science & Business Media. С. 395–396. DOI : 10.1007 / 978-3-662-05244-0_21 . ISBN 9783662052440.
Внешние ссылки
- Руководство для ПК: Функция головок чтения / записи
- IBM Research: введение в GMR, анимации
- Hitachi Global Storage Technologies: материалы записывающей головки