- •Предисловие
- •Введение
- •1. История цифровой магнитной звукозаписи
- •2.1. Описание формата
- •Основные характеристики системы r-dat
- •2.2. Основное содержание информации, записываемой на ленту, и принципы ее размещения на дорожках
- •Размещение зон данных и вспомогательных сигналов на дорожке записи
- •2.3. Построение магнитофона r-dat
- •2.4. Система защиты от ошибок
- •2.4.1. Коды Рида-Соломона. Способ задания
- •2.4.2. Перемежение данных
- •2.4.3. Помехоустойчивое кодирование субданных
- •2.5. Канальное кодирование
- •Фрагмент таблицы соответствия информационных символов и канальных кода 8-10 с учетом dsv и параметра q
- •2.6. Служебная информация
- •Назначение идентификаторов id1 – id7 и кодирование содержащейся в них информации
- •Связь содержания блока данных пакета с указателем
- •Связь значения указателя с содержанием вспомогательных данных
- •2.7.1. Конструкция dat-кассеты
- •Кодирование типа ленты состоянием опознавательных отверстий
- •2.7.2. Магнитная лента dat
- •2.8. Лентопротяжный механизм
- •2.9. Магнитные головки
- •2.10. Система автотрекинга
- •2.11. Особенности воспроизведения высокоплотной цифровой магнитной записи
- •2.12. Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона r-dat
- •2.13. Некоторые особенности применения формата
- •2.13.1. Контроль качества фонограмм в процессе записи
- •2.13.2. Функция электронного редактирования
- •2.13.3. Запись временного кода
- •2.13.4. Синхронизация
- •2.13.5. Другие функции
- •2.14. Образцы dat-магнитофонов
- •3.1. Общая характеристика формата
- •Характеристики разновидностей формата dash
- •3.2. Структура данных в формате dash
- •3.3. Модуляция
- •3.4. Канал управления
- •3.5. Особенности коррекции ошибок в формате dash
- •4. Магнитофоны форматов adat и dtrs
- •5.1. Конструкция hdd-накопителя
- •5.2. Физическая и логическая структуры
- •5.3. Магнитные головки для записи информации на жесткий диск
- •5.4. Технологии записи на магнитные диски
- •5.4.1. Продольная запись
- •5.4.2. Перпендикулярная запись
- •5.4.3. Перспективные технологии магнитной записи
- •5.5. Особенности hdd-рекордеров
- •6.1. Общая характеристика и история появления
- •6.2. Ячейки памяти flash-накопителей
- •6.2.1. Обычный полевой транзистор
- •6.2.2. Полевой транзистор с плавающим затвором
- •6.2.3. Двухтранзисторная ячейка
- •6.2.4. Ячейка sst
- •6.2.5. Ячейки slc и mlc
- •6.3. Основные архитектуры flash-ssd
- •6.4. Преимущества и недостатки ssd-накопителей в сравнении с жесткими дисками
- •6.4.1. Преимущества
- •6.4.2. Недостатки
- •6.5. Типы ssd-накопителей
- •6.5.1. Flash-карты
- •6.5.2. Компьютерные ssd-накопители
- •6.5.3. Usb flash-накопители
- •6.5.4. Flash-рекордеры
- •6.5.5. Flash-плейеры мр3/мр4
- •Литература
- •Предметный указатель
- •Содержание
5.4. Технологии записи на магнитные диски
5.4.1. Продольная запись
В первых образцах жестких дисков, появившихся в 70-х годах ХХ века, использовалась технология продольной записи информации. Для этого поверхность диска, так же как и поверхность магнитной ленты, покрывалась слоем двуокиси хрома CrO2 или оксидом железа, обеспечивающим продольную намагниченность регистрирующего слоя. Коэрцитивная сила такого носителя Hc = 28 кА/м.
Технология нанесения оксидного слоя довольно сложная. Сначала на поверхность быстро вращающегося алюминиевого диска методом напыления наносится суспензия из смеси порошка оксида железа и расплавленного полимера. За счет действия центробежных сил она равномерно распределяется по поверхности диска от его центра к внешнему краю. После полимеризации раствора поверхность шлифуется, и на нее наносится еще один слой чистого полимера, обладающего достаточной прочностью и низким коэффициентом трения. Затем диск окончательно полируется. Диски накопителей такого типа имеют коричневый или желтый цвет.
Как известно, магнитные материалы имеют доменную структуру, т.е. состоят их отдельных микроскопических областей - доменов, внутри которых магнитные моменты всех атомов направлены в одну сторону. В результате каждый такой домен имеет достаточно большой суммарный магнитный момент. Домены магнитных материалов, используемых в продольной записи, располагаются параллельно поверхности носителя. Если на магнитный материал не воздействует внешнее магнитное поле, ориентация магнитных моментов отдельных доменов имеет хаотичный характер и любое их направление равновероятно. Если же такой материал поместить во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты доменов будут стремиться сориентироваться в направлении, совпадающем с направлением внешнего магнитного поля. Этот эффект и используется при записи цифровых данных магнитным полем головки, изменяющимся в соответствии с сигналом информации.
Минимальным элементом (ячейкой) памяти магнитного регистрирующего слоя, способным хранить один бит информации, является не отдельный домен, а частица (область), состоящая из нескольких десятков доменов (70-100). Если направление суммарного магнитного момента такой частицы совпадает с направлением движения магнитной головки, то такое ее состояние можно сопоставить с логическим «0» данных, если направления противоположны, – с логической «1».
Однако если соседние области имеют противоположное направление магнитных моментов, то домены, расположенные на границе между ними и соприкасающиеся одноименными полюсами, будут отталкиваться друг от друга и в конце концов изменят направления своих магнитных моментов каким-то непредсказуемым образом с тем, чтобы принять энергетически более устойчивое положение. В результате, на границе двух областей образуется зона неопределенности, уменьшающая размеры области, хранящей бит записанной информации и, соответственно, уровень полезного сигнала при считывании (рис. 5.6). Уровень шумов при этом, разумеется, увеличивается.
Попытки увеличить поверхностную плотность записи путем уменьшения размеров частиц будут увеличивать отношение размера зоны неопределенности к размеру полезной зоны не в пользу последней и, в конце концов, неизбежно приведут к так называемому суперпарамагнитному эффекту, когда частицы перейдут в однодоменное состояние и будут уже не способны фиксировать записываемую информацию, поскольку соседние домены с противоположно направленными магнитными моментами будут изменять свою ориентацию сразу же после удаления магнитного поля записывающей головки. Материал регистрирующего слоя превратится в равномерно намагниченный по всему объему.
Таким образом, из-за наличия суперпарамагнетизма технология продольной записи, достигнув к середине первого десятилетия XXI века величины плотности записи в 120 Гбит на дюйм2, практически исчерпала свои возможности и уже не в состоянии обеспечивать существенное повышение емкости накопителей на жестких дисках. Это заставило разработчиков обратиться к другим технологиям, свободным от этого недостатка.