1.3.3. Пам’ять на магнітних дисках

В даний час така пам’ять реалізується на накопичувачах на жорстких магнітних дисках (жорсткий диск, вінчестер, хард, HDD, з англ.: Hard (Magnetic) Disk Drive) – енергонезалежний, комп’ютерний, перезаписуючий пристрій. Вперше жорсткий диск було запропоновано в 1956 році корпорацією ІВМ під назвою IBM 350 Disk File. Він складався з 50 дисків діаметром 24 дюйми, які обертались зі швидкістю 1200 об/хв. Середній час доступу до довільної комірки складав 1 секунду, щільність – 2 кбіт/дюйм², загальна ємність – 5 МБ (див. рис. 1.17). В якості технології запису використовувався паралельний запис інформації. Еволюцію HDD показано в таблиці 3.

Основним критерієм оцінки накопичувачів на жорстких дисках є поверхнева щільність запису (див. рис. 1.18). Вона визначається як добуток лінійної щільності запису вздовж доріжки, яка визначається в бітах на дюйм (Bits Per Inch – BPI), і кількості доріжок на дюйм (Tracks Per Inch – TPI). В сучасних накопичувачах розміром 3,5дюйма величина цього параметру складає 10-20Гбіт/дюйм², а в експериментальних моделях досягає 100Гбіт/дюйм².

Сучасний жорсткий диск складається з наступних основних частин:

1. Блок електроніки;

2. Електродвигун для обертання дисків;

3. Блок головок з пристроєм позиціювання;

4. Власне жорсткі диски з магнітним покриттям;

5. Корпус.

Основними елементами накопичувача є декілька алюмінієвих або скляних пластин, на які нанесено робочий феромагнітний шар і які знаходяться на одній осі (див. рис. 1.19). Дані записуються і зчитуються універсальними головками читання/запису з поверхні дисків, розбитих на доріжки і сектори (512 байт даних в кожному). Доріжка – це одне „кільце” даних на одній стороні диску. В багатьох накопичувачах її ємність перевищує 100000 Байт. Відводити такий блок для зберігання одного файла недоцільно, тому доріжки на диску розбивають на нумеровані відрізки, які називають сектори. Кількість секторів може бути різною в залежності від щільності доріжок і типу накопичувача. В середніх накопичувачах доріжка вінчестера має від 380 до 700 секторів.

Рис. 1.19. Основні елементи накопичувача жорсткого диска.

Принцип запису на магнітний диск практично не відрізняється від принципу запису на магнітну стрічку. В таких накопичувачах зазвичай встановлюється декілька дисків і дані записуються на обидві сторони кожного з них. Однотипні (однаково розміщені) доріжки на всіх сторонах дисків об’єднуються в циліндр. Всі головки змонтовані на загальному стержні і можуть рухатись тільки синхронно. Основні параметри типового магнітного диску приведені в таблиці 4.

Незалежно від того, який матеріал використовується в якості основи диску, він покривається тонким шаром феромагнітного матеріалу. Самими поширеними є два типи робочого шару:

1. оксидний;

2. тонкоплівковий.

Оксидний шар виготовляється з полімерного матеріалу, наповненого окисом заліза. Цей матеріал в якості робочого шару дисків використовувався з 1955 року, але внаслідок недостатньої твердості зараз майже повністю замінений тонкоплівковим робочим шаром.

Тонкоплівковий робочий шар має меншу товщину, він твердіший, і якість його покриття набагато вища. Наносять його на основу шляхом електролізу сплаву кобальту товщиною біля 0,025мкм або шляхом напилення на основу двох шарів: фосфориту нікелю і магнітного кобальтового сплаву (0,025-0,5мкм). В обох технологіях зверху робочий шар покривається захисною надзвичайно міцною вуглецевою плівкою.