Pevné disky, od megabajtů po éru terabajtů a dále

Trajektorie pevných disků (HDD) je více než 60 let a v ní jsme mohli vidět transformaci z objemných nízkokapacitních zařízení na řešení s vysokou hustotou na efektivní náklady.

První HDD, který se objevil v padesátých letech, byla velikost skříně, vážila téměř tunu a revolucionizované zpracování dat tím, že umožnilo okamžitý přístup k informacím určitým počítačovým systémům a mainframům. Skutečný triumf pevného disku však začal v 80. letech příchodem PC.

Pevné disky: Počáteční vývoj a standardizace

V prvních letech PC jednotky HDD 5,25 palce sotva nabídly několik megabajtů (MB) úložiště, jako jsou populární 20 MB modely. V té době byla tato kapacita dostatečná kvůli absenci grafických rozhraní a digitálního obsahu, který vyžadoval více prostoru.

S postupem času se skladovací schopnosti rychle zvýšily na stovky MB, spolu se standardizací rozhraní. Konektor Molex se stal standardem pro potraviny, zatímco paralelní ATA (PATA) a následně dominoval přenosu dat sériového ATA (SATA) a nahradil staré ploché kabely.

Během tohoto období se průmysl také konsolidoval. V roce 1985 bylo 75 výrobců pevných disků a více než 200 společností se je v určitém okamžiku pokusilo vyrobit. V současné době zbývají tři, protože výroba je ve velkém měřítku výhodná pouze.

Trajektorie pevných disků (HDD) je více než 60 let a v ní jsme mohli vidět transformaci z objemných nízkokapacitních zařízení na řešení s vysokou hustotou na efektivní náklady

Paralelně byly formové faktory HDD neustále snižovány. Disky 3,5 -palcové disky se staly populárními na konci 80. let, přizpůsobovaly se disketovým zátokám a rychle se staly standardem pro servery a systémy úložiště, což je pozice, kterou udržují dodnes. Následně menší formáty, jako jsou 2,5 palce pro notebooky, i když nyní hlavně v externích jednotkách USB kvůli doméně SSD v notebookech.

Objevily se i menší záznamy, jako je 1,8 -inch HDD (použitý na prvním iPodu v roce 2001) a 1 palec (pro kompaktní sloty v digitálních kamerách). Na začátku roku 2000 se některé chytré telefony začlenily modely pouhých 0,85 palce s kapacitou 4 GB. Flash paměť se však nakonec uložila na mobilní zařízení a označila dolní mez pro redukci fyzické velikosti HDD.

Více kapacity: PMR, helium a mikrovlnná trouba

Flash paměťový boom nutil pevné disky HDD k rozlišení nabízení vysokých nákladů. Důležitý skok se objevil s kolmým magnetickým záznamem (PMR) v polovině -2000. Na rozdíl od podélného záznamu (LMR), který horizontálně vyrovnal bity, je PMR uspořádal svisle a výrazně zvyšoval hustotu skladování.

Následně, v polovině -2010, bylo dosaženo dalšího pokroku při plnění disků heliem. Tento inertní a lehký plyn snižuje tření a turbulenci ve srovnání se vzduchem, což umožňuje použití tenčích disků a začlenění více jídel do stejného krytu. S devíti albami a PMR tato inovace umožnila výrobu jednotek až do 16 TB.

V poslední době se jako nová technika objevila mikrovlnná magnetický záznam (MAMR). Tato technologie používá mikrovlnnou troubu k řízení a zaměření na magnetický tok v psací hlavě, což snižuje nezbytnou energii pro magnetizaci bitů a umožňuje menší hlavy a nejhustší psaní.

Společnost Toshiba spustila jednotky s variantou s názvem Controlled Flow MAMR (FC-MAMR ™), což zvýšilo skladovací kapacitu a zlepšila energetickou účinnost. Řada MG10, která byla představena v roce 2022, má 10 -náznakový heliový design schopný skladovat až 22tB udržování formátu 3,5 -palcové.

Budoucnost technologie pevného disku

Na základě technologie FC-MAMR představil Toshiba v roce 2024 rodinu tvrdých pevných disků MX11 s heliem. Tato inovace prokazuje potenciál ke zvýšení kapacity bez zvýšení spotřeby energie.

Řada MG11 používá konvenční magnetický záznam (CMR) s FC-MAMR k dosažení schopností až 24 TB. Série MA11 používá série MA11 rozložený magnetický záznam (SMR), což vám umožňuje dosáhnout až 28 TB. SMR píše údaje o skladech, které se částečně překrývají, zvyšují hustotu a celkovou kapacitu každého alba.

CMR je ideální pro obchodní servery, které zpracovávají rozmanitá pracovní zátěž, zatímco průmysl je orientován na SMR pro homogenní zatížení, která píšou velké objemy sekvenčních dat, pomocí optimalizovaných vzpomínek na mezipaměti absorbují krátké náhodné skutky.

Další fází bude magnetický záznam asistovaný mikrovlnnou troubou s přepínáním (MAS-MAMR), který aktivuje materiál disků mikrovlnnou troubou, aby se dále snižoval spotřebu energie a umožnil menší psací hlavy. To vyžaduje nové povlaky alba a přesnější přepínání mikrovlnné trouby.

V kombinaci s pokročilými záznamy SMR a tenčích (nyní 0,55 mm, což umožňuje 11 disků v 3,5palcovém pouzdru), mohla MAS-MAM v nadcházejících letech zvýšit kapacitu HDD na asi 40 TB. Společnost Toshiba ve skutečnosti již představila prototyp 11,24TB 11.24TB.

Později technologie magnetického záznamu s teplem (HAMR) nabídne ještě větší potenciál. HAMR používá laserovou diodu k zahřívání magnetického materiálu na svůj bod Curie, což umožňuje bitům vyrovnat se s velmi magnetickou energií. Zatímco MAMR zvyšuje hlavně lineární hustotu, HAMR se zaměřuje na zvýšení hustoty svahů.

Prognóza je taková, že HAMR umožňuje v následujících letech jednotky více než 40 TB a dokonce až 50 TB, což zajišťuje, že HDD zůstanou základem ukládání dat v informační éře. Hamr se však musí stále vyvíjet, aby odpovídala spolehlivosti a účinnosti MAMR.

Zvyšte udržitelnost a inovace

S velkým rozsahem první cloudové infrastruktury se očekává důležitá vlna materiálu HDD určeného k recyklaci. Pevné disky jsou relativně snadné recyklovat, protože obsahují pouze dva nebo tři typy kovů, na rozdíl od jiných elektronických zařízení, která zahrnují komplexní a potenciálně toxická sloučeniny, jako jsou baterie.

Poskytovatelé cloudových služeb se již připravují a očekává se, že výrobci HDD se aktivně účastní tohoto procesu recyklace.

Společnost Toshiba uznává rostoucí význam spolupráce se zákazníky a dalšími výrobci komponent (jako jsou servery, software, kabely a karty) k vytvoření ekosystému pevného úložiště. Tato vize se letos uskuteční inaugurace nové inovační laboratoře HDD v Düsseldorfu (Německo).

Tato laboratoř rozšiřuje schopnosti hodnocení HDD společnosti Toshiba, aby pomohla zákazníkům a partnerům optimalizovat nastavení úložiště v aplikacích, jako je cloud, video dohled a systémy NAS. Instalace nabízí platformu pro koncepční testy, srovnávání v různých architekturách a šíření znalostí prostřednictvím whitepapers a technických zpráv. Kromě toho poskytuje důkazní jednotky a organizuje demonstrace na technologických veletrzích.