Smělý plán na zvýšení kapacity HDD: bit uložený v jediném magnetickém zrnu

0

Mnozí vyhlížejí čas, kdy dáme v počítačích vale rotujícím kotoučkům a svěříme data výhradně paměti NAND, či jejím přicházejícím alternativám. Bez ohledu na to však výrobci věří, že plotnové disky budeme i v budoucnosti potřebovat pro ukládání velkých objemů dat. Aby se udrželi na trhu, musí ale jejich kapacita stále růst. Výrobci v tomto směru experimentují s různými zlepšováky, jeden z nich je ovšem radikální. Tým vědců ze singapurského výzkumného ústavu A*STAR si myslí, že by se plocha, do níž se jednotlivý bit ukládá, dala zredukovat na jediné zrno magnetického materiálu.

V poslední době jsme zde psali o několika různých „zvětšovadlech,“ po nichž se výrobci disků poohlíží. Měli jsme tu například zvětšení počtu i kapacity ploten díky plnění vnitřní atmosféry héliem. Další možností má být zahuštění záznamu pomocí zahřívání materiálu laserem (technologie známá pod poněkud ironicky znějící zkratkou HAMR). A z šílenějších nápadů zde máme „shingled magnetic recording“, tedy zvýšení hustoty magnetických stop tím, že se jednotlivé záznamy budou překrývat.

Zredukování „velikosti“ bitů do té míry, že budou na plotně zabírat jediné magnetické zrno, může na první pohled vypadat jako katastrofa pro spolehlivost a trvanlivost záznamu. Ale ve srovnání s překrýváním (a tedy přepisováním) sousedních dat u posledně zmíněné alternativy vypadá cíl singapurských výzkumníků téměř konzervativně.

Pevný disk

V současnosti se na pevném disku ukládají data do oblasti dostatečně velké, aby se v ní v průměru vždy nacházel určitý počet magnetických zrn. Rozmístění zrn je poměrně náhodné (můžete si to představit jako zrna světlocitlivé chemikálie ve fotografickém materiálu), takže anomálie v distribuci mohou vést k chybě záznamu. Tato šance roste, pokud plochu bitu snižujeme. Záznam do jednotlivých zrn spočívá v tom, že zrna (a v tomto případě také jednotlivá magnetická pole) nejsou již na plotně náhodně „poházena“, nýbrž tvoří určité přesně definované uspořádání.

Pokud tedy čtecí a zapisovací aparát toto uspořádání zná a dokáže se s ním dostatečně sladit, může v rámci této struktury zapsat jednotlivé bity do přímo do jednotlivých zrn. Zcela jistě se při tom tu a tam vyskytne chyba, s tou si ale poradí redundance, kterou pevné disky beztak musí používat již dnes.

Jak asi sami tušíte, technologie to bude velmi složitá, zejména co do přípravy vhodných magnetických ploten. Vzhledem k droboučkosti jednotlivých bitů ale asi bude těžkým úkolem i vyvinutí dostatečně precizních hlaviček. Kolem zápisu a čtení se také podle všeho motají kvanta složité matematiky – tedy alespoň při současných simulacích. Ty jinak údajně ukazují, že by tato metoda měla být realizovatelná v praxi.

Pevný disk

A jaké by vlastně byly její dopady? Hustota záznamu na plotnách by se prý mohla řádově zvýšit, na čtvereční palec by se dle Melissy Chua z institutu A*STAR mohlo vejít až 10 Tb. Na celou 3,5″ plotnu by se tedy mohlo možná vměstnat i 10 TB dat. Záznam do jednotlivých zrn přitom asi nevylučuje současné zvyšování kapacity prostřednictvím zjemňování hrubosti zrn samých. Navíc má být záznam přímo do zrn údajně efektivnější, neboť vyvíjené magnetické pole nemusí být tak silné. A trvanlivost zapsaného pole má být dokonce vyšší než dříve.

 

Vzhledem k rané až konceptuální fázi tohoto výzkumu je asi předčasné zde řešit, o kolik nám případné uvedení do praxe zvětší pevné disky. Výrobci hlaviček, ploten i samotných disků paralelně pracují na několika různých cestách, jak kapacitu zvýšit. Pokud se některé dostanou do praxe, mohou vyloučit aplikaci dalších triků, či omezit jejich užitečnost. Je tedy těžké předvídat, zda se výrobci uchýlí k manipulaci s jednotlivými zrny, nebo místo toho zvolí nějakou jinou, možná robustnější cestu.

Zdroje: A*STAR, IEEE Xplore (abstrakt)

Ohodnoťte tento článek!