所以,增加硬盘容量,最好的方法似乎是提升单个磁盘数据存储的密度 。为了实现这个目的,硬盘厂商工程师们想了很多办法 。
我们已经知道,磁头通过感应盘片上磁场的变化来读取数据;通过改变盘片上的磁场来写入数据,以磁场方向的不同来记录0和1 。在早期,磁盘上每个存储位的磁性粒子是平铺在盘面上的,磁感应的方向也是水平的 。这种感应记录方式被称为LMR(Longitudinal magnetic recording),也就是水平磁性记录,这种方式有一个缺点,就是比较占面积,另外当磁粒过小,相互靠得太近,磁性就很容易受到热能的干扰,令方向发生混乱 。所以,LMR的时代,单个磁盘能够存储的数据有限,整个硬盘的容量也就存在瓶颈 。
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为了解决这个问题,后来人们想了一个办法,原来磁感应的方向不是水平的吗?如果让磁性粒子和磁感应的方向相对盘片垂直,这样不就能腾出很多空间了?于是人们发明了这种垂直磁性记录的方法,叫做PMR(Perpendicular Magnetic Recording),在此基础上,科学家还利用了热辅助磁记录技术,来提高在高密度下的信息写入能力 。这种技术采用了一种热稳定记录介质,通过在局部进行激光加热,来短暂减小磁阻力,从而有效提高磁头在微场强条件下的高密度信息写入能力 。
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在PMR技术的帮助下,硬盘的存储容量得到了很大的提升,3.5英寸的硬盘,单碟磁盘的容量高可达1TB左右,这本质上是磁盘内信息存储的密度大大提升 。
不过随着互联网信息技术的飞速发展,信息数量爆炸式增长,人们要存储的东西也越来越多,渐渐的,PMR技术的硬盘,容量也不大够用了 。
怎么办呢?
还有没有办法进一步提高磁盘信息记录的密度?
有 。
不过这次科学家们想出来的办法有些奇特,并且也不像PMR那样完美,就是Shingled Magneting Recording(SMR)技术,又叫叠瓦式磁记录技术 。
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这项技术是怎么做的呢?前面我们说到,磁盘是被划分为一圈一圈微小的磁道来记录数据的,这些磁道之间并不是连续的,而是磁道与磁道之间存在一个保护距离,从而不让不同磁道的数据产生干扰 。
硬盘工作的过程也就是磁头在磁道上读取和写入数据的过程 。
不过,现实中有一个情况,就是硬盘信息的读取和写入是两种不同的操作,所以读取磁头和写入磁头也是不一样的 。现代硬盘主要采用的是分离式磁头结构,写入磁头仍是传统的磁感应磁头,比较宽,读取磁头则是新型的MR磁头(磁阻磁头),比较窄,磁道在划分的时候,当然要满足最宽的标准 。但是写入磁头在工作的时候,实际上对于每个磁道,其写入信息的宽度是和读取的宽度一样的,这样,磁道的空间就存在浪费的情况 。
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怎么解决这个问题呢?
科学家们想到了一个“极限操作”,他们将磁道“被浪费”的一小部分重叠起来,就像咱们屋顶上叠加的瓦片一样 。写入的时候沿着每条磁道上方进行写入,中间留下一小段保护距离(保护距离其实也缩小了),再写下一条磁道 。如此一来,磁盘上磁道的密度大大增加,可以存储的信息量自然也比PMR硬盘明显更多 。
当然,极限操作毕竟不像常规操作那样稳妥,SMR技术下,磁盘可以存储的信息量大大增加了,但是缺点也很明显 。首先是磁盘上的信息变得如此高密度,转速自然也不宜太快 。所以SMR硬盘的转速一般都不快 。
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