Журнал "Компьютерра" N741-742

Опубликовано в журнале "Компьютерра" N25-26 от 08 июля 2008 годаМагнитные диски (они же винчестеры, хард-диски, харды) давно обязаны были вымереть как класс. Или, по крайней мере, процесс их трагического ухода в прошлое должен был бы сейчас быть в самом разгаре. Ухода туда же, куда вслед за магнитными барабанами и катушечными магнитофонами отправились ленточные накопители, аудио- и видеокассеты.

Тем не менее магнитные диски и не думают сдаваться: производители уже придумали способ предварительной разметки поверхности, который позволит довести предельную плотность записи с сегодняшних 200-300 до 500-1000 Гбит/кв. дюйм. А это означает, что продержатся винчестеры куда дольше, чем до 2010 года, когда, как предполагалось ранее, магнитные накопители должны были бы окончательно сдать дела накопителям твердотельным.

Дыхание первое: все вокруг магнитное

Принцип записи информации на магнитных носителях был придуман даже не на заре, а еще в предрассветных сумерках электроники. В 1899 году, за десять лет до создания электронной лампы Ли де Форестом, датчанин Вальдемар Поульсен запатентовал принцип магнитной записи на магнитомягкую проволоку, причем сама идея высказывалась еще раньше. Стальную ленту (вместо проволоки) применяли для записи звука до 1940-х годов, когда появилась целлулоидная пленка на основе окиси железа. А с рождением первых компьютеров магнитный принцип стали использовать и для хранения информации. В пояснительной записке к первому отечественному патенту (точнее, авторскому свидетельству) под названием "Автоматическая цифровая вычислительная машина", выданному в декабре 1948 года И. С. Бруку и Б. И. Рамееву, среди прочего рассматривался вопрос построения накопителей данных на магнитных барабанах и лентах.

Мало того, самая распространенная в 1960-е конструкция ОЗУ с произвольным доступом тоже основывалась на магнитном принципе: биты хранились в виде состояний магнитных сердечников. Это дорогущее и трудоемкое в изготовлении устройство (ферритовые колечки миллиметровых размеров, организованные в трехмерную решетку, прошивались тончайшими проволочками вручную) обладало весьма высокой надежностью и превосходными по тем временам скоростными характеристиками.

Ключевым событием в области долговременного хранения данных стало изобретение магнитных дисков, в которых конструкторы попытались объединить скорость записи/чтения магнитных барабанов с емкостью магнитных лент. У дисков площадь поверхности значительно больше, чем у барабанов, а время доступа сокращалось благодаря использованию набора движущихся головок.

Вряд ли кто-либо в то время мог подумать, что это направление и станет определяющим на десятилетия: изобретенная в 1956 году в IBM первая дисковая система памяти под названием RAMAC 305 весила около тонны, состояла из пятидесяти 24-дюймовых (то есть более полуметра в диаметре!) пластин и могла хранить около 5 Мбайт данных при скорости чтения около 9 Кбайт/с. Цена RAMAC 305 превышала $50 тысяч, и корпорация IBM сдавала в аренду его дисковое пространство за $3200 в месяц. Как вы знаете, сейчас в продаже имеются жесткие диски емкостью в сотни тысяч раз большей, притом с пластинами диаметром от 1 дюйма, по цене порядка доллара за гигабайт, при скорости чтения до 100 Мбайт/с.

Дыхание второе: винчестеры и дискеты

Старые магнитофонщики помнят, что качество записи сильно зависело от зазора в головке. Чем меньше зазор, тем мощнее поле и выше плотность записи (а следовательно, и лучше ее частотная характеристика), потому даже в бытовых магнитофонах зазор в головке составляет всего несколько микрон. Но действует это поле на малых расстояниях, и носитель приходится прижимать к головке как можно теснее. Эти рассуждения справедливы для магнитофонов (и для дискет), у которых скорость движения поверхности относительно головки не превышает нескольких сантиметров или десятков сантиметров в секунду. Жестким дискам контакт головки с магнитным слоем заведомо противопоказан: даже при давно оставшейся в прошлом скорости 3600 об./мин. линейная скорость диска относительно головки в трехдюймовом накопителе составит 15 метров (а не сантиметров!) в секунду.

И до какого бы зеркального блеска ни доводились поверхности головки и магнитного слоя на таких скоростях головка будет "пропахивать" поверхность диска, а диск, соответственно, стирать головку ускоренными темпами.