Файл: Альтернативные и перспективные накопители информации. Их сравнительная характеристика.pptx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 16
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАКОПИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ. Их сравнительная характеристика.
Альтернативные накопители информации
OAW-ТЕХНОЛОГИЯ
В то время как технология GMR позволяет достигнуть плотности хранения данных до 40 Гбит/дюйм2, некоторые изготовители жестких дисков ожидают, что начнутся потери данных из-за слишком близкого расположения битов данных уже при плотности 20 Гбит/дюйм2. Филиал Seagate, Корпорация Quinta, планирует преодолеть этот барьер, известный как «суперпарамагнитный предел», с помощью использования «оптического винчестера» (Optically Assisted Winchester - OAW)
OAW-ТЕХНОЛОГИЯ
OAW основывается на магнитооптических технологиях, но рациональное использование методов позволит обойти недостатки работы форматов МО. Лазерный луч сосредоточивается на поверхности жесткого диска и может использоваться для того, чтобы производить чтение и запись. Используется «эффект Керра» - луч поляризованного света при отражении от намагниченной поверхности меняет плоскость поляризации. Далее фильтр определяет степень поляризации и интенсивности света и степень намагниченности.
OAW-ТЕХНОЛОГИЯ
Этот метод чтения нуждается в лазере меньшей силы, так что тепловое воздействие на среду минимально, что предотвращает разрушение данных. Тот же самый лазер и оптика могут использоваться для записи. Микроскопическая область на жестком диске нагревается лазером более высокой выходной мощности до температуры, названной «точка Кюри», при которой магнитные свойства области «переключаются» магнитной катушкой.
Микродиск и технология OAW
OAW-ТЕХНОЛОГИЯ
В отличие от обычной магнитооптики, когда при первом обороте поверхность нагревается, а при следующем производится запись, OAW нагревает пластину и делает запись за один проход. Здесь используется зеркало, подвергнутое специальной обработке, и небольшая линза, чтобы сосредоточить лазер на наименьшей возможной области. Смежные области не нагреваются, и поэтому их намагниченность не изменяется.
В отличие от обычных МО-дисководов, лазерный свет попадает к головке через оптическое волокно вместо того, чтобы проходить через зеркала и воздух. В результате головка и рычаг подвески занимают намного меньше места, позволяя разместить большее количество платтеров в типоразмеры жесткого диска.
ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИСКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Альтернативная технология высокоплотного носителя данных была предложена американскими специалистами по системам хранения данных фирмы C3D в форме оптической технологии памяти, которая позволяет разместить 140 Гбайт и более на единственном многослойном диске.
При использовании обычной оптической технологии качество быстро ухудшается с увеличением числа слоев записи. Причины - оптическая интерференция, шумы, рассеивание и взаимные помехи, возникающие вследствие того, что луч лазера чтения и отраженный сигнал имеют одну и ту же длину волны, а также используется когерентный отраженный сигнал. Деградация сигнала быстро нарастает, так что в итоге возможны не более чем два слоя записи. Однако при использовании флюоресцентных систем считывания качество ухудшается намного медленнее, и предполагается, что на диске размера стандартного CD можно будет разместить до 100 слоев записи.
ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИСКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Технология базируется на так называемом «устойчивом фотохроме», который был исследован российскими физиками.
Это прозрачное органическое вещество, флюоресценция которого может быть переключена лазерным лучом в течение достаточного времени для того, чтобы быть обнаруженной стандартным фотосенсором.
Эта особенность позволяет расположить прозрачные уровни друг над другом и записать информацию на каждом уровне.
ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИСКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Когда флюоресценция инициируется лазерным светом, одновременно испускается как когерентный, так и некогерентный свет. Последний состоит из волн, которые слегка сдвинуты по фазе относительно друг друга, и это используется в технологии C3D. Несинхронизированные лучи света позволяют читать данные через различные слои, расположенные в прозрачном диске, - один из лучей может считывать данные верхнего слоя, и в то же самое время другие лучи проникают через него, чтобы прочитать внутренние слои.
В результате достигается большая емкость памяти и высокая скорость передачи данных.
Вместимость различных типов оптических носителей и размер лазерного следа для различных технологий
ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИСКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Носитель может быть оформлен не только в виде диска, но и как многослойная оптическая карта в формате, например, кредитной карты или почтовой марки (ClearCard). Вместимость и скорость чтения для этих карт потенциально огромны. Например, с 2001 года Уровень технологии позволяет разрабатывать карты ClearCard площадью 16 квадратных сантиметров с 50 уровнями, обеспечивающими вместимость 1 Тбайт и при параллельном обращении ко всем уровням - скорость считывания выше 1 Гбайт/с. Если объединить параллельное обращение к разным слоям и параллельное считывание нескольких секторов из одного слоя, скорости передачи данных еще более увеличиваются; фактически происходит 3-мерная передача данных.
Технология C3D несовместима с текущими форматами CD и DVD. Однако эта проблема может быть решена в будущем.
Перспективные накопители информации
Наиболее распространена сейчас так называемая параллельная запись. Смысл ее в том, что ферромагнетик, на который осуществляется перенос данных, состоит из множества атомов. Некоторое количество таких атомов вместе составляет домен — минимальную ячейку информации. Уменьшение размеров домена возможно только до определенного предела, так как атомы ферромагнетика взаимодействуют друг с другом и в месте стыка логического нуля и единицы (областей с противоположно направленными магнитными моментами) могут потерять стабильность. Поэтому требуется определенная буферная зона, обеспечивающая надежность хранения информации.
При параллельной записи магнитные частицы размещены таким образом, что вектор магнитной направленности располагается параллельно плоскости диска. При перпендикулярной записи магнитные частицы располагаются перпендикулярно поверхности диска
Перспективные накопители информации
При параллельной записи магнитные частицы размещены таким образом, что вектор магнитной направленности располагается параллельно плоскости диска. С точки зрения технологии это самое простое решение. В то же время при такой записи сила взаимодействия между доменами наиболее высока, поэтому нужна большая буферная зона, и, следовательно, больший размер самих доменов. Так что максимальная плотность при параллельной записи составляет около 23 Гбит/см2, и эта высота уже практически взята.
Дальнейшее увеличение емкости жестких дисков возможно за счет увеличения количества рабочих пластин в устройстве, но этот способ является тупиковым. Размеры современных HDD стандартизованы, да и количество используемых в них дисков ограничено по конструктивным требованиям.
Перспективные накопители информации
С 2005 года в продаже можно найти жесткие диски, использующие метод перпендикулярной записи. При такой записи магнитные частицы располагаются перпендикулярно поверхности диска. Благодаря этому домены слабо взаимодействуют друг с другом, так как их векторы намагниченности располагаются в параллельных плоскостях. Это позволяет серьезно увеличить плотность информации — практический потолок оценивается в 60-75 Гбит/см2, т. е. в 3 раза больше, чем для параллельной записи.
Перспективные накопители информации
Но самой перспективной считается технология HAMR. Это так называемый метод тепловой магнитной записи. По сути HAMR — дальнейшее развитие технологии перпендикулярной записи, с той лишь разницей, что в момент записи нужный домен подвергается кратковременному (около пикосекунды) точечному нагреву лазерным лучом. Благодаря этому головка может намагничивать очень мелкие участки диска. В открытой продаже HAMR-HDD пока нет, но опытные образцы демонстрируют рекордную плотность записи — 150 Гбит/см2. В дальнейшем, по мнению представителей компании Seagate Technology, плотность удастся увеличить до 7,75 Тбит/см2, что почти в 350 раз выше предельной плотности для параллельной записи.
HDD c параллельной записью
Годы жизни: 1956 — по сей день
Объем памяти: до 2 Тб на данный момент
+ Возможность мгновенного перехода к нужной ячейке информации, хорошее сочетание цена/качество
– Недостаточная на сегодняшний день плотность записи, морально устаревшая технология
HDD c перпендикулярной записью
Годы жизни: 2005
Объем памяти: до 2,5 Тб на данный момент
+ Высокая плотность записи
– Более сложная технология изготовления, высокая цена, невысокая надежность новых емких моделей
HAMR-HDD
Годы жизни: 2010
Объем памяти: время покажет + еще более высокая плотность записи
– Особенно сложная технология изготовления и соответствующая ей высокая цена
HDD + ЛАЗЕР
При помощи лазерного луча можно намагничивать домены жестких дисков, т. е. выполнять ту же самую работу, над которой сейчас трудится пишущая головка, но намного быстрее. Скорость записи на обычный жесткий диск не превышает 100–150 Мбит/с.
В прототипе «лазерного» жесткого диска этот показатель на сегодняшний день составляет 1 Тбит/с или 1 000 000 Мбит/с. Ученые уверены, что это не предел — они рассчитывают увеличить скорость записи до 100 Тбит/с. Кроме того, при помощи лазера можно существенно увеличить плотность записываемой информации, что, теоретически, делает лазерные жесткие диски одной из наиболее перспективных технологий хранения и записи данных.
HDD + ЛАЗЕР
Конечно, использование определенной оптической системы перенаправления луча позволяет вовсе отказаться от вращения диска при записи. Но чтение производится по-прежнему магнитной головкой, которой жизненно необходимо скользить над поверхностью диска.
HDD + ЛАЗЕР
Создание емких, надежных, быстрых и недорогих носителей - это одна из приоритетных задач компьютерной индустрии. Именно поэтому так много крупных производителей и научных организаций ведут исследования в этой области, исследуя новые технологии.
Таким образом, можно сказать, что жесткие диски еще долго будут сохранять лидирующие позиции на рынке. Это связано с низкой стоимостью записи по сравнению с CD, которые являются достойными конкурентами по объему записываемой информации. Различные способы хранения и записи информации соответствуют различным целям. На текущий момент не существует универсального ВЗУ, которое может быть использовано как постоянное и переносное одновременно и быть при этом доступным обычным пользователям. По всей видимости, в ближайшие годы нам придется так же пользоваться винчестерами в качестве основного носителя, хотя мысль не стоит на месте, и никто не знает, что еще может изобрести человек в скором времени.