Kwadratowe talerze

Dyski SSD cieszą się ogromnym zainteresowaniem ze względu na spory potencjał i wysokie transfery danych. Zaletą jest też wyraźnie mniejszy pobór prądu, co ma znaczenie w przypadku zastosowań mobilnych.

Główną wadą SSD jest niewielka na dzisiejsze potrzeby pojemność, a dodatkową – ograniczona liczba cykli zapisu komórek, zużywających się nieporównanie szybciej niż talerze klasycznych dysków twardych. Całości dopełnia bardzo wysoka cena samego napędu.

Dyski twarde bronią się znacznie większą pojemnością (SSD – 256 GB, HDD – 2000 GB) przy kilkakrotnie niższej cenie i dlatego akceptowane są ich wady, wolniejszy niż w SSD transfer danych oraz związana z obecnością części mechanicznych zawodność.

Nowe na horyzoncie

Brytyjska firma Dataslide potraktowała niestandardowo konstrukcję nowego dysku. Opracowała dysk twardy, który korzysta z… prostokątnych talerzy. W dotychczasowych dyskach twardych talerze są okrągłymi tarczami, które wirują z dużą prędkością wokół swojej osi (od 4200 do 15 000 obrotów na sekundę).

W nowych dyskach, określanych skrótem HRD (Hard Rectangular Drive), zastosowano prostokątne talerze, które zamiast wirować, rezonują (bardzo szybko poruszają się w przód i tył) na bardzo niewielkie odległości. Do tego celu wykorzystane będą siłowniki piezoelektryczne (kryształy piezo znane są choćby z zastosowania w głowicach drukarek atramentowych) zmieniające swoje rozmiary po przyłożeniu do nich napięcia. W rezultacie talerz będzie się poruszał w przód i tył na odległość około 250 µm. Ruch ten jest niezbędny do tego, by głowice mogły odczytać zmiany pola magnetycznego dla każdej komórki.

Stare w nowej formie

Prostokątne talerze bazują na rozwiązaniach technologicznych stosowanych w obecnie sprzedawanych dyskach twardych. Ich podstawę stanowi szklana tafla (szkło zapewnia bardzo dużą gładkość powierzchni), na którą naniesiona zostaje warstwa magnetyczna. Oczywiście w dyskach HRD można bez przeszkód zastosować zapis prostopadły, tak jak ma to miejsce w większości nowych dysków. Dzięki temu znacznie wzrasta upakowanie danych, a to się przekłada na całkowitą pojemność dysków twardych.

W klasycznych dyskach twardych głowica nie dotyka powierzchni talerza, lecz unosi się na poduszce powietrznej. W modelach HRD do prostokątnego talerza fizycznie przylega prostokątna matryca z głowicami. Ze względu na to, że magnetyczna powierzchnia będzie się poruszała z ogromną prędkością w przód i w tył, między nią a matrycami głowic wystąpią znaczne tarcia. Dlatego nowością w takich talerzach jest dodatkowa zewnętrzna warstwa napylonego diamentu, pełniąca funkcję smaru. Diamentowy płaszcz zabezpiecza też powierzchnię magnetyczną przed uszkodzeniami, do czego niezbędna jest wysoka twardość diamentu. Warstwa ta jest niezbędna też dlatego, że głowice są w bezpośrednim kontakcie z talerzem.

W klasycznych dyskach korzysta się z jednej głowicy na ruchomym ramieniu. W dysku HRD użyto wielu głowic ułożonych w nieruchomą macierz o powierzchni nieco mniejszej od samego talerza. Jednak dzięki ruchowi talerza (rezonansowi) głowice obejmują jego całą powierzchnię.

Oczywiście do utworzenia takiej tafli wykorzystano wiele głowic technologicznie zgodnych z rozwiązaniami stosowanymi w obecnych dyskach. Jednak wiele głowic ułożono w prostokątną matrycę. Aby zatem dostać się do konkretnej głowicy, układy logiki dysku twardego muszą zaadresować odpowiedni wiersz i kolumnę matrycy – jak ma to miejsce w przypadku adresowania komórek pamięci w dyskach SSD.

Duże możliwości

Prędkość odczytu pojedynczej głowicy nowych dysków nie jest zbyt duża. Wynosi zaledwie 8 MB/s, czyli 5 razy mniej niż w dyskach, gdzie talerze wirują z prędkością 15 000 obr./s (40 MB/s). Siłą dysków HRD jest możliwość symultanicznego odczytu i zapisu danych przy wykorzystaniu wielu głowic jednocześnie. W tej chwili możliwe jest adresowanie 64 głowic naraz. W rezultacie transfery takiego dysku twardego mogą wynieść przeszło 500 MB/s, co przy 220 MB/s w dyskach SSD wygląda naprawdę zachęcająco. W dodatku dysk HRD może wykonywać 160 000 operacji na sekundę, a dyski SSD tylko 45 000. Także czas dostępu do danych robi wrażenie, bo jak w SSD ma być zbliżony do 0. Na domiar tego wszystkiego dyski takie cechują się poborem prądu na poziomie 4 W. Pod tym względem modele SSD nadal są nie do pobicia.

Konstrukcja HRD jest całkowicie wolna od wad klasycznego dysku twardego (np. małej odporności na wstrząsy), a także nie ma wad dysków SSD. Warto zaznaczyć, że nowe dyski nie wymagają opracowywania żadnych nowych procesów technologicznych, bo korzystają z już dostępnych. Niekiedy potrzebna jest po prostu zmiana zastosowania istniejącego procesu i przystosowania do nowej potrzeby. Tak jest np. z matrycami głowic, które otrzymywane będą tą samą drogą co matryce ekranów LCD.

Dyski HRD mają się pojawić w obudowach dysków 2,5- oraz 3,5-calowych, a ich pojemność jest obecnie szacowana na 80 GB – 2 TB. Niewykluczone, że w przyszłości pojawią się napędy korzystające z więcej niż jednego talerza, co nie tylko podniesie pojemność takiego dysku twardego, ale dodatkowo przyczyni się do zwielokrotnienia jego prędkości odczytu i zapisu. Jednak, czy i kiedy pojawią się w sklepach, trudno w tej chwili wyrokować. Producenci dysków SSD z pewnością zadbają o to, by dyski HRD zbyt szybko nie zawitały na półki sklepowe.