Môi trường AFC của platter máy tính

Sự tiến bộ mới nhất trong môi trường ổ đĩa được gọi là môi trường được kết hợp chống sắt từ (AFC: antiferromagnetically coupled) và được thiết kế để cho phép các mật độ sẽ được đẩy xa hơn các giới hạn trước đó.

Khái niệm môi trường AFC

Bất cứ lúc nào mật độ được gia tăng, lớp từ tính trên platter phải được làm càng mỏng hơn tương ứng. Mật độ vùng (các rãnh ghi ở mỗi inch nhân với các bit ở mỗi inch) đã gia tăng trong ổ cứng đến giai đoạn các hạt trong lớp từ tính được sử dụng để lưu dữ liệu biến thành rất nhỏ đến nỗi lúc nào cũng không ổn định, làm cho việc lưu trữ dữ liệu trở thành không đáng tin cậy. Điều này được gọi là giới hạn siêu thuận từ (superparamagnetic limit), ban đầu nó được xác định là giữa 30Gb/sq. in. và 50Gb/sq. in. Tuy nhiên, khi kỹ thuật đã tiến bộ, cái được gọi là giới hạn này càng ngày càng bị đây lùi về phía sau, bây giờ các ổ đĩa được sản xuất thương mại đạt đến 400Gb/sq.in với mật độ lên tới 1000Gb/sq.in. hay được mong đợi nhiều hơn trong tương lai. Các ổ đĩa vượt quá 200Gb/sq. in. được kỳ vọng sẽ xuất hiện trong tương lai với nhiều công nghệ mới trong vận hành.

Môi trường AFC bao gồm hai lớp từ tính được tách biệt bởi một lớp phim mỏng bằng 3 nguyên tử (6 angstrom) của nguyên tố ruthenium. IBM đã đưa ra thuật ngữ “pixie dust” có liên quan tới lớp ruthenium cực mỏng này. Dạng giống bánh sandwich này cho ra một kết hợp chống sắt từ của các lớp từ tính phía trên cùng và dưới cùng, làm cho độ dày từ tính của toàn bộ kiến trúc trên và dưới đều khác nhau. Điều này cho phép việc sử dụng các lớp từ tính dày hơn về mật vật lý với các hạt lớn hơn ổn định hơn, do đó chúng có thể hoạt động như thể chúng thực sự là một lớp đơn mà toàn bộ đều rất mỏng hơn.

IBM đã giới thiệu môi trường AFC bắt đầu với dòng ổ đĩa máy tính xách tay Travelstar 30GN 2 1/2” vào năm 2001; chúng là những ổ đĩa đầu tiên trên thị trường sử dụng môi trường AFC. Ngoài ra, IBM cũng công bố môi trường AFC trong ổ đĩa 3 1/2” của máy tính để bàn bắt đầu Deskstar 120 GXP. AFC cũng được Hitachi Global Storage Technologies sử dụng – công ty sở hữu bộ phận ổ cứng IBM trước đây – cũng như tất cả nhà sản xuất khác. Công dụng của AFC dự kiến cho phép các mật độ vùng được mở rộng đến 100Gb/sq. in. và hơn thế nữa, khi kết hợp với PMR (perpendicular magnetic recording) mật độ gia tăng gấp hai lần. Cùng nhận thấy rằng, như là dạng của môi trường tấm phim mỏng, nếu gỡ bỏ lớp vỏ bảo vệ xung quanh các platter, bạn sẽ thấy rằng chúng trông giống như các tấm gương.

◄ ◄ Để có nhiều thông tin về các công nghệ tiên tiến khác, xem thêm tại đây.

Các đầu đọc/Ghi

Một ổ cứng thường có một đầu đọc/ghi cho mỗi bề mặt platter (có nghĩa là mỗi platter có hai bộ đầu đọc/ghi — một cho mặt trên và một cho mặt dưới). Các đầu từ này được kết nối, hoặc sắp xếp. trên một cơ cấu chuyển động đơn. Vì thế. các đầu từ sẽ cùng di chuyển qua các platter.

Các đầu đọc/ghi đơn giản một cách máy móc. Mỗi đầu từ ở trên một cánh tay truyền động được đặt tải lên lò xo để đẩy đầu từ tiếp xúc với một platter. Vài người nhận ra rằng thực tế mỗi platter đều bị các đầu từ “ép” ở bên trên và bên dưới nó. Nếu bạn có thể mở một ổ đĩa một cách an toàn và nhấc đầu từ trên bằng các ngón tay, đầu từ sẽ bật xuống lại mặt platter khi buông chúng ra. Nếu bạn có thể kéo một trong những đầu từ bên dưới một platter xuống, sức ép đàn hồi sẽ làm cho chúng bật trở lên vào mặt platter khi buông chúng ra.

Magnet housing

Khi ổ đĩa ở chế độ nghi, các đầu từ bị ép tiếp xúc trực tiếp với các platter bởi sức ép đàn hồi. nhưng khi ổ đĩa quay hết tốc độ, áp lực không khí phát triển bên dưới các đầu từ và nhấc chúng lên khỏi bề mặt platter. Trên một ổ đĩa quay hết tốc độ, khoảng cách giữa các đầu từ và platter có thể là bất cứ đâu từ 0.5 µ-inch đến 5 µ-inch hoặc nhiều hơn nếu trong một ổ đĩa hiện đại.

Vào đầu thập niên 1960, các đầu từ ổ cứng vận hành tại các chiều cao nồi khoảng 200 µ-inch đến 300 µ-inch; các đầu từ ổ đĩa ngày nay được thiết kế để nồi thấp bằng 10nm (nanometer) hoặc 0.4 µ-inch ở phía trên bề mặt đĩa. Để hỗ trợ mật độ cao hơn trong các ổ đĩa tương lai, sự ngăn cách vật lý giữa đầu từ và đĩa được dự kiến sẽ giảm hơn nữa, chẳng hạn trong một số ổ đĩa thậm chí sẽ có sự tiếp xúc với bề mặt platter. Môi trường mới và các thiết kế đầu từ sẽ được yêu cầu để thực hiện khả năng ghi tiếp xúc toàn phần hoặc một phần.

Cẩn thận:

Kích thước nhỏ của kẽ hở giữa các platter và các đầu từ là lý do tại sao bạn không nên mở HDA của ổ đĩa ngoại trừ trong một môi trường vô trùng. Bất kì phần tử bụi hay chất bẩn nào mà rớt vào cơ cấu thiết bị đều có thể làm cho các đầu từ đọc sai hoặc thậm chí có thể va vào các platter trong khi ổ đĩa đang chạy hét tốc lực. Sự việc sau đó là có thể cào xước platter hoặc đầu từ, gây hư hỏng vĩnh viễn.

Để đảm bảo sự sạch sẽ của bên trong ổ đĩa, bộ phận HDA được lắp ráp trong một căn phòng class-100 hoặc căn phòng vô trùng tốt hơn. Đặc điểm kỹ thuật này có nghĩa là trong một đơn vị chiều dài khối không khí không thể chứa hơn 100 phần tử đủ chuẩn 0.5 micron (19.7 p-inch). Hơi thở của một người trong thế đứng bất động thải ra 500 phân tử trong một phút! Những phòng này có những hệ thống lọc không khí đặc biệt liên tục lọc rửa và làm mới không khí. Một HDA của ổ đĩa không nên được mở ra trừ khi chúng đang ở trong một phòng như vậy.

Mặc dù việc duy trì môi trường phòng vô trùng dường như đắt tiền, nhiều công ty sản xuất các phòng vô trùng đặt trên bàn hay có kích cỡ cho triển lãm và bán với giá chỉ vài ngàn đô la. Một số thiết bị này hoạt động giống như một hộp kín: người vận hành đầu tiên gắn ổ đĩa và bất kỳ dụng cụ cần thiết vào. đóng hộp lại. Sau đó bật hệ thống lọc không khí. Bên trong hộp, một môi trường vô trùng sẽ được duy trì, kỹ thuật viên đứng ở bên ngoài có thể sử dụng các găng tay có sẵn trong hộp để xử lý ổ đĩa.

Ở dạng phòng vô trùng khác, người vận hành đứng tại một cái ghế dài nơi mà một rèm không khí bị ép duy trì môi trường sạch bên trên chiếc ghế này. Kỹ thuật viên có thể vào và ra vùng vô trùng bằng cách đi xuyên qua tấm rèm không khí này. Tấm rèm không khí này rất giống với tấm rèm không khí được sử dụng ở một số cửa hàng và kho để tránh thoát nhiệt trong mùa đông khi lối vào mở.

Bởi vì môi trường sạch để sản xuất rất tốn kém, vài công ty không phải công ty sản xuất ổ đĩa đã trang bị các phòng dạng này để phục vụ cho sửa chữa ổ cứng.