Учёные из Института хранения данных при сингапурском Агентстве по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) провели моделирование работы жёстких дисков существующих типов при бóльших плотностях записи. Выяснилось, что запись информации на одиночном намагниченном микрозерне винчестера (вместо группы микрозёрен) не только не ухудшит надёжность хранения информации, но даже повысит её, при этом, понятно, резко увеличив объём винчестера.

Исследователи во главе с Мелиссой Чуа (Melissa Chua) задались целью продемонстрировать пределы возможностей жёстких дисков, создаваемых по современным технологиям.

Сегодня намагниченная поверхность, служащая для хранения информации в жёстких дисках, состоит из множества соседствующих нанометровых зёрен. Так повелось с самого начала производства винчестеров. Со временем плотность записи росла, и сейчас область, соответствующая минимальной единице записи, по размерам соответствует всего нескольким зёрнам, а не миллионам, как когда-то.

Рис. 1. Полвека винчестеры остаются основой хранения информации в компьютерной индустрии. На сколько ещё их хватит? (Фото Reed Kaestner / Corbis).

Г-жа Чуа и коллеги использовали в работе как аналитическую модель записи и считывания информации с такого носителя, так и статистическую. Обычно эти подходы не применяются вместе. Аналитический метод менее трудоёмок, поскольку работает с упрощённым описанием магнитных полей в нанозёрнах в целом, предполагая однородность их реакции. Точно так же он обходится и со считывающей головкой винчестера.

Статистическая же модель симулирует взаимодействие магнитного поля с каждым нанозерном в отдельности.

Сравнив результаты обеих моделей для плотности записи, превышающей нынешнюю десятикратно, исследователи обнаружили, что

уже при существующем оборудовании даже с увеличением ёмкости до 150 гигабит на квадратный миллиметр надёжность записи и считывания не только не снизится, но даже, согласно расчётам, возрастёт.

Столь неожиданный, казалось бы, эффект связан с тем, что при малом количестве зёрен в намагниченной области однородность характера их взаимодействия с магнитным полем нарушается с более высокой вероятностью, чем у единичного нанозерна, что может привести к сбоям.

В то же время при записи и считывании с единичного нанозерна его свойства изменяются с меньшей вероятностью, чем у небольшой группы таких зёрен, каждое из которых по отдельности может повлиять на надёжность работы и тем снизить показатели всего минимального блока записи.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале IEEE Transactions on Magnetics.