ハードドライブがどのように大量の情報を保存するのか

要約

この記事では、ハードドライブが小さなスペースに大量の情報を保存する方法について探求します。微小な磁化した金属粒子と磁気パターンの使用、および空中密度を増加させ、データ損失を防止するために使用される技術について説明します。

ハードドライブの背後にある技術

すべてのハードドライブの中心には、高速回転するディスクのスタックがあり、各表面には記録ヘッドが飛びます。各ディスクは、微小な磁化した金属粒子のフィルムでコーティングされており、データはこれらの小さな粒子のグループによって形成された磁気パターンとして記録されます。各グループでは、すべての粒子の磁化が2つの可能な状態のうちの1つに整列しており、それぞれ0と1に対応しています。データは、電磁石を通して供給される電気的な電流にビットの文字列を変換することでディスクに書き込まれます。この磁石は、金属粒子の磁化の方向を変えるのに十分な強さの磁場を生成します。この情報がディスクに書き込まれたら、ドライブは磁気リーダーを使用して有用な形式に戻します。

空中密度の増加

各ビットはディスクの物理的な領域に書き込まれなければならないため、エンジニアは常にディスクの空中密度、つまり1平方インチあたりに詰め込むことができるビット数を増やすことを目指しています。現代のハードドライブの空中密度は約600ギガビット/平方インチであり、IBMの最初のハードドライブから300億倍以上も大きくなっています。このストレージ容量の増加には、薄膜リソグラフィプロセス、磁気干渉のノイズを除去する数学的アルゴリズム、およびヘッドの熱膨張制御など、複数の革新が必要でした。

データ損失の防止

100ギガビット/平方インチ程度で、磁気粒子をさらに縮小するか、密集させることは、スーパーパラ磁性効果と呼ばれる新しいリスクを引き起こしました。科学者たちは、記録の方向を縦方向から垂直方向に変えることで、空中密度が1テラビット/平方インチに近づくことを可能にしました。最近では、熱支援磁気記録を介して潜在的な制限がさらに増加しました。これにより、より熱的に安定した記録媒体が使用され、レーザーで特定のスポットを加熱してデータを書き込むことができるようになりました。