ハードドライブはどのようにして多くの情報を保存するのか？

要約

このブログ投稿は、ハードドライブがどのようにして小さなスペースに膨大な情報を保存するのかについて、詳細な説明を提供します。ハードドライブの背後にある技術、つまり、各表面に飛行する記録ヘッドを備えたディスクが、微小な磁化金属粒子の膜でコーティングされ、グループ化された微小な粒子によって作成された磁気パターンの形でデータを保存することができる方法について説明します。また、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、そして記録方向を縦方向から垂直方向に変更するなど、保存できるデータの密度を増やすために使用される技術も紹介します。ブログ投稿は、熱支援磁気記録やビットパターンメディアなど、データストレージの密度をさらに高めるための方法を常に見つけ出している科学者たちについても議論しています。

ハードドライブはどのように情報を保存するのか？
ビットはどのようにディスクに書き込まれるのか？
ディスクからデータを取得するにはどうすればよいのか？
多数のビットを小さな領域に詰め込むにはどうすればよいのか？
データ密度を増やすための制限は何か？
科学者たちはこれらの制限をどのように解決したか？
データ密度を増やすための次の可能性のあるトリックは何か？

ハードドライブはどのように情報を保存するのか？

ハードドライブの中心には、各表面に飛行する記録ヘッドが備わった高速回転ディスクのスタックがあります。各ディスクには、データを保存する基盤となる微小な磁化金属粒子の膜がコーティングされています。データは認識可能な形式で存在するのではなく、ビットとして知られるこれらの微小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。

ビットはどのようにディスクに書き込まれるのか？

データは、電磁石を介して送られる電気信号にビットの文字列を変換することによって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い磁場を生成します。情報がディスクに書き込まれた後、ドライブは磁気リーダーを使用して、音楽を再生するフォノグラフの針がレコードの溝を翻訳するのと同じように、データを有用な形式に戻します。

ディスクからデータを取得するにはどうすればよいのか？

磁気リーダーは、ディスクが回転している間に表面をスキャンし、磁気パターンを元のデータに変換します。データは、ディスクの高速回転により、迅速に取得することができます。

多数のビットを小さな領域に詰め込むにはどうすればよいのか？

文字は1バイトまたは8ビットで表され、平均的な写真は数メガバイトを占有します。それぞれのビットは物理的な領域に書き込まれなければならないため、ディスクの空中密度は常に増加しています。空中密度とは、1平方インチに詰め込むことができるビットの数のことです。現代のハードドライブの空中密度は、1956年のIBMの最初のハードドライブのものよりも300億倍も高い、約600ギガビット/平方インチです。

エンジニアは、ディスクの空中密度を増やすために、複数の技術を利用しています。薄膜リソグラフィプロセスと呼ばれる技術により、リーダーとライターヘッドを縮小し、1平方インチあた