Những kỳ vọng ở đĩa cứng trong tương lai
10:40, 15/09/2011
Tất cả sự phát triển gần đây về ổ lưu trữ trạng thái rắn (SSD) có thể làm bạn nghĩ rằng một ổ đĩa cứng truyền thống sẽ không tồn tại trong thời gian dài ở thế giới công nghệ hiện nay.
Mặc dù vậy, với lợi thế năng lực lưu trữ cao, thiết kế cơ bản vẫn dựa trên ổ RAMAC đầu tiên mà IBM được giới thiệu vào năm 1956 nhưng ổ đĩa cứng truyền thống sẽ có một thiết kế nhỏ hơn đáng kể là những yếu tố giúp tương lai của ổ đĩa cứng truyền thống vẫn sáng.
Chắc chắn, tương lai của ổ đĩa lưu trữ truyền thống có thể được dựa trên một cái gì đó rất nguyên thủy, bởi vì không có gì có thể vượt qua một ổ đĩa cứng truyền thống về dung lượng lưu trữ để đảm bảo cho nhu cầu lưu trữ ngày càng tăng của dữ liệu thế giới hiện đại.
Và trong khi giới hạn vật lý của công nghệ ổ đĩa cứng hiện nay nhanh chóng đạt được về số lượng các bit có thể được lưu trữ trong một inch vuông của ổ đĩa, sẽ không quá lâu để chúng ta nhận được một ổ đĩa dung lượng tính bằng terabyte trông giống như một ổ đĩa mềm như ngày nay. Đó là nhờ một cách mới để nhận được các thông tin trên một đĩa được gọi là ghi từ tính trợ nhiệt.
Các vấn đề cơ bản của một ổ đĩa cứng truyền thống khá đơn giản. Dữ liệu được lưu trữ trên đĩa cứng tròn được làm từ thủy tinh và hỗn hợp gốm, đôi khi nhôm được phủ bởi một lớp mỏng của vật liệu từ tính làm bằng các hỗn hợp khác nhau của niken crom cobalt, tantalum và bạch kim cả trên đỉnh và dưới đáy.
Trong một ổ đĩa dành cho máy tính để bàn, các đĩa cứng có tốc độ quay 7200 rpm (vòng/phút), nó được tăng lên đến 15.000 rpm cho một ổ đĩa trên máy chủ hiệu suất cao và giảm xuống ở mức 5.400 rpm cho việc lưu trữ trên máy tính xách tay nói chung. Điều này có nghĩa rằng rìa ngoài của đĩa được di chuyển vào khoảng 67 mph.
Cả hai bên mặt đĩa đều có khả năng hỗ trợ ghi, vì vậy các ổ đĩa dung lượng cao cho phép đọc/ghi kẹp giữa các lớp đĩa phẳng với một đầu đọc cho mỗi mặt. Những thứ được xếp trên đầu bao gồm 3 yếu tố: hai cuộn dây từ tính để đọc và ghi dữ liệu vào đĩa, trong khi đó bộ phận mang không khí vào ổ đĩa giúp những thứ xếp trên đầu có thể duy trì một khoảng cách ổn định chỉ là một vài nano mét trên bề mặt đĩa.
Ổ đĩa cứng này có thể tiếp tục nhận được những dung lượng lưu trữ lớn hơn. Seagate vừa công bố một gia đình các ổ đĩa có dung lượng 1 TB để có thể lưu trữ đầy đủ các dữ liệu trên mỗi đĩa với kích thước 625 GB cho mỗi inch vuông. Hiện tại dung lượng ổ đĩa cứng đã tăng gấp đôi so với 24 tháng qua, trong khi nếu so sánh với thời kỳ đầu ra mắt của ổ RAMAC thì có thể nói là khác một trời một vực.
Hiện tại và tương lai
Tại thời điểm này, các ổ đĩa làm việc bằng cách sử dụng một kỹ thuật được gọi là “vuông góc với từ trường ghi âm (PMR)”. Cụ thể là các lớp ghi trên một bề mặt đĩa được làm đầy với các hạt phân tử nhỏ bé gọi là “ngũ cốc”. Một bit dữ liệu lưu trữ cần khoảng 100 hạt phân tử này, và thông qua các công nghệ mà người ta đã nhồi nhét được ngày càng nhiều các hạt vào trong một không gian nhỏ hơn.
Trong một đĩa PMR, các hạt ngũ cốc được sắp xếp vuông góc với bề mặt đĩa, do đó chúng có thể dựng đứng và nâng cao mức dung lượng lưu trữ. Trước đó, các công nghệ sắp xếp theo chiều ngang, không thể ép được nhiều hơn các hạt lưu trữ nhằm nâng cao dung lượng, chính điều này khiến công nghệ sắp xếp vuông góc được phổ biến hơn trong nhiều năm qua.
Giới hạn vật lý
Vấn đề đã luôn luôn đeo đẳng các nhà sản xuất ổ đĩa cứng chính là việc có một giới hạn vật lý về số lượng của các hạt mà người dùng có thể thấy phù hợp với một inch vuông trước khi hạt bắt đầu được cung cấp vượt qua nhờ các công nghệ hiện đại. PMR chính là công nghệ giúp tiến sát đến các giới hạn đó.
Để tăng cường năng lực ở mức giá hấp dẫn, một cái gì đó công nghệ cần thiết phải được đưa vào, đó chính là công nghệ “ghi từ tính trợ nhiệt” (HAMR - Heat Assisted Magnetic Recording) mà Seagate phát triển.
Một ban chỉ đạo được gọi là Hiệp hội công nghệ tiên tiến đã được thiết lập bởi Vụ Trang thiết bị ổ đĩa quốc tế và Hiệp hội Vật liệu, bao gồm các đại diện cho tất cả các nhà sản xuất đĩa cứng nhằm sản xuất một lộ trình chung cho việc chuyển sang công nghệ HAMR đã được thành lập.
Nhờ vào một sáng kiến tương tự để giúp quá trình chuyển đổi ổ đĩa cứng từ phương pháp 512 byte của một tập kỷ trước lên đến 4 KB chắc chắn sẽ hiệu quả hơn. Sự chuyển đổi đó cuối cùng đã được hoàn thành trong năm nay, và hy vọng mục tiêu tiếp theo của các ổ đĩa cứng sẽ được đáp ứng một cách nhẹ nhàng.
Nhưng HAMR là những gì? Về cơ bản, các nhà nghiên cứu phát hiện ra vài năm trước đây hiện tượng nóng lên của một bề mặt từ trước khi viết thông tin cho nó có thể tăng độ chính xác và hiệu quả trong các yếu tố sắp xếp đầu tiên của ổ cứng, trong khi công nghệ làm lạnh chúng xuống sẽ cải thiện khả năng cho một đầu đọc dữ liệu trên nó.
Trong tương lai, một tia laser nhỏ có khả năng sẽ được đưa vào trên đầu của ổ đĩa làm nóng lên khu vực đĩa ghi dữ liệu. Khu vực này sau đó nhanh chóng nguội đi để ổ đĩa có thể quay và sẵn sàng cho việc lưu trữ lâu dài cũng như các hoạt động đọc.
Có một vài chi tiết được đưa ra liên quan đến công nghệ mới, chẳng hạn như liệu một điểm laser là tốt hơn so với 10 nanomet, nhờ vào đó mà ổ đĩa có khả năng nhồi nhét gấp mười lần dữ liệu vào cùng với một số lượng không gian mà chúng sử dụng như ngày nay, dĩ nhiên chi phí sẽ tăng thêm một chút.
Giải thích và triển vọng về công nghệ HAMR
Rich Rutledge, Phó Chủ tịch mảng lưu trữ của Western Digital đã nói về công nghệ HAMR mới và làm thế nào để nó có thể hoạt động. Ông từng cho biết: “Các nhà sản xuất đĩa cứng đã thực hiện trình diễn các công nghệ có chức năng liên quan để minh chứng, và mọi công ty đã làm được điều đó để vượt qua công nghệ giới hạn hiện tại”.
Vì vậy, các hãng có thể ngay lập tức đưa công nghệ mới vào phát triển, nhưng tại thời điểm này thì nó không phải là sẵn sàng để đưa vào các ổ đĩa bán ra thị trường, bởi dung lượng lưu trữ ngày nay đang tạm đủ để đáp ứng các yêu cầu hiện tại.
Sẽ chỉ có công nghệ ghi từ tính trợ nhiệt mới có thể giúp các hãng công nghệ làm được những điều này, nhưng hy vọng sẽ không còn quá xa. Các ổ đĩa đầu tiên sử dụng công nghệ ghi từ tính trợ nhiệt có thể sẽ được xuất hiện trong vòng 2 năm tới đây.
Tiến Thiều
