Что такое черепичная магнитная запись SMR (Shingled Magnetic Recording), в чем отличие от CMR (PMR)?

При черепичной магнитной записи (SMR) на жесткий диск дорожки размещаются друг над другом, подобно черепице на крыше. Это позволяет повысить плотность записи. Увеличивается количество дорожек на дюйм (TPI). При перпендикулярной магнитной записи (PMR), используемой в большинстве современных дисков, данные размещаются на параллельных дорожках. Увеличение TPI путем уменьшения расстояния между дорожками благодаря технологии SMR открывает огромный простор для роста емкости жестких дисков. Конечный продукт физически выглядит и ведет себя как обычный жесткий диск с PMR, но при этом имеет большую емкость.

Проблемы с масштабированием PMR (CMR)

Инженеры сталкиваются с трудностями увеличения ёмкости жестких дисков, выполненных по технологии CMR (PMR), из-за физических ограничений в процессе записи. При росте плотности записи уменьшается размер битов на поверхности дисковой пластины. Для поддержания приемлемого соотношения сигнал/шум при чтении производители должны уменьшать магнитные элементы на поверхности носителя. Энергия, необходимая для изменения состояния бита, снижается, поэтому бит может самопроизвольно изменить состояние под действием тепла, что приведет к потере записанной на накопитель информации. Для повышения уровня энергии, необходимой для изменения состояния бита, подбираются материалы с большим значением коэрцитивности, то есть способности удержания магнетизма у постоянных магнитов. Таким образом снижается риск изменения состояния каждого бита, то есть сохраняется информация. Однако при увеличении плотности записи уменьшается и головка диска. Чем головка меньше, тем с меньшей энергией она воздействует на каждый бит, поэтому при постоянном увеличении плотности записи в определенный момент энергии головки оказалось недостаточно для записи на диск.

Влияние SMR

Технология SMR решает проблему без уменьшения размеров записывающей головки. На самом деле в SMR дисках ее делают даже больше, чем в накопителях PMR. Чем больше записывающая головка диска, тем эффективнее она воздействует на биты без снижения надежности хранения и читаемости данных.

Изображения ниже помогут понять разницу между PMR и SMR. Как уже говорилось, дорожки на дисках с PMR расположены параллельно друг другу:

SMR-дорожки частично перекрывают друг друга. При этом записывающая головка имеет ту же ширину что и PMR, а читающая – немного меньше.

Большая ширина записывающей головки дает не только преимущества. При записи широкая головка перезаписывает данные на соседних с изменяемой дорожках, поэтому для надежного хранения необходима перезапись данных до конца пластины. Чтобы избежать лишней перезаписи, дорожки SMR дисков объединяются в небольшие группы, называемые лентами. Благодаря такому объединению при изменении данных необходимо переписать не весь диск, а только несколько сгруппированных в ленту дорожек.

Подведём итоги.

Технология SMR - способ увеличения емкости жесткого диска за счет более рационального использования площади дисковой пластины. Все изменения связаны только с внутренним устройством дисков. Использование дисков с SMR не требует модернизации интерфейса и форм-фактора накопителей, поэтому переход на новую технологию пройдет незаметно для пользователя. Недостатком является небольшое, по сравнению с традиционными дисками PMR, падение скорости записи.