رأس القراءة والكتابة للقرص

الموسوعة الحرة
رأس وذراع القرص الصلب على قرص
صورة مجهرية لرأس قرص صلب. يبلغ حجم الحافة الأمامية حوالي 0.3 × 1.2  مم. الجزء الوظيفي من الرأس هو الهيكل الدائري البرتقالي في المنتصف. لاحظ أيضًا أسلاك التوصيل الملحومة بنقاط مطلية بالذهب.
رأس القراءة والكتابة لـقرص صلب بسعة 3  تيرابايت تم تصنيعه عام 2013. المكون المستطيل الداكن هو المنزلق وهوطولها 1.25  مم . يتحرك سطح القرص الدوار أمام الرأس من اليمين إلى اليسار.

رأس القراءة والكتابة هو الجزء الصغير من محرك الأقراص الذي يتحرك فوق قرص القرص ويحول المجال المغناطيسي للقرص إلى تيار كهربائي (لقراءة القرص) أو العكس، يحول التيار الكهربائي إلى مجال مغناطيسي (لكتابة القرص). [ 1 ] وقد شهدت هذه الرؤوس العديد من التغييرات على مر السنين.

في القرص الصلب، تتحرك رؤوس القراءة والكتابة فوق سطح القرص بمسافة لا تتجاوز 3 نانومترات . وقد انخفض ارتفاع الحركة مع كل جيل جديد من التكنولوجيا لتمكين كثافة تخزين أعلى . يُتحكم في ارتفاع حركة الرأس من خلال تصميم محمل هوائي محفور على السطح المواجه للقرص للمنزلق . يتمثل دور المحمل الهوائي في الحفاظ على ارتفاع ثابت لحركة الرأس فوق سطح القرص. صُممت المحامل الهوائية بعناية للحفاظ على نفس الارتفاع عبر القرص بأكمله، على الرغم من اختلاف السرعات تبعًا لبُعد الرأس عن مركز القرص. [ 2 ] إذا اصطدم الرأس بسطح القرص، فقد يؤدي ذلك إلى تلفه بشكل كارثي . غالبًا ما تكون الرؤوس مطلية بطبقة من الكربون الشبيه بالماس . [ 3 ]

رؤوس حثية

تستخدم الرؤوس الاستقرائية نفس العنصر للقراءة والكتابة.

رأس تقليدي

كانت رؤوس التسجيل في البداية مشابهة لرؤوس أجهزة التسجيل الشريطية ، وهي عبارة عن أجهزة بسيطة مصنوعة من قطعة صغيرة على شكل حرف C من مادة مغناطيسية عالية، مثل البرمالوي أو الفريت، ملفوفة في سلك رفيع. عند الكتابة، يتم تنشيط السلك، فيتشكل مجال مغناطيسي قوي في فجوة حرف C، ويتمغنط سطح التسجيل المجاور للفجوة. عند القراءة، تدور المادة الممغنطة أمام الرؤوس، ويركز قلب الفريت المجال، ويتولد تيار كهربائي في السلك. يكون المجال في الفجوة قويًا جدًا وضيقًا نسبيًا، وتساوي هذه الفجوة تقريبًا سمك المادة المغناطيسية على سطح التسجيل. تحدد الفجوة الحد الأدنى لحجم المنطقة المسجلة على القرص. رؤوس الفريت كبيرة الحجم، وتكتب بيانات كبيرة نسبيًا. كما يجب أن تكون بعيدة نسبيًا عن السطح، مما يتطلب مجالات مغناطيسية أقوى ورؤوسًا أكبر. [ 4 ]

رؤوس اللحام المعدني داخل الفجوة (MIG)

رؤوس اللحام المعدنية داخل الفجوة ( MIG ) هي رؤوس من الفريت تحتوي على قطعة معدنية صغيرة في فجوة الرأس تعمل على تركيز المجال الكهربائي. وهذا يسمح بقراءة وكتابة العناصر الصغيرة. وقد تم استبدال رؤوس اللحام المعدنية داخل الفجوة برؤوس الأغشية الرقيقة.

رؤوس الأغشية الرقيقة

ظهرت تقنية الأغشية الرقيقة لأول مرة عام 1979 في محرك الأقراص IBM 3370 ، وهي تستخدم تقنيات الطباعة الضوئية المشابهة لتلك المستخدمة في أشباه الموصلات لتصنيع رؤوس محركات الأقراص الصلبة. في ذلك الوقت، تميزت هذه الرؤوس بصغر حجمها ودقتها العالية مقارنةً بالرؤوس المصنوعة من الفريت المستخدمة آنذاك؛ إذ كانت متشابهة معها إلكترونيًا وتعتمد على نفس المبادئ الفيزيائية. تم بناء طبقات رقيقة من مواد مغناطيسية (نيكل-حديد) وعازلة، بالإضافة إلى أسلاك نحاسية ملفوفة، على ركائز خزفية، ثم تم فصلها فعليًا إلى رؤوس قراءة/كتابة فردية مدمجة مع محاملها الهوائية، مما أدى إلى خفض تكلفة التصنيع لكل وحدة بشكل ملحوظ. [ 5 ] كانت رؤوس الأغشية الرقيقة أصغر بكثير من رؤوس اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (MIG)، مما سمح باستخدام ميزات تسجيل أصغر. وقد أتاحت هذه الرؤوس لمحركات الأقراص مقاس 3.5 بوصة الوصول إلى سعات تخزين تبلغ 4 جيجابايت عام 1995. وكانت هندسة فجوة الرأس حلاً وسطًا بين ما هو الأنسب للقراءة وما هو الأنسب للكتابة. [ 4 ]  

رؤوس المقاومة المغناطيسية (رؤوس MR)

تمثلت الخطوة التالية في تحسين تصميم رؤوس القراءة والكتابة في فصل عنصر الكتابة عن عنصر القراءة، مما أتاح استخدام عنصر رقيق للكتابة وعنصر رقيق منفصل للقراءة. يعتمد عنصر القراءة المنفصل على تأثير المقاومة المغناطيسية (MR) الذي يُغير مقاومة المادة بوجود مجال مغناطيسي. تتميز رؤوس MR هذه بقدرتها على قراءة الخصائص المغناطيسية الصغيرة بدقة عالية، ولكنها لا تُستخدم لتوليد المجال القوي اللازم للكتابة. يُستخدم مصطلح AMR (المقاومة المغناطيسية غير المتناحية) لتمييزها عن التحسينات اللاحقة في تقنية MR، مثل GMR ( المقاومة المغناطيسية العملاقة ) و TMR (المقاومة المغناطيسية النفقية).

يُعدّ الانتقال إلى وسائط التسجيل المغناطيسي العمودي ( PMR ) ذا آثار كبيرة على عملية الكتابة وعنصر الكتابة في بنية الرأس، ولكن بدرجة أقل على مستشعر قراءة الرنين المغناطيسي في بنية الرأس. [ 6 ]

رؤساء AMR

أدى إدخال رأس AMR في عام 1990 بواسطة IBM [ 7 ] إلى فترة من الزيادات السريعة في الكثافة السطحية بنحو 100٪ سنويًا.

رؤساء GMR

في عام 1997، بدأت رؤوس المقاومة المغناطيسية العملاقة (GMR) تحل محل رؤوس المقاومة المغناطيسية المتباينة (AMR). [ 7 ]

منذ تسعينيات القرن الماضي، أُجريت العديد من الدراسات حول تأثيرات المقاومة المغناطيسية الهائلة (CMR)، والتي قد تسمح بزيادة أكبر في الكثافة. ولكن حتى الآن لم تُفضِ إلى تطبيقات عملية لأنها تتطلب درجات حرارة منخفضة وأحجام معدات كبيرة. [ 8 ] [ 9 ]

رؤوس TMR

في عام 2004، طرحت شركة سيجيت أولى محركات الأقراص التي تستخدم رؤوس النفق المغناطيسي ( TMR ) [ 7 ]، مما أتاح إنتاج محركات بسعة 400 جيجابايت بثلاثة أقراص. وقد تميزت رؤوس TMR من سيجيت بملفات تسخين مجهرية مدمجة للتحكم في شكل منطقة المحول في الرأس أثناء التشغيل. ويمكن تفعيل السخان قبل بدء عملية الكتابة لضمان قرب قطب الكتابة من القرص والوسط. يُحسّن هذا من انتقالات المغناطيسية المكتوبة من خلال ضمان تشبع مجال الكتابة في الرأس للوسط المغناطيسي للقرص بشكل كامل. ويمكن استخدام نفس أسلوب التفعيل الحراري لتقليل المسافة مؤقتًا بين الوسط القرصي ومستشعر القراءة أثناء عملية القراءة، مما يُحسّن قوة الإشارة ودقتها. وبحلول منتصف عام 2006، بدأت شركات تصنيع أخرى في استخدام أساليب مماثلة في منتجاتها.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مي، سي.؛ دانيال، إريك د. (1996). تقنية التسجيل المغناطيسي . نيويورك: ماكجرو هيل. ص  7.1. ISBN 978-0-07-041276-7.
  2. ↑ "مقدمة في محركات الأقراص الصلبة: التخزين المغناطيسي" . موقع تومز هاردوير . 31 أغسطس 2011. تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2021 .
  3. ↑ غوتو، ياسويوكي؛ ناكامورا، نوريكازو؛ ميزوتاني، أكيو؛ تشيبا، هيروشي؛ واتانابي، كيجي (14 يوليو 2005). "تقنيات واجهة رأس القرص لتحقيق كثافة تسجيل عالية وموثوقية" (ملف PDF) . مجلة فوجيتسو العلمية والتقنية . 42 : 113-121 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19 يوليو 2025.
  4. 1 2 "تصاميم رؤوس القراءة/الكتابة: الفريت، والمعدن في الفجوة، والأغشية الرقيقة - أساسيات محركات الأقراص الصلبة: التخزين المغناطيسي" . تومز هاردوير . 30 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2019 .
  5. ↑ "1979: تقديم رؤوس الأغشية الرقيقة للأقراص الكبيرة" . متحف تاريخ الحاسوب . 2 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 19 يونيو 2019 .
  6. ↑ إيواساكي، شون-إيتشي (فبراير 2009). "التسجيل المغناطيسي العمودي - تطويره وتحقيقه -" . وقائع الأكاديمية اليابانية. السلسلة ب، العلوم الفيزيائية والبيولوجية . 85 (2): 37-54 . Bibcode : 2009PJAB...85...37I . doi : 10.2183 / pjab.85.37 . ISSN 0386-2208 . PMC 3524294. PMID 19212097 .   
  7. ١ ٢ ٣ كريستوفر هـ. باجوريك (نوفمبر ٢٠١٤). "رؤوس المقاومة المغناطيسية (MR) وأقدم محركات الأقراص القائمة على رؤوس المقاومة المغناطيسية: سو ميل وكورسير" (ملف PDF) . متحف تاريخ الحاسوب، ماونتن فيو، كاليفورنيا . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٠ ديسمبر ٢٠١٥. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٥ سبتمبر ٢٠١٥ .
  8. ↑ "الكيميائيون يستكشفون مواد جديدة بإمكانيات محركات الأقراص الصلبة من الجيل التالي" . أخبار جامعة أبردين . 27 يناير 2014.
  9. ↑ داغوتو، إلبو (14 مارس 2013). "مقدمة موجزة عن المقاومة المغناطيسية العملاقة (GMR)". فصل الطور على المستوى النانوي والمقاومة المغناطيسية الهائلة: فيزياء المنجنيتات والمركبات ذات الصلة . سلسلة سبرينغر في علوم الحالة الصلبة. المجلد 136. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. الصفحات 395-396 . doi : 10.1007/978-3-662-05244-0_21 . ISBN   9783662052440.