How do hard drives work? - Kanawat Senanan

Traducător: Razvan Cimpoia Corector: Adrian Dobroiu

Închipuie-ți un avion care zboară la 1 mm de sol,

Imagine an airplane flying one millimeter above the ground

and circling the Earth once every 25 seconds

înconjurând Pământul o dată la fiecare 25 de secunde,

while counting every blade of grass.

în timp ce numără fiecare fir de iarbă.

Shrink all that down so that it fits in the palm of your hand,

Dacă micșorezi totul cât să-ți încapă în palmă

and you'd have something equivalent to a modern hard drive,

obții echivalentul unui hard-disc modern,

an object that can likely hold more information than your local library.

un obiect care ar putea stoca mai multe date decât biblioteca orașului.

So how does it store so much information in such a small space?

Dar cum stochează el atâta informație într-un volum așa mic?

At the heart of every hard drive is a stack of high-speed spinning discs

Orice hard-disc conține un teanc de discuri care se rotesc rapid,

with a recording head flying over each surface.

cu un cap magnetic deasupra fiecărei suprafețe.

Each disc is coated with a film of microscopic magnetised metal grains,

Fiecare disc e placat cu un film de granule metalice microscopice magnetizate

and your data doesn't live there in a form you can recognize.

și datele tale nu stau acolo într-o formă pe care o poți recunoaște.

Instead, it is recorded as a magnetic pattern

În schimb sunt înregistrate ca o structură magnetică

formed by groups of those tiny grains.

formată de grupuri de granule.

In each group, also known as a bit,

În fiecare grup, numit și bit,

all of the grains have their magnetization's aligned

toate granulele au aceeași magnetizare,

in one of two possible states,

într-una din cele două stări posibile,

which correspond to zeroes and ones.

care corespund lui 0 sau 1.

Data is written onto the disc

Datele sunt scrise pe disc

by converting strings of bits into electrical current

convertind șirurile de biți într-un curent electric

fed through an electromagnet.

care trece printr-un electromagnet.

This magnet generates a field strong enough to change the direction

Magnetul generează un câmp

suficient de puternic pentru a schimba magnetizarea granulelor de metal.

of the metal grain's magnetization.

Once this information is written onto the disc,

Odată ce informația e scrisă pe disc,

the drive uses a magnetic reader to turn it back into a useful form,

drive-ul folosește un cititor magnetic pentru a o readuce într-o formă utilă,

much like a phonograph needle translates a record's grooves into music.

tot așa cum acul fonografului traduce șanțurile unui disc în muzică.

But how can you get so much information out of just zeroes and ones?

Dar cum poți obține atâta informație numai din șiruri de 0 și 1?

Well, by putting lots of them together.

Ei bine, combinând mulți la un loc.

For example, a letter is represented in one byte, or eight bits,

De exemplu, o literă e reprezentată printr-un octet, sau 8 biți,

and your average photo takes up several megabytes,

iar o fotografie obișnuită ocupă câțiva megaocteți,

each of which is 8 million bits.

fiecare având 8 milioane de biți.

Because each bit must be written onto a physical area of the disc,

Deoarece fiecare bit trebuie stocat pe o porțiune din suprafața discului,

we're always seeking to increase the disc's areal density,

tot timpul încercăm să mărim densitatea biților pe disc,

or how many bits can be squeezed into one square inch.

sau câți biți se pot înghesui pe 1 cm².

The areal density of a modern hard drive is about 600 gigabits per square inch,

Densitatea unui hard-disc modern e de circa 100 gigabiți pe cm²,

300 million times greater than that of IBM's first hard drive from 1957.

de 300 milioane de ori mai mare decât primul hard-disc, produs de IBM în 1957.

This amazing advance in storage capacity

Saltul uriaș al capacității de stocare

wasn't just a matter of making everything smaller,

nu s-a redus doar la a face totul mai mic,

but involved multiple innovations.

ci a presupus mai multe inovații.

A technique called the thin film lithography process

O tehnică numită litografie pe film subțire

allowed engineers to shrink the reader and writer.

le-a permis inginerilor să micșoreze capetele de citire și scriere.

And despite its size, the reader became more sensitive

Deși mic, capul de citire a devenit mai sensibil

by taking advantage of new discoveries in magnetic and quantum properties of matter.

în urma descoperirii de noi proprietăți magnetice și cuantice ale materiei.

Bits could also be packed closer together thanks to mathematical algorithms

Biții pot fi grupați mai strâns folosind algoritmii matematici

that filter out noise from magnetic interference,

care elimină zgomotele produse de interferența magnetică

and find the most likely bit sequences from each chunk of read-back signal.

și găsesc cele mai probabile secvențe de biți din fiecare pachet de semnale.

And thermal expansion control of the head,

Controlul expansiunii termice a capului,

enabled by placing a heater under the magnetic writer,

obținut cu un încălzitor pus sub capul magnetic de scriere,

allowed it to fly less than five nanometers above the disc's surface,

i-a permis să stea la mai puțin de 5 nm deasupra suprafeței discului,

about the width of two strands of DNA.

cam cât grosimea a două șiruri de ADN.

For the past several decades,

În ultimele câteva decenii

the exponential growth in computer storage capacity and processing power

creșterea exponențială în capacitatea de stocare și procesare a calculatorului

has followed a pattern known as Moore's Law,

a urmat un model cunoscut ca „legea lui Moore”,

which, in 1975, predicted that information density would double every two years.

care a prezis în 1975 că densitatea informației se va dubla la fiecare 2 ani.

But at around 100 gigabits per square inch,

Dar pe la 15 gigabiți pe cm²

shrinking the magnetic grains further or cramming them closer together

încercarea de a micșora sau a înghesui și mai mult granulele magnetice

posed a new risk called the superparamagnetic effect.

s-a lovit de un nou risc numit efectul superparamagnetic.

When a magnetic grain volume is too small,

Când volumul unei granule magnetice e prea mic,

its magnetization is easily disturbed by heat energy

magnetizarea acesteia e ușor afectată de energia termică

and can cause bits to switch unintentionally,

și face biții să-și schimbe accidental starea,

leading to data loss.

ducând la pierderea datelor.

Scientists resolved this limitation in a remarkably simple way:

Oamenii de știință au rezolvat limitarea într-un mod remarcabil de simplu:

by changing the direction of recording from longitudinal to perpendicular,

schimbând direcția înregistrării din longitudinală în perpendiculară,

allowing areal density to approach one terabit per square inch.

ceea ce a permis densității să se apropie de 0,15 terabiți pe cm².

Recently, the potential limit has been increased yet again

Recent, limita potențială a crescut din nou

through heat assisted magnetic recording.

prin înregistrare magnetică asistată de căldură.

This uses an even more thermally stable recording medium,

Aceasta folosește pentru înregistrare un mediu mai stabil termic,

whose magnetic resistance is momentarily reduced

a cărui rezistență magnetică e redusă temporar

by heating up a particular spot with a laser

prin încălzirea locului cu un laser,

and allowing data to be written.

permițând scrierea datelor.

And while those drives are currently in the prototype stage,

Astfel de hard-discuri sunt încă în stadiul de prototip,

scientists already have the next potential trick up their sleeves:

dar cercetătorii au pregătit deja următoarea soluție:

bit-patterned media,

mediul structurat pe biți,

where bit locations are arranged in separate, nano-sized structures,

la care zonele biților sunt dispuse în structuri nanometrice separate,

potentially allowing for areal densities of twenty terabits per square inch

permițând teoretic densități de 3 terabiți pe cm²

or more.

sau mai mult.

So it's thanks to the combined efforts of generations of engineers,

Așadar, datorită eforturilor combinate ale generațiilor de ingineri

material scientists,

și de specialiști în materiale și în fizică cuantică,

and quantum physicists

that this tool of incredible power and precision

această unealtă incredibil de puternică și precisă

can spin in the palm of your hand.

se poate învârti în palma ta.