Как работает жёсткий диск? — Канават Сенанан
-
0:07 - 0:10Представьте самолёт, летающий на высоте
одного миллиметра над землёй -
0:10 - 0:14и делающий один оборот
вокруг Земли за 25 секунд, -
0:14 - 0:17в то же время считая каждую травинку.
-
0:17 - 0:20Теперь представьте, что всё это
поместилось у вас на ладони, -
0:20 - 0:24и вы полýчите аналог
современного жёсткого диска — -
0:24 - 0:28устройства, способного хранить больше
информации, чем ваша районная библиотека. -
0:28 - 0:32Но как столько информации помещается
на таком маленьком пространстве? -
0:32 - 0:37Внутри каждого жёсткого диска
есть блок быстро вращающихся дисков -
0:37 - 0:40с записывающими головками,
передвигающимися над их поверхностью. -
0:40 - 0:42Каждый из дисков покрыт
-
0:42 - 0:46плёнкой из микроскопических
намагниченных металлических ячеек, -
0:46 - 0:50где ваши данные хранятся
в непривычном для вас виде. -
0:50 - 0:53Они записаны как магнитная структура,
-
0:53 - 0:55состоящая из групп этих маленьких ячеек.
-
0:55 - 0:58В каждой группе,
также известной как «бит», -
0:58 - 1:01все ячейки намагничены
-
1:01 - 1:03в одном из двух возможных состояний,
-
1:03 - 1:06соответствующих нулю или единице.
-
1:06 - 1:09Данные записываются на диск
-
1:09 - 1:12путём конвертирования битовых цепочек
в электрический ток, -
1:12 - 1:15проходящий через электромагнит.
-
1:15 - 1:18Этот магнит создаёт поле
достаточно сильное, -
1:18 - 1:21чтобы изменить направление
намагниченности металлических частиц. -
1:21 - 1:24Для извлечения с жёсткого диска
записанной информации -
1:24 - 1:29используется магнитный считыватель.
-
1:29 - 1:33Это напоминает то, как игла патефона
переводит записанную дорожку в музыку. -
1:33 - 1:38Но как же можно получить столько
информации лишь из нулей и единиц? -
1:38 - 1:40Нужно поместить их в большом
количестве в одном месте. -
1:40 - 1:45Например, одна буква записывается
при помощи одного байта или восьми битов, -
1:45 - 1:48а ваше фото в среднем
занимает несколько мегабайт, -
1:48 - 1:51где каждый состоит из 8 миллионов битов.
-
1:51 - 1:55Так как каждый бит занимает определённое
физическое пространство на диске, -
1:55 - 1:59мы всегда стремимся увеличить
плотность дискового пространства, -
1:59 - 2:04иными словами, количество битов, которые
могут поместиться на квадратном дюйме. -
2:04 - 2:09Сейчас плотность записи составляет
порядка 600 Гбит на кв. дюйм, -
2:09 - 2:15что в 300 миллионов раз больше, чем
на первом жёстком диске IBM 1957 года. -
2:15 - 2:18Это поразительное увеличение
объёма памяти было достигнуто -
2:18 - 2:21не только путём уменьшения размера
составных частей диска, -
2:21 - 2:23но и благодаря множеству
инновационных разработок. -
2:23 - 2:26Технология получения тонких плёнок
-
2:26 - 2:30позволяет инженерам уменьшать
считыватель и записывающее устройство. -
2:30 - 2:33Несмотря на свой размер,
считыватель стал более чувствительным -
2:33 - 2:39благодаря новым открытиям в области
магнитных и квантовых свойств материи. -
2:39 - 2:43Биты можно расположить более компактно
благодаря математическим алгоритмам -
2:43 - 2:47фильтрации шумов от магнитных помех
-
2:47 - 2:51и подбора подходящей последовательности
для битов из каждого считываемого сигнала. -
2:51 - 2:54Контроль теплового расширения
считывающей головки -
2:54 - 2:58при помощи нагрева магнитного
записывающего устройства -
2:58 - 3:03не позволяет ей подниматься более чем на
пять нанометров над поверхностью диска — -
3:03 - 3:06это примерная ширина двух цепочек ДНК.
-
3:06 - 3:10На протяжении последних десятилетий
экспоненциальный рост возможностей -
3:10 - 3:13компьютерного хранилища
и вычислительной мощности -
3:13 - 3:15происходил по закону Мура,
-
3:15 - 3:18который в 1975 году предсказал,
-
3:18 - 3:23что плотность записываемой информации
будет удваиваться каждые два года. -
3:23 - 3:26Но при плотности примерно
100 Гбит на кв. дюйм -
3:26 - 3:30дальнейшее уменьшение магнитных ячеек
или их сближение -
3:30 - 3:34вызывает новый риск — суперпарамагнетизм.
-
3:34 - 3:38Когда объём намагниченной ячейки
слишком мал, -
3:38 - 3:41её намагниченность может быть легко
нарушена тепловой энергией, -
3:41 - 3:44что может привести биты
к непреднамеренному переключению -
3:44 - 3:46и последующей потере информации.
-
3:47 - 3:51Учёные справились с этим
ограничением удивительно просто: -
3:51 - 3:55они изменили направление записи информации
с вертикального на перпендикулярное -
3:55 - 4:01и достигли плотности записи на диск,
равной 1 Тбит на кв. дюйм. -
4:01 - 4:05А недавно потенциальный лимит
вырос ещё больше -
4:05 - 4:07благодаря термомагнитной записи.
-
4:07 - 4:11Она использует ещё более
термостабильный носитель, -
4:11 - 4:15чьё магнитное сопротивление
временно сокращается -
4:15 - 4:18путём нагрева определённого
участка лазерным лучом, -
4:18 - 4:20позволяя запись информации.
-
4:20 - 4:23И пока для таких дисков пока ещё
существуют лишь прототипы, -
4:23 - 4:28у учёных уже есть идеи
потенциальных разработок: -
4:28 - 4:31структурированный носитель данных,
-
4:31 - 4:35биты в котором располагаются
в отдельных наноструктурах, -
4:35 - 4:40что может позволить увеличить
плотность записи до 20 Тбит на кв. дюйм -
4:40 - 4:42или даже больше!
-
4:42 - 4:46Итак, благодаря совместным усилиям
нескольких поколений инженеров, -
4:46 - 4:50материаловедов и квантовых физиков,
-
4:50 - 4:53это устройство невероятной
мощности и точности -
4:53 - 4:56может поместиться на вашей ладони.
- Title:
- Как работает жёсткий диск? — Канават Сенанан
- Speaker:
- Kanawat Senanan
- Description:
-
Посмотреть полную версию урока: http://ed.ted.com/lessons/how-do-hard-drives-work-kanawat-senanan
Современный жёсткий диск может запросто хранить бoльшее количество информации, чем ваша районная библиотека. Но как же он хранит так много информации на таком маленьком пространстве? Kанават Сенанан рассказывает о поколениях инженеров, материаловедов и квантовых физиков, которые повлияли на создание невероятно мощного и точного устройства.
Урок — Kaнават Сенанан, анимация — TED-Ed.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:12
Anna Kotova approved Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Anna Kotova edited Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Anna Kotova edited Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Anna Kotova edited Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Retired user accepted Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Retired user edited Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Retired user edited Russian subtitles for How do hard drives work? | ||
Retired user edited Russian subtitles for How do hard drives work? |