Способы записи информации на винчестер, головки чтения-записи
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
си и для операций чтения - и это логично, ведь данные головки одновременно являются и головками чтения, и головками записи. А вот в MR-головке рабочих зазоров два - каждый для своей операции. В MR-головках у считывающего узла зазор должен быть меньшим (для увеличения разрешающей способности), а у записывающего - более широким (для более глубокого проникновения магнитного потока в рабочий слой носителя). Поэтому записывающая головка создает более широкие дорожки, чем это необходимо для считывающей MR-головки. Таким образом, при считывании не захватываются шумы с соседних дорожек, что, несомненно, повышает привлекательность использования MR-головок в накопителях.
Кроме того, стоит отметить, что между головками чтения и записи и поверхностью диска также получаются разные зазоры. Головка чтения оказывается на большем расстоянии от поверхности диска, чем головка записи, поэтому чувствительность MR-сенсора имеет весьма большое значение для уверенного приемам сигнала от магнитного домена. Разность зазоров чтения и записи обусловлена наклонным положением слайдера головки.
Магниторезистивная головка имеет сложную, многослойную структуру, а основой головки является железо-никелевый сплав (NiFe), который и является датчиком магнитного поля, на выходе которого формируется электрический сигнал при прохождении под головкой намагниченного участка.
В железо-никелевом сенсоре течет постоянный ток, но в момент прохождения под головкой магнитного домена, магнитное поле искажает траекторию электронов сенсора, что приводит к изменению сопротивления железо-никелевой пластины. В результате, величина тока в магнитном сенсоре возрастает, или, наоборот, уменьшается, в зависимости от направления магнитного поля.головки используются в большинстве накопителей емкость от 1 Гбайт до 30 Гбайт.
Гигантские магниторезистивные головки:
Гигантские магниторезистивные головки (Giant Magnitoresistive - GMR) начали применяться в накопителях в конце девяностых годов (например, IBM впервые выпустила диск с GMR-головкой в декабре 1997 года). Эти головки пришли на смену (A) MR-головкам, и имеют практически такой же основный принцип функционирования, однако в конструкции GMR-головок имеются некоторые изменения, значительно повышающие их чувствительность и уменьшающие габариты головок. Термин гигантские (Giant) относится не к размерам головок (их размеры, как раз, наоборот значительно уменьшились), а характеризует принцип, положенный в основу функционирования головки - гигантский магниторезистивный эффект, который был независимо открыт сразу двумя ученными: Питером Грюнбергом и Альбертом Фертом в конце 80-х годов двадцатого века. Суть их открытия заключается в том, что в тонких слоях самых различных материалов наблюдается очень большое изменение сопротивления, когда на эти вещества воздействует сильное магнитное поле.
Free Layer (свободный слой) - это чувствительный слой, изготовленный из железо-никелевого сплава. Именно этот слой осуществляет непосредственное считывание информации с диска. Принцип функционирования этого слоя полностью аналогичен принципу работы MR-головки чтения, который был рассмотрен ранее. Однако в отличие от MR-сенсоров в слое Free Layer формируется импульс значительно большей амплитуды, т.е. GMR-сенсор является более чувствительным (этому способствует магнитное воздействие от Pinned Layer).
Spacer (разделительный слой) - это изолирующий слой, предназначенный для разделения двух магнитных слоев: Free Layer и Pinned Layer, имеющих различную магнитную ориентацию. Обычно, для этого слоя используют такой немагнитный материал, как медь.
Pinned Layer (укрепляющий слой, пин-слой) - это слой с фиксированной магнитной ориентацией, который изготавливается обычно из кобальта. Магнитная ориентация этого слоя закрепляется воздействием следующего слоя - Exchange Layer.
Exchange Layer (передающий, обменный слой) - слой с фиксированной магнитной ориентацией, выполненный из антиферромагнитного материала, обычно из сплава железа и марганца (MnFe). Функцией этого слоя является укрепление и фиксация магнитной ориентации слоя Pinned Layer.
Принцип действия GMR-сенсора выглядит следующим образом. Через пин-слой протекает постоянный ток, и этому току GMR-сенсор создает некоторое сопротивление. Когда под головкой пролетает магнитный домен с поляризацией, условно обозначаемой как 1, электроны свободного слоя приобретают такой же спин, что и электроны пин-слоя. Это приводит к значительному уменьшению сопротивления пин-слоя и общему увеличению тока головки, т.е. формируется положительный импульс тока.
Когда же под головкой пролетает домен с обратной магнитной поляризацией, условно обозначаемой, как 0, электроны свободного слоя меняют свой спин на противоположный, т.е. теперь электроны пин-слоя и свободного слоя имеют разное направление. Это приводит к резкому увеличению сопротивления пин-слоя и уменьшению тока GMR-головки, т.е. приводит к формированию отрицательного импульса тока (рис. 17). Так как спин электронов свободного слоя изменяет свое направление, GMR-головки часто называют еще головками с вращающимся спином - Spin Valve или SV-GMR.головки превосходят по своим параметрам MR-головки в несколько раз. Так, например, самые современные MR-головки изменяли свое сопротивление при переходе от одной магнитной поляризации к другой на 2%, в то время как GMR-головки изменяют свое сопротивление на величину порядка 5-8%. Это означает, что GMR-головки могут улавливать более слабые сигналы, что ве