Магнитная головка представляет собой сложную конструкцию, состоящую из множества деталей, которые настолько малы, что изготавливаются методом фотолитографии так же, как и микросхемы, и находятся на торце слайдера. Элементы чтения и записи – это интерфейс между магнитной поверхностью, на которой хранятся данные, и электронными компонентами. Головка конвертирует биты в магнитные импульсы для формирования магнитных доменов на треках при записи и, наоборот, магнитные импульсы от проходящих под головкой магнитных доменов в электрический сигнал при чтении. В ранних накопителях использовалась индуктивные головки, которые производили чтение и запись.
С началом использования магниторезистивной технологии головки чтения и записи пришлось разделить. Магниторезистивный датчик — элемент чтения изменяет свое сопротивление в зависимости от направления магнитного поля домена. При переходе от домена прямого (по ходу движения) к обратному уменьшается сопротивление магниторезистивного элемента, чему соответствует положительный перепад напряжения. При переходе обратного домена к следующему прямому домену уменьшается сопротивление магниторезистивного элемента, чему соответствует отрицательный перепад напряжения.
При прохождении импульса тока через элемент записи в одном направлении получается прямой домен, а в обратном направлении получается обратный домен. Протяженность домена зависит от длительности импульса.
Головки подключены проводниками к микросхеме головок. Элемент чтения подключен к усилителю чтения, головка записи подключена к усилителю записи. Иногда происходит так, что выходит из строя элемент записи либо усилитель записи, при этом элемент чтения остается исправным. Такой жесткий диск будет читать информацию, но не будет давать ее записать. Обычно при этом накопитель не выдает ошибок, так как одновременное считывание и запись информации невозможны из-за того, что магнитное поле, создаваемое головкой записи, приводит к невозможности различить домены элементом чтения. Накопитель не выполняет чтение сразу после записи секторов, так как это более чем в два раза уменьшит скорость записи данных. В практике восстановления информации довольно часто встречаются случаи неверной записи информации накопителем либо не записи ее совсем. После того как сектор неверно записан, он не может быть прочитан и образуется программный BAD-сектор, но стоит сектор записать верно, как он начинает правильно считываться. Именно по этой причине подобные BAD-сектора получили название «программных».
Чем меньше размеры элементов чтения/записи, тем более точно нужно настраивать адаптивные параметры. В зависимости от различных параметров сигнал с головки может
«расплываться» или совсем исчезать. Сравнить эту ситуацию можно с чтением мелкого текста через увеличительное стекло (линзу). Если текст находится далеко от точки фокуса, то мы не можем его читать, хотя очертания букв или слов будут видны. Это зависит от того, насколько ближе или дальше от точки фокуса мы поместим текст. Если буквы крупные, то их видно и вне точки фокуса. Такое происходит с сервосекторами, так как они существенно крупнее, чем у секторов с данными. Если продолжить аналогию, то данные в старых накопителях были написаны «крупными» буквами, что не требовало очень точной настройки нашего гипотетического увеличительного стекла. Современные накопители имеют «буквы» значительно меньших размеров, чем раньше, и, чтобы их прочитать, требуется очень тонкая настройка головки чтении/записи.
Уменьшение размера головки все больше сказывается на их взаимозаменяемости. Поэтому если при исправной магнитной поверхности (нет повреждений и слой не размагничен) у накопителей до 10Гб практически всегда получалось заменить блок головок с первой попытки, то на жестких дисках большей емкости все чаще приходится подбирать подходящие головки, а иногда не получается подобрать вовсе.
На рисунке выше сравниваются конфигурации элементов чтения и записи для обычных (LMR) и перпендикулярных (PMR) жестких дисков. При записи PMR наличие магнитного мягкого подслоя обеспечивает отражение магнитного поля создаваемого элементом записи, что позволяет намагничивать слой вертикально при перемещении головки.
Статья подготовлена по материалам ACELab