Зазор между головкой и поверхностью диска составляет единицы нанометров (в современных дисках головка «плавает» над поверхностью на высоте в 2 нм). Резервные кластеры

Для увеличения срока службы диска на каждой дорожке могут присутствовать дополнительные резервные кластеры. Если в каком-либо кластере возникает неисправимая ошибка, то этот кластер может быть подменён резервным кластером. Данные, хранившиеся в нём, при этом могут быть потеряны или восстановлены при помощи кодов с исправлением ошибок, а ёмкость диска останется прежней. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая — в процессе эксплуатации. Границы зон, количество кластеров на дорожке для каждой зоны и таблицы переназначения кластеров хранятся в постоянном запоминающем устройстве блока электроники.

Зонирование

В современных НМЖД количество информации на дорожках не является постоянной величиной. Дорожки сгруппированы в несколько зон. Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество кластеров. Однако, на дорожках внешних зон кластеров больше, чем на дорожках внутренних. Это позволяет, используя большую длину внешних дорожек, добиться более равномерной плотности записи, увеличивая ёмкость пластины при той же технологии производства.

10.3. Адресация данных

Минимальной адресуемой областью данных на носителе является кластер. Между кластерами на дорожке существует межкластерные промежутки.

Для определения положения каждого кластера, во-первых, на дорожке должна иметься некая начальная отмет­ка, а во-вторых, каким-либо образом должны быть помечены начало и конец каждого кластера. Эти требования реализуются дополнением каждого блока полезной информации некоторой служебной ин­формацией, которая нужна только схемам управления устройством и недоступна пользователю.

На заре развития НМЖД, когда их емкости составляли единицы и десятки миллионов байт, в качестве стандарта был принят размер кластера в 512 байт. При совершенствовании технологии НМЖД их емкости увеличились сначала до единиц Г=10⁹ байт, а в настоящее время до единиц Т=10¹² байт. Поддержка размера кластера 512 байт стала неэффективной как с точки зрения использования полезной площади поверхности пластины НМЖД, так и с точки зрения затрат файловой системы. В современных НМЖД минимальный размер кластера составляет 4К байт.

Существует 2 основных способа адресации кластеров на диске: цилиндр-головка-кластер (cylinder-head-sector, CHS) и линейная адресация блоков (linear block addressing, LBA).

Адресация CHS (номер цилиндра, номер головки, номер кластера) предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число кластеров. В современных компьютерах этот способ адресации не используется.

При способе адресации LBA адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса – номера кластера в общем массиве доступных кластеров НМЖД. Необходимость LBA была вызвана, в частности, появлением дисков больших объёмов, которые нельзя было полностью использовать с помощью старых схем адресации.

10.4. Технологии чтения и записи данных

Для считывания данных в современных НМЖД используются магниторезистивные головки. В них изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряжённости магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

При использовании метода продольной записи разряды (биты) информации записывались с помощью головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивала домены. При этом вектор намагниченности домена расположен продольно, то есть параллельно поверхности диска. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от направления намагниченности.

При использовании данного метода максимально достижимая плотность записи составляла около 23*10⁹ бит/см². К 2010 году этот метод был практически вытеснен методом перпендикулярной записи.

При использовании метода перпендикулярной записи разряды (биты) информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи одного разряда. Плотность перпендикулярной записи у НМЖД по состоянию на 2009 год составляла 400*10⁹ бит/дюйм² (62*10⁹ бит/см²). Теоретический предел этой технологии записи составляет примерно 10¹² бит на квадратный дюйм (или 154*10⁹ бит/см²).

При использовании перспективного метода тепловой магнитной записи используется точечный подогрев пластины диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как поверхность пластины охлаждается, намагниченность «закрепляется». По состоянию на 2009 год плотность записи составляла 150*10⁹ бит/см². Специалисты фирмы Hitachi называют предел для этой технологии в (2,3−3,1)*10¹² бит/см², специалисты фирмы Seagate Technology — 7,75*10¹² бит/см².