[chocolatenoir]

Ứng dụng GMR trong đĩa Cứng

Nguyên tắc lưu trữ và tính tóan của máy tính dựa hòan tòan trên hẹ nhị phân (binary system) với hai chữ số 0 và 1. Phần nhỏ nhất trong đơn vị tính tóan và lưu trữ của máy tính là là bit, mang một trong hai trị số, hoặc 0 hoặc 1. Người ta hay dùng đơn vị byte gồm 8 bits và các bội số của byte như kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB), terabyte (TB), ...Có thể phân ra làm hai loại thiết bị lưu trữ là loại volatile sẽ mất hết dữ kiện khi điện bị cắt và loại non-volatine dữ liệu có thể tồn tại mà không cần dòng điện.

+ Đặc trưng của loại volatile là RAM (random access memory) là loại bộ nhớ hoạt động (working memory) của máy tính nơi chứa những dữ kiện nhị phân (bits) liên quan đến những lệnh đang tiến hành. RAM được thiết kế để được đọc và ghi cực kỳ nhanh và các Bit được lưu trữ trong RAM nhờ tác dụng điện trên những transistors và capacitors (tụ diện). Ngoài RAM thì bên trong của CPU (Central Processing Unit) còn có hai loại bộ nhớ trung gian là Register và Cache.
+ Đặc trưng của loại non-volatile là Đĩa cứng (dư liệu được ghi bằng từ), CD và DVD (dữ liệu đuợc khắc tia laser) và Flash memory/Memory stick (dữ liệu đuợc ghi bằng điện).

Đĩa cứng (hard-disk) là thiết bị lưu trữ phổ biến nhất hiện nay. Về cấu tạo thi bề mặt của đĩa cứng được phủ bằng một chất dễ từ hóa. Tại mỗi điểm nhỏ trên đĩa, từ tính có thể ở một trong hai trạng thái, hoặc ứng với 0 hoặc ứng với 1, biểu thị cho một bit. Việc tạo từ (ghi), và nhận ra từ tính (đọc) tại mỗi điểm trên bề mặt được thực hiện bởi một Đầu đọc-ghi (read-and-write head) nằm trên một cánh tay truyền động (actuator arm). Nhờ cánh tay này mà đầu đọc-viết có thể di chuyển từ tâm đĩa ra ngoài để từ đó có thể đọc hay ghi tại mọi điểm trên mặt khi đĩa quay.

Trong suốt quá trình phát triển trên 50 năm đĩa cứng liên tục được cải tiến đọc, ghi nhanh hơn, chứa được ngày càng nhiều bits hơn mà thể tích và khối lượng không thay đổi. Ổ đĩa cứng đầu tiên do hãng IBM chế tạo năm 1956 gồm 50 đĩa từ có đường kính 24 inches (61 cm), mỗi đĩa có hai mặt từ và quay 1200 vòng/phút. Toàn bộ hệ thống nặng cỡ một tấn và có kích thước gần bằng hai cái tủ lạnh lớn có sức chứa khoảng 4.5 MB (megabytes). Năm 2007 hãng Hitachi đã cho ra đời một ổ đĩa cứng gồm 5 đĩa mỏng, đường kính 3.5 inches (8.89 cm) có sức chứa 1 Terabyte (1TB = 106 MB) và tương lai gần sẽ là ổ đĩa chỉ gồm 1 đĩa duy nhất mà vẫn có sức chứa cỡ 1TB.

Sự tiến bộ không ngừng này dựa trên hai hướng cải tiến :

Hướng 1 : Trên cùng một diện tích bề mặt vật liệu muốn chứa được nhiều bits hơn thì phải chế tạo các điểm từ A tương ứng nhỏ đi (cũng có nghĩa là tăng gấp bội mật độ của điểm từ trên đĩa). Việc chia nhỏ và chế tạo các điểm từ hóa A tương đối dễ. . Việc GHI (tức từ hóa) mỗi điểm A cũng không khó. Tuy nhiên khi kích thước điểm từ A càng nhỏ thì từ trường của mỗi điểm tạo ra càng yếu và do đó không thể ĐỌC được bằng hiện tượng cảm ứng điện từ.

Chính ở đây mà hiện tượng GMR ta có thể nhận ra những biến đổi cực nhỏ của từ trường nhờ vào sự biến đổi cực lớn của điện trở. Đầu đọc-ghi được chia làm làm hai bộ phận riêng rẽ : một đọc, một ghi đặt gần nhau. Đầu GHI vẫn là NAM CHÂM và họat động dựa vào nguyên tắc cũ. Nhưng đầu đọc sẽ cấu tạo bởi các màng kim loại mỏng có cấu trúc như Fert và Grünberg đã phát minh.
T

Hướng 2 : Phần cơ học được cải tiến để đĩa có thể quay càng nhanh (lượng dữ liệu đọc, ghi nhiều hơn). Các đĩa cứng mới nhất hiện có vận tốc quay từ 7200 đến 10,000 vòng/phút và lượng dữ kiện đọc ghi lên tới 80 megabyte /giây (trong laptop do các vấn đề về pin nên nhà sản xuất thuờng mặc định dùng loại 5400 vòng/phút). Ở vận tốc quay rất lớn như vậy, để có thể đọc, ghi chính xác trên từng điểm nhỏ, hệ thống đầu đọc-ghi được thiết kế để "bay" sát mặt đĩa và cách bề mặt một lớp đệm không khí mỏng cỡ 10 - 20nm!