Co to jest PMR (Perpendicular Magnetic Recording)?

PMR (Perpendicular Magnetic Recording), znane również jako CMR (Conventional Magnetic Recording), to technologia zapisu danych stosowana w dyskach twardych, która polega na ustawieniu magnetyzacji bitów prostopadle do powierzchni talerza dysku. Dzięki tej innowacji możliwe stało się znaczne zwiększenie gęstości zapisu danych, pozwalając producentom HDD tworzyć dyski o coraz większych pojemnościach bez zwiększania ich fizycznych rozmiarów. PMR zastąpiła wcześniejszą technologię zapisu - LMR (Longitudinal Magnetic Recording), w której bity były ustawione równolegle do powierzchni talerza.

Technologia PMR została po raz pierwszy wprowadzona na rynek w 2005 roku przez firmę Toshiba, a następnie zaadaptowana przez innych producentów dysków twardych, w tym Seagate i Western Digital. Przez wiele lat była standardem w segmencie konsumenckim i serwerowym, zapewniając niezawodność oraz rozsądny stosunek ceny do pojemności.

Jak działa technologia PMR?

W zapisie PMR bity danych są ustawione pionowo względem powierzchni talerza. Takie podejście pozwala na większe upakowanie danych - w jednej ścieżce zapisywanych jest więcej bitów - skutkuje to wyższą gęstością powierzchniową i większą pojemnością dysku. Istotnym elementem działania PMR jest wykorzystanie specjalnej warstwy podkładowej (tzw. soft magnetic underlayer), która umożliwia zamknięcie obwodu pola magnetycznego emitowanego przez głowicę zapisu.

W praktyce proces zapisu wygląda następująco:

1. Głowica zapisująca generuje pole magnetyczne, które ustawia bity pionowo.
2. Pole to jest wzmacniane przez podkładkę ferromagnetyczną, zapewniając precyzyjne zapisanie bitów.
3. Odczyt danych odbywa się za pomocą innej głowicy, która wykrywa zmiany pola magnetycznego.

Takie rozwiązanie pozwala na zwiększenie liczby ścieżek zapisu na cal (TPI - tracks per inch) oraz ilości bitów na ścieżce (BPI - bits per inch), razem skutkując wyższą gęstością danych (areal density).

Zalety technologii PMR

Poniżej przedstawiono najważniejsze zalety, które sprawiają, że dyski oparte na PMR są chętnie wykorzystywane zarówno w zastosowaniach domowych, jak i profesjonalnych:

• Zwiększona pojemność dysków - PMR umożliwia gęstsze zapisywanie danych, przekładając się na pojemności rzędu kilku terabajtów na pojedynczym talerzu;
• Dłuższa żywotność danych - ułożenie bitów pionowo i zastosowanie wyższej koercji magnetycznej poprawiają odporność na przypadkowe rozmagnesowanie, sprzyjając długoterminowemu przechowywaniu danych;
• Zgodność z infrastrukturą - dDyski PMR są w pełni kompatybilne z systemami operacyjnymi, macierzami RAID, NAS-ami oraz serwerami - bez konieczności stosowania specjalnych sterowników.
• Stabilna prędkość zapisu - w przeciwieństwie do SMR, technologia PMR zapewnia jednolitą i przewidywalną prędkość zapisu oraz odczytu danych.

Zastosowania technologii PMR

Dyski twarde oparte na technologii PMR znajdują zastosowanie w wielu środowiskach:

• Komputery osobiste i laptopy - zwiększona pojemność przy zachowaniu dobrej wydajności sprawia, że PMR nadal jest wybierane do komputerów domowych.
• Serwery i centra danych - w wielu rozwiązaniach serwerowych, gdzie liczy się pojemność i niezawodność, PMR zapewnia optymalne parametry.
• Systemy NAS - dyski NAS-owe oparte na PMR dobrze radzą sobie z intensywnym ruchem plików, działaniem systemów backupu i współdzielonym dostępem.
• Monitoring i rejestratory wideo - długotrwały zapis danych wideo z kamer wymaga stabilnego zapisu, PMR to zapewnia.

PMR a inne technologie zapisu

Wraz z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi pojemności, na rynku pojawiły się inne technologie zapisu:

• SMR (Shingled Magnetic Recording) - ścieżki zapisu nakładają się na siebie jak dachówki, zwiększając pojemność, ale znacząco spowalnia to zapis, szczególnie przy losowym dostępie do danych.
• HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) - technologia nagrzewa obszar talerza laserem przed zapisaniem bitu, umożliwiając jeszcze większe zagęszczenie bitów. Jednak jej wdrożenie wymaga zaawansowanej konstrukcji głowic i materiałów talerza.
• MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording) - podobna do HAMR, ale zamiast ciepła używa mikrofal w celu destabilizacji miejsca zapisu.

Na tle tych nowoczesnych, ale wciąż drogich i nie do końca dopracowanych technologii, PMR pozostaje sprawdzonym rozwiązaniem.

Jak rozpoznać dysk PMR?

Producenci dysków twardych często nie podają jednoznacznie informacji o zastosowanej technologii zapisu danych w swoich produktach może utrudniać użytkownikom świadomy wybór dysku odpowiedniego do konkretnych zastosowań. Pomimo tego istnieje kilka skutecznych metod, które pozwalają ustalić, czy dany model wykorzystuje technologię PMR (Conventional Magnetic Recording) czy inną, na przykład SMR (Shingled Magnetic Recording).

Pierwszym i najpewniejszym źródłem informacji jest specyfikacja techniczna dostępna na oficjalnej stronie producenta lub bezpośrednio na etykiecie samego dysku. Producenci często zamieszczają tam szczegółowe dane dotyczące konstrukcji i technologii zapisu, choć nie zawsze wprost opisują rodzaj zastosowanego nagrywania magnetycznego. Warto zatem dokładnie przejrzeć dokumentację, instrukcje czy też karty produktu, szukając słów takich jak "PMR", "CMR", "Conventional Magnetic Recording" lub "Shingled Magnetic Recording".

Drugim źródłem są bazy wiedzy renomowanych producentów urządzeń NAS, takich jak Synology czy QNAP. Firmy te regularnie aktualizują listy kompatybilnych modeli dysków twardych rekomendowanych do pracy w ich systemach. W takich bazach można znaleźć wskazówki, które modele wykorzystują technologię PMR. Jest to szczególnie istotne, ponieważ dyski PMR lepiej radzą sobie w środowiskach wielozadaniowych i przy intensywnym zapisie, charakterystycznym dla zastosowań NAS.

Trzecią metodą jest analiza testów, recenzji oraz opinii użytkowników publikowanych na portalach branżowych, forach technologicznych czy w mediach specjalistycznych. Recenzenci często wykonują szczegółowe testy wydajności i analizują parametry dysków, umożliwiając zidentyfikować technologię zapisu na podstawie obserwowanych zachowań - na przykład stabilności prędkości zapisu czy opóźnień przy dużym obciążeniu. Użytkownicy z kolei dzielą się własnymi doświadczeniami, dając dodatkową perspektywę na rzeczywistą efektywność i charakterystykę dysków.

PMR a wydajność dysku twardego

Chociaż prędkość dysków zależy też od innych czynników (np. liczby talerzy, prędkości obrotowej czy wielkości cache), technologia PMR pozytywnie wpływa na przewidywalność pracy dysku:

• Brak spowolnień przy intensywnym zapisie - w odróżnieniu od SMR, PMR nie wymaga nadpisywania nakładających się ścieżek - oznacza to brak konieczności wykonywania czasochłonnych operacji konsolidacyjnych podczas zapisu dużych lub losowych porcji danych;
• Stabilność parametrów IOPS - PMR oferuje bardziej spójne wartości IOPS (Input/Output Operations Per Second) – ma to znaczenie w zastosowaniach serwerowych, gdzie równomierna wydajność operacji wejścia-wyjścia wpływa na czas odpowiedzi aplikacji i systemów baz danych;
• Lepsze przystosowanie do środowisk wielozadaniowych - w przypadku równoległych operacji zapisu i odczytu - np. w maszynach wirtualnych, NAS-ach z wieloma użytkownikami czy systemach backupu - PMR nie wykazuje istotnych wahań wydajności. Zapis odbywa się bez potrzeby reorganizacji danych, minimalizując opóźnienia.

W efekcie PMR jest zalecane do środowisk, w których wymagana jest niezawodność i przewidywalność operacyjna: macierze RAID (RAID 5, RAID 6, RAID 10), systemy plików o dużej intensywności zapisu (np. ZFS, Btrfs), rozwiązania do przechowywania kopii zapasowych oraz systemy z dużym udziałem maszyn wirtualnych. Przewidywalność wydajności zapewnia lepsze planowanie obciążenia serwerów i stabilność działania usług.

Podsumowanie

Technologia PMR (Perpendicular Magnetic Recording) była przełomem w historii dysków twardych. Dzięki prostopadłemu ustawieniu bitów możliwe było znaczne zwiększenie gęstości zapisu i tym samym – pojemności dysków. Mimo pojawienia się bardziej zaawansowanych technologii, takich jak SMR, HAMR czy MAMR, PMR wciąż pozostaje sprawdzonym i niezawodnym wyborem. Jest optymalnym rozwiązaniem tam, gdzie liczy się równowaga pomiędzy pojemnością, wydajnością i trwałością.

Opracowano na podstawie

1. KB.Synology.com (n.d.). PMR i SMR – różnice w dyskach twardych. Data odczytu: 12.08.2025, z https://kb.synology.com/pl-pl/DSM/tutorial/PMR_SMR_hard_disk_drives
2. CKZIUMragowo.pl (n.d.). Perpendicular Magnetic Recording. Data odczytu: 12.08.2025, z https://ckziumragowo.pl/technik-informatyk/utk/hd/Perpendicular-Magnetic-Recording
3. DataCare.com.pl (n.d.). Różnice między technologiami PMR i SMR w dyskach twardych. Data odczytu 12.08.2025, z https://datacare.com.pl/roznice-miedzy-technologiami-pmr-i-smr-w-dyskach-twardych/