De fleste nye operativsystemer (OS) har blitt utviklet til å fungere effektivt med AF-harddiskstasjoner (Advanced Format) som støtter 512-emulering (512e). AF 512e-harddiskstasjoner kan tilby enestående ytelse i forhold til de eldre sektorstasjonsmodellene med 512 byte når de blir riktig konfigurert med vertsfilsystemet. Til PC-bruk blir vertsfilsystemet hovedsakelig definert av operativsystemet som er installert på datamaskinen.

Toshiba AF-hvitbok

Du finner mer informasjon om Advanced Format her.

Toshiba presenterte DTR-teknologien (Discrete Track Recording) i september 2007.
DTR er en ny banebrytende lagringsteknologi som øker kapasiteten til lagringsmedier som brukes i PRM-harddisker med opptil 50 prosent. Ved hjelp av denne teknologien vil derfor særlig HDD-ene med liten formfaktor, 1,8- og 2,5-tommers, løftes til et nytt nivå med økt kapasitet.
HDD-er med liten formfaktor brukes nå i blant annet bærbare PC-er, alle typer bærbare multimediespillere, digitale videokameraer og til og med navigeringssystemer i biler. Dette markedet opplever stor etterspørsel etter større datakapasitet.

I DTR-teknologien skilles parallelle dataspor på HDD-mediet ved at riller/spor risses inn (såkalte grooves). På denne måten reduseres signalinterferens mellom nærliggende dataspor, som fører til bedre signalkvalitet og at datasporene kan legges tettere. Sporene kan også gjøres smalere, slik at det blir plass til flere av dem på disken. Dette gir mulighet for lagringstetthet på opptil 516 Mb per mm2 (333 Gb per kvadrattomme).

Teknologien brukes også på servomønsteret, som er tilleggsinformasjon på harddisken og utgjør en viktig del av lese-/skrivehodets posisjoneringssystem.

DTR-teknologien er basert på forskning utført av New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) i Japan.

Toshiba forventes å lede an i bransjen når det gjelder masseproduksjon av harddiskstasjoner med integrert DTR-teknologi. Ifølge den aktuelle planen starter masseproduksjon av DTR-stasjoner i løpet av 2009.

Tradisjonelt sett har Toshibas HDD-er hatt spindelmotorer med kulelager. Disse kulelagrene er metallkuler som er dekket av et tynt fettlag. Feil på kulene og i lagrene (som kulene roterer i) kan føre til tilfeldige vibrasjoner som kan forårsake problemer (økt "Non-Repeatable Run Out" - NRRO) for servosystemet. I tillegg blir kulelagrene nedslitt etter lang tids bruk, særlig hvis de utsettes for harde støt. Et symptom på denne slitasjen er at spindelmotoren bråker mer og lese-/skriveytelsen reduseres.

En løsning på disse problemene er å bruke spindelmotorer med FDB (Fluid Dynamic Bearing), et væskedynamisk lager. FDB-motorer bruker smøreolje i stedet for metallkulelagre til å skille rotoren og statoren.
Fordeler med å bruke en FDB-motor:

• Reduserer NRRO kraftig slik at servoytelsen forbedres. Dette gir mulighet for høyere områdetetthet.
• Forbedret driftssikkerhet uten metallkulelager.
• Mindre støy uten metallkulelager.
• Forbedret støtytelse når enheten ikke er i bruk.

Bærbare PC-er er utviklet for å øke mobiliteten. En harddiskstasjon med liten formfaktor, som f.eks. 2,5"- og 1,8"-harddisk, er en av PC-ens hovedkomponenter og er derfor utsatt for de samme risikoene som selve PC-en: støt, vibrasjon og – enda alvorligere – påvirkingen etter et fall.

En av de verste skadene som kan oppstå i harddiskstasjonen, er den såkalte "hoveddiskinterferensen" (HDI), som ganske enkelt er et sammenstøt mellom harddiskens mest følsomme deler: lese-/skrivehodet og overflaten på lagringsmediet. I sammenstøtet er det ikke bare hodene som skades, men også viktige data som er lagret på harddisken kan gå tapt eller skades. HDI forårsakes for det meste av støtpåvirkninger, f.eks. når en bærbar PC mistes i bakken.

Toshiba Storage Products Division har utviklet en effektiv teknologi til å forhindre skader som skyldes støtpåvirkninger etter et fritt fall. Prinsippet er like enkelt som det er effektivt: Når man måler hastigheten ved et fall, trekkes lese-/skrivehodene tilbake fra deres posisjon over mediet og låses i en sikker posisjon. Med andre ord: Stasjonen får betydelig høyere støtbestandighet.

Teknologien er dog mer komplisert. En sensor med tre akser, en såkalt "lineær laveffektakselerasjonsmåler", måler akselerasjonsverdien, som under normale forhold er ca. 1 G. Når harddiskstasjonen faller, endres denne verdien til ca. 0 G. Sensoren registrerer denne overgangsfasen fra 1 G til 0 G, og trekker lese-/skrivehodene tilbake fra mediet slik at HDI forhindres.

Akselerasjonsmåleren er så rask, at et fall fra bare 10 centimeters høyde, registreres og lese- og skrivehodene blir låst i en sikker posisjon. Med andre ord tar hele prosessen med å måle endringen i G-kraften og trekke tilbake og sikre hodene, mindre enn 150 millisekunder.

Toshibas harddiskstasjoner med Free Fall Sensor-teknologi er det foretrukne valget for mobile lagringsenheter.

HAMR er et akronym for Heat-Assisted Magnetic Recording.

Det er fremtidens teknologi for innspilling på harddisker, som gir muligheter for enda høyere områdetetthet på harddiskmedier enn de områdetetthetene som er oppnådd ved hjelp av PMR (Perpendicular Magnetic Recording).

Med HAMR lagres data magnetisk på et spesielt stabilt lagringsmedium etter at det nøyaktige stedet, der databitene skal lagres, er varmet opp ved hjelp av laserens varme. Når mediet er varmet opp, er det enklere å skrive data på det og en rask kjøleprosess etter skriving stabiliserer de databitene som er skrevet på mediet.
Disse mediematerialene kan lagre biter enkeltvis på et mye mindre område uten at de begrenses av den "superparamagnetiske effekten". Det er den samme effekten som begrenser områdetettheten på plater som brukes i konvensjonelle harddiskstasjoner med LMR (Longitudinal Magnetic Recording).
Den eneste ulempen er at de må varmes opp for å bruke endringene i magnetisk retning.

HAMR blir ikke implementert i vanlige HDD-produkter før 2010 og områdetettheter på 50 terabit pr. kvadrattomme er sannsynligvis ikke mulig før i 2020 eller senere. Overgangen fra PMR til HAMR starter muligvis i 2010.

Produktutvalget for harddisklagring er enormt og blir stadig større. Flere og flere forbrukerprodukter krever økt lagringskapasitet for å oppfylle moderne krav. Produktserien som støttes av Toshibas lagringsteknologi, utvides for å oppfylle dette behovet. Toshiba var først ute med å lansere HDD-er (Hard Disk Drives) med LIF-kontakter (Low Insertion Force). Det nye LIF SATA-grensesnittet bruker et 10 % mindre minne i forhold til standard 1,8-tommers stasjoner som bruker små SATA-kontakter. Denne kontakten med mindre minnebruk gjør at Toshiba-produkter er best egnet til å oppfylle kravene fra  store produsenter av mobile enheter, for eksempel bærbare PC-er, digitale videokameraer og mediespillere.

                    ZIFF HDD                                                   LIF HDD

I dagens moderne databehandlingssystemer er støtte for fleroppgavekjøring og flerbrukermiljøer et grunnleggende krav.  Vi har ofte flere aktiviteter i gang samtidig, f.eks. se film, spille musikk, sjekke e-post, surfe på nettet og noen ganger deler vi felles systemressurser med andre brukere.  

NCQ (Native Command Queuing) er en teknologi som er utviklet til å øke ytelsen og påliteligheten til SATA HDD-er under spesielt arbeidskrevende forhold, ved at HDD-en kan optimalisere rekkefølgen de mottatte lese- og skrivekommandoene utføres i. Dette kan forbedre effektiviteten av HDD-kommandobehandlingen, og dermed reduseres den mekaniske arbeidsmengden samtidig som stasjonens  totale ytelse øker. Uten NCQ ville HDD-en  fullført hver lese- og skrivekommando  i den rekkefølgen  de ble mottatt, noe som svekker effektiviteten og ytelsen.

Hovedfordelene med NCQ:

• Ideell for fleroppgavekjøring og flerbrukermiljøer
• Fungerer i alle systemer der vertskontrollere støtter SATA NCQ-funksjonen, inkludert stasjonære PC-er, arbeidsstasjoner, digitale medieinnholdsservere og registreringsservere, i tillegg til PC-er og bærbare PC-er med høy ytelse
• Gir 100 % bakoverkompatibilitet med systemer som ikke støtter NCQ
• Gir lagringsenheten muligheten til å endre kommandorekkefølgen for å øke ytelseseffektiviteten i dataoverføringene
• Forbedrer søketidsytelsen for HDD-er, og gir SSD-er (solid state drives) tilgang til den lagrede kommandokøen for å kunne øke ytelsen

NCQ brukes ofte til å øke ytelsen på spesielt arbeidsutsatte servere og arbeidsstasjoner med høy ytelse. Teknologien brukes også til å optimalisere PC-ytelsen i operasjoner, for eksempel filkopiering og systemoppstart.

Konvensjonelle harddiskstasjoner bruker "Longitudinal Magnetic Recording" (LMR – langsgående magnetisk lagringsteknologi) til å lagre data på en magnetisk disk som mikroskopiske magnetbiter justert ved siden av hverandre. Selv om fremskritt i magnetiske lag stadig forbedrer datainnspillingstetthetene på HDD-er, støter de magnetiske bitene seg stadig fra hverandre på grunn av at de ikke står på linje.

Hvis man presser sammen stadig flere biter på en disk, vil det til slutt føre til at trengselen reduserer kvaliteten på de lagrede bitene, fordi bitene begynner å påvirke hverandre (mekanisk kobling). I verste fall begynner de å velte: De påvirkede bitene mister retningen og dataene er tapt. Dette kalles "superparamagnetisk effekt". Dette problemet fører raskt til begrensninger på lagringskapasiteter.

Løsningen på problemet kalles "Perpendicular Magnetic Recording" (PMR – vertikal lagringsteknologi) der magnetbitene ikke står på linje, men ordnes vertikalt. Hvis de magnetiske bitene organiseres på høykant, forsterker den vertikale lagringen den magnetiske koblingen mellom biter som står ved siden av hverandre. Dette gir mer stabile og høyere innspillingstettheter og forbedret lagringskapasitet. Ved hjelp av PMR kan harddiskkapasiteten økes opptil 10 ganger. På grunn av økt datatetthet økes også dataoverføringshastigheten sammenlignet med HDD-er som bruker LMR-teknologien.

En av de tekniske utfordringene ved utviklingen av PMR var det faktum at PMR-mediets fysiske egenskaper krever et mye smalere mellomrom mellom lese-/skrivehodet og mediet for å kunne lese og skrive data.

Professor Shun'ichi Iwasaki fra Tohoku Institute of Technology i Japan bestemte allerede i 1976 at det var mulig å øke datamediets områdetetthet ved å organisere magnetbitene vertikalt mot rotasjonsretningen i stedet for horisontalt.

ARV-teknologi (Anti-Rotational Vibration) er utviklet av Toshiba for å takle påvirkningen av systemvibrasjon på Toshibas harddiskstasjoner (HDD).

RVS-enheter (rotasjonsvibrasjonssensorer) gir Toshibas HDD-er muligheten til å fungere på en mer effektiv måte i miljøer som er utsatt for stor rotasjonsvibrasjon, for eksempel servere eller lagringsmatriser. Når en HDD utsettes for rotasjonsvibrasjon, kan ytelsen bli svekket. Når det finnes stasjoner i nærheten, for eksempel i en lagringsmatrise, vibrerer hver stasjon som et naturlig resultat av hodeposisjoneringen på roteringsmediet. Den akkumulerte effekten av disse stasjonsoperasjonene skaper noen ganger svingninger som fører til veldig høye vibrasjoner. HDD-aktiviteter påvirker hele matrisen, og derfor kan bruken av hver enkelt stasjon i systemet bli mer og mer forstyrret som et resultat av en betydelig nedgang i dataoverføringshastigheten. Følsomheten overfor disse vibrasjonene øker etter hvert som datalagringstettheten fortsetter å øke, og dette fører noen ganger til mindre vibrasjoner som slår lese- og skrivehodene ut av posisjon.

Den nye RVS-teknologien som brukes på Toshibas HDD-er, føler den eksterne rotasjonsvibrasjonen, og bruker et feedbacksystem som skaper en motbevegelse i HDDs lese- og skrivehoder. Ved hjelp av RVS kan stasjonen kompensere for rotasjonsvibrasjoner som oppstår fra selve stasjonen, eller utenfor stasjonen (kjølevifter, kabinett av dårlig kvalitet osv.), og den kan fortsette å lese og skrive mens den høye ytelsen samtidig opprettholdes. 
 

Informasjonen på en harddiskstasjon, også kalt en HDD, er ofte mer dyrebar enn selve enheten. Et selskaps data er en av de viktigste ressursene det har. Uautorisert dataeksponering kan forekomme overalt – fra en enmanns IT-avdeling til et nestet datasenter. Programvarebaserte løsninger kan ikke gi den sikkerheten som kreves for en totalt pålitelig beskyttelse. Den nye maskinvarebaserte løsningen, kalt SED, brukes nå til å opprette en sterk digital identitet ved å ta sikkerheten til et høyere nivå.

Toshibas 2,5-tommers SED-er (self-encrypting drives) gir både avansert maskinvarekryptering og sterk tilgangsgodkjenning. Dette kan hjelpe IT-avdelinger med å distribuere sterk sikkerhet på en rimelig måte uten å forstyrre forretningsflyten eller påvirke programytelsen. Toshibas SED-modeller er designet på bakgrunn av Opal SSC-spesifikasjonen fra Trusted Computing Group, og den bruker den brede bransjestøtten som er tilgjengelig for TCG-sikkerhetsfunksjoner og -kapasiteter med bransjestandard.

SED-krypteringsprosesser er gjennomsiktige for programmer og operativsystemer. I motsetning til programvarekryptering, som avhenger av CPU-ytelse og systemminnekapasitet, forekommer SED-maskinvarekrypteringen i HDD-en med maksimal I/O-hastighet for lagring. Dette sørger for at brukerne ikke vil oppleve reduksjon i programytelsen.

Dataugyldighetsteknologi – et skritt fremover i datasikkerhet

Innebygget maskinvarekryptering i HDD-ens kontrollerelektronikk gir ytelse, lavere kostnad og sikkerhetsfordeler i tillegg til egenskapene for programvarekryptering. Toshibas unike, sterke og myndighetsgraderte AES-256-kryptering er sertifisert av NIST (National Institute of Standards and Technology) i USA ved hjelp av organisasjonens CAVD-system (Cryptographic Algorithm Validation Program). På grunn av at krypteringsprosessen skjer i HDD-en, er lagrede data beskyttet mot alle typer angrep som pleide å sette programvaresikkerheten i fare.

På grunn av behovet for økt båndbredde og fleksibilitet, har SAS blitt lansert til å erstatte det parallelle SCSI-grensesnittet som først dukket opp på 80-tallet i datasentre og arbeidsstasjoner. Sammenlignet med SCSI, har SAS flere fordeler. Systemet kan brukes med mer enn 10º000 RPM, og det er mer pålitelig. SAS-stasjoner brukes vanligvis på servere og siste generasjons arbeidsstasjoner i miljøer der hastighet og I/0-frekvens er svært viktig. Med SAS-stasjoner har brukere i tillegg full feilregistrering og feilkorrigering i løpet av lese- og skriveprosessen. Teknologien gir også databeskyttelse mens dataene overføres, noe som sikrer integriteten til dataene under lesing og skriving. SAS-stasjoner i virksomhetsklassen foretrekkes i programmer på Internett og i transaksjonsprogrammer på grunn av den eksepsjonelle ytelsen og driftssikkerheten.

Med en tilsynelatende kontinuerlig økning i datamengden, administrasjon av de dataene og behovene til dagens virksomhetsdatamiljøer og -programmer, blir det  mer og mer viktig at god tilgjengelighet, ytelse  og pålitelighet sikres til enhver tid. Parallelt  med disse forventningene har fordeler innen lagringsteknologi og -teknikker som bruker SSD (Solid State Drives), betydd at kvaliteten på NAND-basert Flash-teknologi nå har nådd en posisjon der den kan gi øktkritiske data pålitelighet samtidig som at datahyppigheten gir betydelige forbedringer i forhold til tradisjonelle roterende HDD-er.  SSD plasserer halvlederminne bak en minnekontroller og grensesnittelektronikk, noe som fører til at Flash-lagringsenheten emulerer kommandoene og operasjonene for en HDD.

Toshibas første generasjon med eSSD bruker 32 nm SLC (Single-Level Cell) NAND-flashminne og et serielt SCSI-grensesnitt på 6 Gb/s.

Det ventes at eSSD erstatter den tradisjonelle metallspindelbaserte teknologien i størsteparten av siste generasjons ytelsesprogrammer. Teknologien passer utmerket til øktkritiske programmer der pålitelighet, ytelse og lang levetid forventes.

På eSSD-disker (Enterprise Solid State Disks)er en SLC (Single-Level Cell) et minneelement som kan lagre data i enkeltminneceller.

SLC bruker og skriver til eSSD ved hjelp av "enklere" kontrollogikk ved å bruke 1 bit i motsetning til MLC (Multi-level Cell) som bruker 2 biter.  I tillegg varer programoperasjoner i SLC-brikker i 100 000 sykluser, som er ti ganger mer enn MLC. På grunn av den superraske overføringshastigheten og høye påliteligheten, brukes SLC-minnet i SSD-er med høy ytelse.

Det maksimale antall program-/slettesykluser som en celle er utformet til å oppnå før den når slutten av levetiden og nedbrytelse av cellestrukturen, som forårsaker datatap og dårligere driftssikkerhet.

Den tid som lagrede celledata forventes å være gjenopprettelige og feilfrie i løpet av datalagringsenhetens levetid. Cellestrukturen svekkes når den maksimale levetiden begynner å nærme seg. Med andre ord, jo nærmere cellens PE-verdi (Program/Erase) kommer til verdien for den samlede forventede levetiden. Når man ser på langtidslagring av data i avslått tilstand (holdbarhet/arkivering), kan tidsperioden være så kort som 3 måneder, hvis en celle har nådd 100 % på grunn av økt risiko for at cellen blir nedbrutt og data går tapt.

Det er hovedsakelig ekstra kapasitet som allokeres til lagringsenheten for å kompensere for celler som når slutten av levetiden i lagringsenhetens garantiperiode. Denne ekstra kapasiteten sendes online og allokeres for å kompensere for tapet av brukbare lagringsceller. Som regel er den akseptable verdien mellom 25–28 % av den kjøpte kapasiteten.

Alle minneceller har en begrenset levetid, strukturen blir nedbrutt og cellene blir nedslitt. For å sikre at alle celler slites ned jevnt, bevares det en PE-verdi (Program/Erase) på blokknivå (sektor). Når verdien har nådd en forhåndsdefinert terskel, tildeles kollektive celledata igjen en yngre celle/sektor. Det finnes to typer implementering:
Statisk slitasjeutligning er en algoritme til lagrede data, som f.eks. operativsystemets filer, som endres bortimot aldri. Disse cellene ville forbli underutnyttet hvis man lot dem være. Derfor gjentildeles datainnholdet mer modne celler, slik at yngre celler frigjøres til lagring av data som endres oftere.
Dynamisk slitasjeutligning er en universell algoritme som utføres hver gang data i bufferlageret blir tømt og skrevet til flashminnet. Den dynamiske algoritmen sikrer at dataprogram og slettesykluser blir jevnt fordelt over alle NAND-blokker.

NAND-enheter lagrer én bit informasjon pr. minnecelle. En SLC-stasjon er raskere, har lavere strømforbruk, men også mindre kapasitet.

NAND-enheter kan lagre mer enn én bit informasjon pr. minnecelle ved å velge mellom flere nivåer av elektrisk ladning, som brukes på flytende gates i cellene. Denne teknologien gir muligheter for lagring med høyere datatetthet i et kompakt format og mer kostnadseffektiv lagring pr. gigabyte.

Klasseprosessteknologi eller dysestørrelse er relatert til aktuell fremstillingsteknikk for CMOS NAND-enheter med halvledere. Den tilsvarer transistorgatens pitch eller transistorens pakningstetthet, som utgjør minnecellene (ca. 2 millioner).

Teknologien forventes å ta følgende fremskritt:
32 nm – 2010
22 nm – ca. 2011
16 nm – ca. 2013
11 nm – ca. 2015

Forsyner SDRAM-bufferminnet med reservestrøm i en begrenset tidsperiode for å bevare datainnhold og beskytte mot ødeleggelse eller tap. PLP (Power Loss Protection) er utformet til å vare 55 ms med Toshiba eSSD-utforming for å muliggjøre at bufferminnets innhold blir tømt og skrevet til NAND-flash.