Zařízení a princip fungování pevného disku. Pevný disk (magnetické úložiště, pevný disk, HDD)

Pokud vezmeme v úvahu pevný disk jako celek, pak se skládá ze dvou hlavních částí: jedná se o desku elektroniky, na které je takříkajíc umístěn „mozek“ pevného disku. Je na něm umístěn procesor, dále je zde ovládací program, paměť s přímým přístupem, zesilovač pro zápis a čtení. Mechanická část zahrnuje takové části, jako je blok magnetických hlav se zkratkou BMG, motor, který uděluje rotaci destičkám, a samozřejmě destičky samotné. Podívejme se na každou část podrobněji.

HDA.

Hermetický blok, známý také jako pouzdro na pevný disk, je určen k upevnění všech částí a také plní funkci ochrany proti prachovým částicím na povrchu desek. Je třeba poznamenat, že HDA lze otevřít pouze ve speciálně připravené místnosti, aby se do pouzdra nedostal prach a nečistoty.

Integrovaný obvod.

Integrovaný obvod nebo deska elektroniky synchronizuje provoz pevného disku s počítačem a řídí všechny procesy, zejména udržuje konstantní rychlost otáčení vřetena a tím i desky, kterou provádí motor.

Elektrický motor.

Elektromotor nebo motor otáčí plotny: asi 7200 ot./min (bere se průměrná hodnota, existují pevné disky, na kterých jsou otáčky vyšší a dosahují 15 000 ot./min, a existují i s nižšími otáčkami asi 5400, rychlost přístupu na nezbytné informace na pevném disku).

Rocker.

Kolébka je určena k zápisu a čtení informací z ploten pevného disku. Konec kolébky je dělený a je na něm blok magnetických hlav, to proto, aby bylo možné zapisovat a číst informace z více desek.

Blok magnetických hlav.

Složení vahadla obsahuje blok magnetických hlav, který poměrně často selhává, ale tento "často" parametr je velmi podmíněný. Magnetické hlavy jsou umístěny nad a pod plotnami a slouží k přímému čtení informací z platiny umístěné na pevném disku.

Desky.

Informace jsou uloženy přímo na deskách, jsou vyrobeny z materiálů jako je hliník, sklo a keramika. Nejrozšířenější je hliník, ale z dalších dvou materiálů se vyrábí tzv. „elitní kola“. První vyrobené desky byly potaženy oxidem železa, ale tento feromagnet měl velkou nevýhodu. Disky potažené takovou látkou měly malou odolnost proti opotřebení. Na tento moment většina výrobců pevných disků potahuje plotny kobalt-chromem, který má řádově vyšší míru bezpečnosti než oxid železa. Desky jsou připevněny k vřetenu ve stejné vzdálenosti od sebe, takový design se nazývá "balík". Pod disky je motor nebo elektromotor.

Každá strana desky je rozdělena na stopy, ty jsou zase rozděleny na sektory nebo bloky jiným způsobem, všechny stopy stejného průměru jsou válec.

Všechny moderní pevné disky mají tzv. „engineering cylindr“, v němž jsou uloženy servisní informace, jako je model hdd, sériové číslo atd. Tyto informace jsou určeny ke čtení počítačem.

Zásada tvrdě pracovat disk

Základní principy fungování pevného disku se od jeho vzniku změnily jen málo. Zařízení pevného disku je velmi podobné běžnému gramofonu. Pouze pod tělem může být několik desek namontovaných na společné ose a hlavy mohou číst informace z obou stran každé desky najednou. Rychlost otáčení desek je konstantní a je jednou z hlavních charakteristik. Hlava se pohybuje podél desky v určité pevné vzdálenosti od povrchu. Čím menší je tato vzdálenost, tím větší je přesnost čtení informací a tím větší může být hustota záznamu informací.

Při pohledu na pevný disk vidíte pouze pevné kovové pouzdro. Je zcela utěsněný a chrání mechaniku před prachovými částicemi, které, pokud se dostanou do úzké mezery mezi hlavou a povrchem disku, mohou poškodit citlivou magnetickou vrstvu a disk znefunkčnit. Kromě toho pouzdro chrání disk před elektromagnetické rušení. Uvnitř pouzdra jsou všechny mechanismy a některé elektronické součástky. Mechanismy jsou samotné disky, na kterých jsou informace uloženy, hlavy, které zapisují a čtou informace z disků, a také motory, které to vše uvádějí do pohybu.

Disk je kulatá deska s velmi plochým povrchem, často vyrobena z hliníku, méně často z keramiky nebo skla, potažená tenkou feromagnetickou vrstvou. Mnoho jednotek používá vrstvu oxidu železa (která pokrývá konvenční magnetickou pásku), ale nejnovější modely pevné disky pracují s vrstvou kobaltu silnou asi deset mikronů. Takový povlak je odolnější a navíc dokáže výrazně zvýšit hustotu záznamu. Technologie jeho aplikace se blíží technologii používané při výrobě integrovaných obvodů.

Počet disků může být různý - od jednoho do pěti, počet pracovních ploch je dvakrát větší (dva na každém disku). Ten (stejně jako materiál použitý pro magnetický povlak) určuje kapacitu pevného disku. Někdy se vnější povrchy vnějších disků (nebo jeden z nich) nepoužívají, což umožňuje snížit výšku jednotky, ale počet pracovních ploch je snížen a může se ukázat jako lichý.

Magnetické hlavy čtou a zapisují informace na disky. Princip záznamu je obecně podobný jako u běžného magnetofonu. Digitální informace se převádějí na proměnné elektřina, dorazí k magnetické hlavě a poté se přenese na magnetický disk, ale již ve formě magnetické pole, které disk dokáže vnímat a „pamatovat si“.

Magnetický povlak disku je souborem drobných oblastí spontánní (spontánní) magnetizace. Pro názornost si představte, že disk je pokrytý vrstvou velmi malých šipek kompasu, které ukazují různými směry. Takové částice šípu se nazývají domény. Vlivem vnějšího magnetického pole se vlastní magnetická pole domén orientují v souladu s jeho směrem. Po ukončení působení vnějšího pole se na povrchu disku vytvoří zóny zbytkové magnetizace. Tímto způsobem jsou zachovány informace zapsané na disk. V ní se indukují oblasti zbytkové magnetizace, kdy se disk otáčí proti mezeře magnetické hlavy elektromotorická síla, která se mění v závislosti na velikosti magnetizace.

Sada disků namontovaná na hřídeli vřetena je poháněna speciálním motorem kompaktně umístěným vespod. Aby se zkrátila doba, za kterou se pohon dostane do provozního stavu, motor po zapnutí nějakou dobu pracuje v nuceném režimu. Napájecí zdroj počítače proto musí mít rezervu na špičkový výkon. Nyní o práci hlav. Pohybují se pomocí krokového motoru a jakoby „plavou“ ve vzdálenosti zlomku mikronu od povrchu disku, aniž by se ho dotýkaly. V důsledku zaznamenávání informací se na povrchu disků vytvářejí zmagnetizované oblasti ve formě soustředných kruhů.

Říká se jim magnetické dráhy. Při pohybu se hlavy zastaví nad každou další stopou. Soubor drah umístěných pod sebou na všech površích se nazývá válec. Všechny hnací hlavy se pohybují současně a přistupují k válcům stejného jména se stejnými čísly.

HDD ("winchester", hdd, pevný disk - angl.) - zařízení pro ukládání informací založené na magnetických deskách a účinku magnetismu.

Platí všude v osobních počítačích, laptopech, serverech a tak dále.

Zařízení s pevným diskem. Jak funguje pevný disk.

V podlaze zapečetěno blok obsahuje oboustranné desky, na kterých jsou naneseny magnetická vrstva zasazeno na hřídel motoru a otáčející se rychlostí 5400 otáček za minutu Blok není úplně utěsněn, ale hlavně nepropouští malé částice a nedovoluje kolísání vlhkosti. To vše nepříznivě ovlivňuje životnost a kvalitu pevného disku.

V moderních pevných discích se používá hřídel. To poskytuje menší hluk během provozu, výrazně zvyšuje životnost a snižuje možnost zaseknutí hřídele v důsledku zhroucení.

Čtení a psaní je hotovo blok hlavy.

V provozuschopném stavu, hlavy stoupat nad povrchem disku v určité vzdálenosti ~10 nm. Jsou aerodynamické a stoupat nad povrchem disku kvůli vzestupný proud z otočného talíře. Magnetické hlavy lze lokalizovat na obou stranách desky, pokud jsou magnetické vrstvy naneseny na každé straně magnetického disku.

Připojená hlavní jednotka má Pevná pozice, to znamená, že se hlavy pohybují všechny dohromady.

Všechny hlavy jsou ovládány speciálem pohonná jednotka na základě elektromagnetismus.

Neodymový magnet vytváří magnetické pole, ve kterém se hlavová jednotka může pohybovat s vysokou reakční rychlostí pod vlivem proudu. To je nejlepší a nejrychlejší způsob, jak posouvat blok hlav a koneckonců, kdysi se blok hlav pohyboval mechanicky, pomocí ozubených kol.

Když je disk vypnutý, aby se zabránilo ponoření hlav na disk a poškozené ho, uklízejí v oblast pro parkování hlavy(parkovací zóna, parkovací zóna).

Umožňuje také přepravovat offline pevné disky bez jakýchkoli zvláštních omezení. Ve vypnutém stavu disk vydrží velké zatížení a nepoškodí se. V zapnutém stavu může i malé zatlačení pod určitým úhlem zničit magnetickou vrstvu destičky nebo poškodit hlavy při dotyku s diskem.

Moderní pevné disky mají kromě utěsněné části vnější kontrolní panel. Kdysi se všechny řídicí desky vkládaly do základní desky počítače v rozšiřujících slotech. Nebylo to pohodlné z hlediska všestrannosti a schopností. U pevných disků je dnes veškerá elektronika a rozhraní umístěna na malé desce plošných spojů ve spodní části pevného disku. Díky tomu je možné u každého disku nakonfigurovat určité parametry, které jsou výhodné z hlediska jeho struktury, dávají mu například navýšení rychlosti nebo tišší chod.

Pro připojení rozhraní a napájení se používají standardní běžné konektory / a Molex/Napájení SATA.

Zvláštnosti.

Pevné disky jsou nejprostornější správci informací a týkajících se spolehlivý. Velikosti disků neustále rostou, ale in Nedávno s některými to souvisí složitosti a pro další rozšiřování objemu jsou zapotřebí nové technologie. Dá se říci, že pevné disky šly prakticky rovnou v dosahování maximální příležitosti. Rozšíření pevných disků usnadnil především poměr cenový objem. Ve většině případů stojí gigabajt místa na disku méně než 2,5 rublů.

Výhody a nevýhody pevných disků vs.

Před příchodem pevného skupenství SSD(SSD disk) - disky, pevné disky neměly konkurenci. Nyní mají pevné disky směr, kterým se mají zaměřit.

Nevýhody pevných disků(pevný disk) (ssd) pohony:

nízká rychlost sekvenčního čtení
nízká přístupová rychlost
pomalá rychlost čtení
trochu pomalejší rychlost zápisu
vibrace a mírný hluk během provozu

I když na druhou stranu, pevné disky mají jiné závažnější výhody, ke kterým SSD akumulátory usilují a usilují.

klady pevné disky (pevný disk) ve srovnání s pevným stavem (ssd) pohony:

výrazně lepší objemová cena
nejlepším ukazatelem spolehlivosti
vyšší maximální hlasitost
v případě selhání mnohonásobně větší šance na obnovu dat
nejlepší volba pro použití v mediálních centrech díky své kompaktnosti a velké kapacitě 2,5 disků

O čem stojí za pozornost při výběru pevného disku můžete vidět v našem článku "". Pokud potřebuješ tvrdá oprava informace o disku nebo obnově, můžete nahlédnout do .

Jak vypadá moderní pevný disk (HDD) uvnitř? Jak to rozebrat? Jaké jsou názvy částí a jaké funkce plní v obecném mechanismu ukládání informací? Odpovědi na tyto a další otázky naleznete níže. Kromě toho si ukážeme vztah mezi ruskou a anglickou terminologií popisující součásti pevného disku.

Pro názornost si rozebereme 3,5palcový SATA disk. Půjde o zbrusu nový terabajtový Seagate ST31000333AS. Pojďme prozkoumat naše morče.

Zelená šroubovací deska s viditelným vzorem kolejí, napájecími a SATA konektory se nazývá deska elektroniky nebo řídicí deska (Printed Circuit Board, PCB). Provádí funkce elektronického ovládání pevného disku. Jeho práci lze přirovnat k ukládání digitálních dat do magnetických tisků a jejich zpětnému rozpoznání na požádání. Třeba jako pilný úředník s texty na papíře. Černé hliníkové pouzdro a jeho obsah se nazývá HDA (Head and Disk Assembly, HDA). Mezi specialisty je zvykem nazývat ji „banka“. Tělo bez obsahu se také nazývá HDA (základna).

Nyní vyjmeme desku plošných spojů (budete potřebovat hvězdicový šroubovák T-6) a prozkoumáme součástky na ní umístěné.

První, co vás upoutá, je velký čip umístěný uprostřed – System on a chip (System On Chip, SOC). Má dvě hlavní složky:

Centrální procesorová jednotka, která provádí všechny výpočty (Centrální procesorová jednotka, CPU). Procesor má vstupně-výstupní porty (IO porty) pro ovládání dalších komponent umístěných na něm tištěný spoj a přenos dat přes rozhraní SATA.
Čtecí/zápisový kanál - zařízení, které převádí vstup z hlav analogový signál do digitálních dat během operace čtení a kóduje digitální data do analogového signálu během operace zápisu. Sleduje také polohu hlav. Jinými slovy, při psaní vytváří magnetické obrazy a při čtení je rozpoznává.

Paměťový čip je konvenční DDR paměť SDRAM. Velikost paměti určuje velikost mezipaměti pevného disku. Tato deska s plošnými spoji má paměti samsung 32 MB DDR, což teoreticky dává disku 32 MB mezipaměti (a to je přesně částka uvedená v Specifikace ah pevný disk), ale to není tak úplně pravda. Paměť je totiž logicky rozdělena na vyrovnávací paměť (cache) a paměť firmwaru (firmware). Procesor potřebuje nějakou paměť k načtení modulů firmwaru. Pokud je známo, pouze výrobce HGST uvádí skutečné množství mezipaměti ve specifikačním listu; Pokud jde o zbytek disků, skutečnou velikost mezipaměti můžeme pouze hádat. Ve specifikaci ATA kompilátory nerozšířily limit stanovený v dřívějších verzích na 16 megabajtů. Programy proto nemohou zobrazit více než maximální hlasitost.

Dalším čipem je ovladač motoru vřetena a kmitací cívky, který pohybuje hlavní jednotkou (řadič motoru hlasové cívky a motoru vřetena, ovladač VCM a SM). V žargonu specialistů jde o „zvrat“. Tento čip navíc řídí sekundární zdroje napájení umístěné na desce, ze kterých je napájen procesor a spínací čip předzesilovače (předzesilovač, předzesilovač) umístěný v HDA. To je hlavní spotřebitel energie na desce plošných spojů. Řídí otáčení vřetena a pohyb hlav. Po vypnutí napájení také přepne zastavovací motor do režimu generování a přivede přijatou energii do kmitací cívky pro plynulé zaparkování magnetických hlav. Jádro regulátoru VCM může pracovat i při 100 °C.

Část ovládacího programu (firmware) disku je uložena ve flash paměti (označené na obrázku: Flash). Když je na disk přivedeno napájení, mikrokontrolér do sebe nejprve nahraje malou boot ROM a poté přepíše obsah flash čipu do paměti a začne spouštět kód z RAM. Bez načteného správného kódu disk ani nebude chtít nastartovat motor. Pokud na desce není žádný flash čip, pak je zabudován do mikrokontroléru. Na moderních discích (někde z roku 2004 a novějších, ale pevné disky Samsung s nálepkami Seagate jsou výjimkou) flash paměť obsahuje tabulky s kódy nastavení mechanik a hlav, které jsou pro tento HDA jedinečné a na jiný se nevejdou. Operace „řadiče přenosu“ tedy vždy končí buď tím, že disk „není detekován v BIOSu“, nebo je určen továrním interním názvem, ale stále neumožňuje přístup k datům. Pro uvažované Pohon Seagate 7200.11 ztráta původního obsahu flash paměti vede k úplné ztrátě přístupu k informacím, protože nebude možné vyzvednout nebo uhodnout nastavení (v každém případě taková technika není autorovi známa).

Na youtube kanálu R.Lab je několik příkladů přepájení desky z vadné desky na funkční:
PC-3000 HDD Toshiba MK2555GSX výměna PCB
PC-3000 HDD Samsung HD103SJ výměna PCB

Otřesový senzor reaguje na otřesy, které jsou pro disk nebezpečné, a vyšle o tom signál do řadiče VCM. VCM okamžitě zaparkuje hlavy a může zastavit otáčení disku. Teoreticky by tento mechanismus měl ochránit mechaniku před dalším poškozením, ale v praxi to nefunguje, takže disky neupouštějte. I při pádu se může vřetenový motor zaseknout, ale o tom později. U některých disků má snímač vibrací zvýšenou citlivost, reagující na sebemenší mechanické vibrace. Data přijatá ze snímače umožňují ovladači VCM korigovat pohyb hlav. Kromě hlavního jsou na takových discích instalovány dva další snímače vibrací. Na naší desce přídavné senzory nepájené, ale jsou pro ně místa - na obrázku jsou označeny jako "Snímač vibrací".

Na desce je další ochranné zařízení - potlačení přechodového napětí (TVS). Chrání desku před přepětím. Během přepětí se TVS spálí a vytvoří zkrat k zemi. Tato deska má dva TVS, 5 a 12 voltů.

Elektronika pro starší disky byla méně integrovaná a každá funkce byla rozdělena do jednoho nebo více čipů.

Nyní zvažte HDA.

Pod deskou jsou kontakty motoru a hlav. Na pouzdře disku je navíc malý, téměř neznatelný otvor (dýchací otvor). Slouží k vyrovnání tlaku. Mnoho lidí si myslí, že uvnitř pevného disku je vakuum. Ve skutečnosti není. Vzduch je potřeba pro aerodynamický vzlet hlav nad hladinou. Tento otvor umožňuje disku vyrovnat tlak uvnitř a vně kontejnmentu. S uvnitř tento otvor je zakryt dechovým filtrem, který zachycuje částice prachu a vlhkosti.

Nyní se podíváme do kontejnmentu. Odstraňte kryt disku.

Samotné víko není nic zvláštního. Je to jen ocelová deska s gumovým těsněním, aby se dovnitř nedostal prach. Nakonec zvažte vyplnění ochranného prostoru.

Informace se ukládají na disky, nazývané také „palačinky“, magnetické plochy nebo desky (talíře). Data se zaznamenávají na obou stranách. Někdy však není hlava nainstalována na jedné ze stran, nebo je hlava fyzicky přítomna, ale v továrně je deaktivována. Na fotografii vidíte horní desku odpovídající nejvyšší očíslované hlavě. Desky jsou vyrobeny z leštěného hliníku nebo skla a jsou pokryty několika vrstvami různého složení, včetně feromagnetické látky, na které jsou ve skutečnosti data uložena. Mezi deskami, stejně jako nad jejich horní částí, vidíme speciální vložky nazývané separátory nebo separátory (tlumiče nebo separátory). Jsou potřebné k vyrovnání proudění vzduchu a snížení akustického hluku. Zpravidla jsou vyrobeny z hliníku nebo plastu. Hliníkové separátory jsou úspěšnější při chlazení vzduchu uvnitř kontejnmentu. Níže je uveden příklad modelu proudění vzduchu uvnitř HDA.

Boční pohled na desky a separátory.

Čtecí a zapisovací hlavy (hlavy) jsou instalovány na koncích držáků jednotky magnetické hlavy nebo HSA (Head Stack Assembly, HSA). Parkovací zóna je oblast, kde by měly být hlavy zdravého disku, když je vřeteno zastaveno. U tohoto kotouče je parkovací zóna umístěna blíže k vřetenu, jak je vidět na fotografii.

U některých pohonů se parkování provádí na speciálních plastových parkovacích plochách umístěných mimo štítky.

Parkoviště pro akumulátory západní digitál 3.5”

Pokud jsou hlavy zaparkované uvnitř desek, je k odstranění bloku magnetických hlav potřeba speciální nástroj, bez něj je velmi obtížné vyjmout BMG bez poškození. Pro vnější parkování můžete mezi hlavy vložit plastové trubky vhodné velikosti a blok vyjmout. Sice existují i stahováky pro toto pouzdro, ale ty jsou jednodušší konstrukce.

Pevný disk je přesný polohovací mechanismus a pro jeho normální operace je potřeba velmi čistý vzduch. Během používání se mohou uvnitř pevného disku tvořit mikroskopické částice kovu a mastnoty. Pro okamžité vyčištění vzduchu uvnitř disku slouží recirkulační filtr. Jedná se o high-tech zařízení, které neustále shromažďuje a zachycuje nejmenší částice. Filtr je v dráze proudů vzduchu vytvořených rotací desek

Nyní sejmeme horní magnet a podívejme se, co se pod ním skrývá.

Pevné disky využívají velmi výkonné neodymové magnety. Tyto magnety jsou tak silné, že dokážou zvednout 1300násobek své vlastní hmotnosti. Nevkládejte tedy prst mezi magnet a kov nebo jiný magnet – úder bude velmi citlivý. Na této fotografii jsou omezovače BMG. Jejich úkolem je omezit pohyb hlav a nechat je na povrchu desek. BMG omezovače různé modely různě uspořádány, ale vždy jsou dva, používají se na všech moderních pevných discích. U našeho pohonu je druhý omezovač umístěn na spodním magnetu.

Zde je to, co tam můžete vidět.

Vidíme zde také cívku (voice coil), která je součástí bloku magnetických hlav. Cívka a magnety tvoří pohon VCM (Voice Coil Motor, VCM). Pohon a blok magnetických hlav tvoří polohovadlo (aktor) - zařízení, které pohybuje hlavami.

Černý plastový kus složitého tvaru se nazývá západka (aktivační západka). Dodává se ve dvou typech: magnetický a vzduchový (vzduchový zámek). Magnetická funguje jako jednoduchá magnetická západka. Uvolnění se provádí přivedením elektrického impulsu. Vzduchová západka uvolní BMG poté, co se motor vřetena roztáčí natolik, aby tlak vzduchu vytlačil zarážku z dráhy kmitací cívky. Západka chrání hlavy před vylétnutím z hlav do pracovního prostoru. Pokud z nějakého důvodu západka nezvládla svou funkci (disk spadl nebo narazil, když byl zapnutý), hlavy se přilepí k povrchu. U 3,5“ disků následné zařazení kvůli většímu výkonu motoru jednoduše utrhne hlavy. Ale v 2,5 "výkon motoru je menší a šance na obnovu dat uvolněním nativních hlav" ze zajetí "je poměrně vysoká.

Nyní odstraníme blok magnetických hlav.

Přesnost a plynulost pohybu BMG je podporována přesným ložiskem. Největší část BMG, vyrobená z hliníkové slitiny, se obvykle nazývá držák nebo vahadlo (rameno). Na konci vahadla jsou hlavy na pružinovém závěsu (Heads Gimbal Assembly, HGA). Obvykle hlavy a vahadla dodávají různí výrobci. Flexibilní kabel (Flexible Printed Circuit, FPC) vede k podložce, která se hodí k řídicí desce.

Zvažte komponenty BMG podrobněji.

Cívka připojená ke kabelu.

Ložisko.

Následující fotografie ukazuje kontakty BMG.

Těsnění (těsnění) zajišťuje těsnost spoje. Vzduch tak může dovnitř disku a hlavní jednotky vstupovat pouze otvorem pro vyrovnávání tlaku. Kontakty na tomto disku jsou potaženy tenkou vrstvou zlata, aby se zabránilo oxidaci. Ale na straně desky elektroniky často dochází k oxidaci, což vede k poruchy HDD. Oxidaci z kontaktů můžete odstranit gumou (gumou).

Jedná se o klasický rockerský design.

Malé černé kousky na koncích pružinových závěsů se nazývají posuvníky. Mnoho zdrojů uvádí, že posuvníky a hlavy jsou jedno a totéž. Ve skutečnosti posuvník pomáhá číst a zapisovat informace zvednutím hlavy nad povrch magnetických disků. Na moderních pevných discích se hlavy pohybují ve vzdálenosti 5-10 nanometrů od povrchu. Pro srovnání, lidský vlas má průměr asi 25 000 nanometrů. Pokud se nějaká částice dostane pod šoupátko, může dojít k přehřátí hlavic v důsledku tření a selhání, proto je čistota vzduchu uvnitř kontejnmentu tak důležitá. Také prach může způsobit škrábance. Z nich se tvoří nové prachové částice, ale již magnetické, které ulpívají na magnetickém disku a způsobují nové škrábance. To vede k tomu, že se disk rychle pokryje škrábanci nebo lidově řečeno „upiluje“. V tomto stavu již nefunguje tenká magnetická vrstva ani magnetické hlavy a pevný disk se klepe (smrt cvaknutí).

Čtecí a psací prvky samotné hlavy jsou umístěny na konci posuvníku. Jsou tak malé, že je lze vidět pouze s dobrým mikroskopem. Níže je uveden příklad fotografie (vpravo) přes mikroskop a schematické znázornění (vlevo) vzájemné polohy psacího a čtecího prvku hlavy.

Podívejme se blíže na povrch posuvníku.

Jak je vidět, povrch slideru není rovný, má aerodynamické drážky. Pomáhají stabilizovat výšku letu slideru. Vzduch pod jezdcem tvoří vzduchový polštář (Air Bearing Surface, ABS). Vzduchový polštář udržuje let jezdce téměř rovnoběžně s povrchem palačinky.

Zde je další obrázek posuvníku.

Kontakty hlavy jsou zde jasně viditelné.

To je další důležitá část BMG, o které se ještě nemluvilo. Říká se mu předzesilovač (předzesilovač, předzesilovač). Předzesilovač je čip, který řídí hlavy a zesiluje signál přicházející do nich nebo z nich.

Předzesilovač je umístěn přímo v BMG z velmi prostého důvodu – signál vycházející z hlav je velmi slabý. Na moderních jednotkách má frekvenci vyšší než 1 GHz. Pokud vyjmete předzesilovač z ochranného prostoru, např Slabý signál na cestě k řídicí desce silně vybledne. Není možné instalovat zesilovač přímo na hlavu, protože se během provozu výrazně zahřívá, což znemožňuje práci polovodičového zesilovače, elektronkové zesilovače tak malých rozměrů ještě nebyly vynalezeny.

Z předzesilovače vede více stop do hlav (vpravo) než do oblasti kontejnmentu (vlevo). Pevný disk totiž nemůže současně pracovat s více než jednou hlavou (dvojice zapisovacích a čtecích prvků). Pevný disk vysílá signály do předzesilovače a ten vybírá hlavu, ke které pevný disk právě přistupuje.

Dost o hlavách, pojďme disk dále rozebrat. Odstraňte horní oddělovač.

Tady je to, jak to vypadá.

Na další fotografii můžete vidět zadržovací oblast s odstraněným horním oddělovačem a hlavovou sestavou.

Spodní magnet se stal viditelným.

Nyní upínací kroužek (svorka talířů).

Tento kroužek drží stoh desek pohromadě a zabraňuje jejich vzájemnému pohybu.

Placky jsou navlečeny na vřetenu (náboj vřetena).

Teď, když palačinky nic nedrží, sundáme vrchní placku. Tady je to, co je dole.

Nyní je jasné, jak je vytvořen prostor pro hlavy - mezi palačinkami jsou distanční kroužky. Na fotografii je druhá palačinka a druhý oddělovač.

Distanční kroužek je vysoce přesný díl vyrobený z nemagnetické slitiny nebo polymerů. Sundáme to.

Vytáhneme vše ostatní z disku a prohlédneme si spodní část HDA.

Takto vypadá otvor pro vyrovnání tlaku. Je umístěn přímo pod vzduchovým filtrem. Pojďme se na filtr podívat blíže.

Protože venkovní vzduch nutně obsahuje prach, má filtr několik vrstev. Je mnohem tlustší než cirkulační filtr. Někdy obsahuje částice silikagelu pro boj s vlhkostí vzduchu. Pokud však pevný disk ponoříte do vody, bude vtažen přes filtr! A to vůbec neznamená, že voda, která se dostala dovnitř, bude čistá. Soli krystalizují na magnetických površích a místo desek je k dispozici brusný papír.

Trochu více o vřetenovém motoru. Schematicky je jeho provedení znázorněno na obrázku.

Uvnitř náboje vřetena je upevněn permanentní magnet. Vinutí statoru, měnící magnetické pole, způsobují rotaci rotoru.

Existují dva typy motorů, s kuličkovými ložisky a s hydrodynamickými (Fluid Dynamic Bearing, FDB). Kuličková ložiska byla ukončena před více než 10 lety. To je způsobeno tím, že mají vysoký takt. V hydrodynamickém ložisku je házení mnohem nižší a má mnohem tišší chod. Ale je tu také pár nevýhod. Za prvé, může se zaseknout. U míčků tento jev nenastal. Kuličková ložiska, pokud selhala, pak začala vydávat hlasitý zvuk, ale informace se četly alespoň pomalu. Nyní, v případě klínového ložiska, musíte pomocí speciálního nástroje vyjmout všechny disky a nainstalovat je na provozuschopný vřetenový motor. Operace je velmi složitá a málokdy vede k úspěšné obnově dat. Klín může vzniknout z náhlé změny polohy v důsledku velký význam Coriolisova síla působící na nápravu a způsobující její ohyb. V krabici jsou například externí 3,5“ disky. Krabice stála svisle, dotýkala se, padala vodorovně. Zdálo by se, že to neletělo daleko?! Ale ne - klín motoru a nelze získat žádné informace.

Za druhé může z hydrodynamického ložiska vytéct mazivo (je tam tekuté, je ho tam na rozdíl od gelového maziva u kuličkových ložisek poměrně hodně) a dostat se na magnetické desky. Aby se mazivo nedostalo na magnetické povrchy, používá se mazivo s částicemi, které mají magnetické vlastnosti a magnetické pasti je zachycují. Používají také absorpční kroužek kolem místa možného úniku. Přehřátí disku přispívá k úniku, proto je důležité sledovat teplotní režim provozu.

Objasnění souvislosti mezi ruskou a anglickou terminologií provedl Leonid Vorzhev.

Aktualizace 2018, Sergey Yatsenko

Přetisk nebo citace jsou povoleny za předpokladu odkazu na originál

Každý z nás denně čelí různým počítačové termíny, jehož znalost je povrchní a některé pojmy jsou nám obecně neznámé. A proč bychom měli vědět něco o něčem, co se nás netýká nebo nás netrápí. Není to ono? Známá pravda: pokud některé zařízení (včetně pevného disku) funguje normálně a bez problémů, nikdo se nikdy nebude zabývat složitostí jeho práce, a to je k ničemu.

Ale ve chvílích, kdy během provozu jakéhokoli zařízení systémové jednotky začnou poruchy nebo jen náhle potřebujete pomoc s počítačem, mnoho uživatelů okamžitě vezme šroubovák a knihu „Základy počítačové gramotnosti nebo jak oživit počítač. doma". A snaží se problém vyřešit sami, aniž by se uchýlili k pomoci specialisty. A většinou to pro jejich počítač končí velmi špatně.

Pojmy "pevný disk" nebo "pevný disk" a jejich výskyt

Definice a vznik pojmu „pevný disk“

Tématem našeho dalšího článku bude tentokrát takový náhradní díl systémové jednotky, jakým je pevný disk. Podrobně zvážíme samotný význam tohoto konceptu, stručně připomeneme historii jeho vývoje a podrobněji se zaměříme na vnitřní strukturu, analyzujeme její hlavní typy, rozhraní a podrobnosti o jeho připojení. Pojďme se navíc podívat do budoucnosti, nebo možná i téměř do současnosti a říct si, co postupně nahrazuje staré dobré šrouby. Při pohledu dopředu řekněme, že se jedná o SSD, které fungují na principu USB flash disků – SSD zařízení.

Úplně první pevný disk na světě, typu, který jsme zvyklí vídat a používat, vynalezl zaměstnanec IBM Kenneth Haughton v roce 1973. Tomuto modelu se říkalo záhadná kombinace čísel: 30-30, stejně jako ráže známé pušky Winchester Není těžké uhodnout, že odtud pochází jedno z jmen - Winchester, který je mezi IT lidmi stále oblíbený . A možná to teď někdo četl vůbec poprvé.

Přejděme k definici: pevný disk (a pokud je to pro vás vhodné, pak pevný disk, HDD nebo šroub) je úložné zařízení počítače (nebo notebooku), na kterém se zapisují, ukládají a mažou informace pomocí speciálního čtení / pište hlavy podle potřeby.

"Ale jak se to všechno liší od jednoduchých disket nebo CD-DVD?" ptáš se. A jde o to, že na rozdíl od ohebných či optických médií jsou zde data zaznamenávána na tuhé (odtud ten název, i když to možná někdo už sám tušil) hliníkové nebo skleněné desky, na které je nanesena tenká vrstva feromagnetického materiálu, většina často se pro tyto účely používá oxid chromitý.

Celý povrch těchto rotujících magnetických desek je rozdělen na stopy a sektory po 512 bytech. Některé jednotky mají pouze jednu takovou jednotku. Jiné obsahují jedenáct nebo více desek a informace jsou zaznamenány na obou stranách každé z nich.

Vnitřní struktura

Samotná konstrukce pevného disku spočívá nejen v přímém ukládání informací, ale také v mechanismu, který všechna tato data čte. To vše dohromady představuje hlavní rozdíl mezi pevnými disky a disketami a optické mechaniky. A na rozdíl od paměti s náhodným přístupem (RAM), která potřebuje stálé jídlo, pevný disk je energeticky nezávislé zařízení. Můžete jej bezpečně odpojit a vzít s sebou, ať jdete kamkoli. Data jsou na něm uložena. To je zvláště důležité, když potřebujete obnovit informace.

Nyní si povíme něco přímo o vnitřní struktuře pevného disku. Samotný pevný disk se skládá z utěsněné jednotky naplněné běžným bezprašným vzduchem pod atmosférickým tlakem. Nedoporučujeme otevírat doma, protože. mohlo by dojít k poškození samotného zařízení. Bez ohledu na to, jak jste čistotní, v místnosti je vždy prach a může se dostat dovnitř pouzdra. V profesionální služby, které se specializují na obnovu dat, mají speciálně vybavenou „čistou místnost“, uvnitř které se otevírá pevný disk.

Součástí zařízení je i deska s elektronický obvodřízení. Uvnitř bloku jsou mechanické části pohonu. Jedna nebo více magnetických desek je upevněno na vřetenu hnacího motoru otáčení disku.

V pouzdru je také umístěn předzesilovač-přepínač magnetických hlav. Magnetická hlava sama čte nebo zapisuje informace z povrchu jedné ze stran magnetického disku. Rychlost otáčení, která dosahuje 15 tisíc otáček za minutu - to se týká moderních modelů.

Když je napájení zapnuto, procesor tvrdý disk začíná testováním elektroniky. Pokud je vše v pořádku, motor vřetena se zapne. Po dosažení určité kritické rychlosti otáčení se hustota vzduchové vrstvy, která proudí mezi povrchem disku a hlavou, stane dostatečnou k překonání síly tlačení hlavy na povrch.

Výsledkem je, že čtecí/zapisovací hlava „visí“ nad waferem v nepatrné vzdálenosti pouhých 5-10 nm. Činnost čtecí / zapisovací hlavy je podobná principu jehly u gramofonu, jen s jedním rozdílem - nemá fyzický kontakt s deskou, zatímco u gramofonu je hlava jehly v kontaktu s deskou.

Ve chvílích, kdy dojde k vypnutí napájení počítače a zastavení disků, padá hlava na nepracovní zónu plochy plotny, tzv. parkovací zónu. Proto se nedoporučuje počítač nouzově vypínat – pouhým stisknutím vypínacího tlačítka nebo vytažením napájecího kabelu ze zásuvky. To může vést k poruše celého HDD. Rané modely měly speciální software, která zahájila operaci parkování hlavy.

U moderních HDD je však hlava přivedena do parkovací zóny automaticky, když rychlost otáčení klesne pod nominální hodnotu nebo když je dán příkaz k vypnutí napájení. Hlavy jsou vráceny zpět do pracovního prostoru až při dosažení jmenovitých otáček motoru.

Jistě už ve vaší zvídavé mysli dozrála otázka – jak moc těsný je samotný blok disku a jaká je pravděpodobnost, že tam může prosakovat prach nebo jiné drobné částice? Jak jsme psali výše, mohou vést k poruše pevného disku nebo dokonce k jeho poruše a ztrátě důležitých informací.

Ale nebojte se. Výrobci vše dávno předvídali. Diskový blok s motorem a hlavami jsou umístěny ve speciálním hermeticky uzavřeném pouzdře - HDA (komora). Její obsah však není zcela izolován od okolí, je potřeba vzduch z komory přenášet ven a naopak.

To je nutné pro vyrovnání tlaku uvnitř bloku s vnějším, aby se zabránilo deformaci těla. Této rovnováhy je dosaženo pomocí speciálního zařízení zvaného barometrický filtr. Nachází se uvnitř HDA.

Filtr je schopen zachytit ty nejmenší částice, jejichž velikost přesahuje vzdálenost mezi čtecí / zapisovací hlavou a feromagnetickým povrchem disku. Kromě výše zmíněného filtru existuje ještě jeden - recirkulační. Zachycuje částice, které jsou přítomny v proudu vzduchu uvnitř samotného bloku. Mohou se tam objevit z odlévání magnetického opylení disků (určitě jste někdy slyšeli frázi, že „tvrdě spadl“). Tento filtr navíc zachytí ty částice, které jeho barometrický „kolegyně“ „unikly“.

rozhraní pro připojení HDD

Pro připojení pevného disku k počítači dnes můžete použít jedno ze tří rozhraní: IDE, SCSI a SATA.

Zpočátku, v roce 1986, bylo rozhraní IDE vyvinuto pouze pro připojení HDD. Poté byl upraven na rozšířené ATA rozhraní. Díky tomu k němu lze připojit nejen pevné disky, ale také jednotky CD / DVD.

Rozhraní SATA je rychlejší, modernější a produktivnější než ATA.

SCSI je zase vysoce výkonné rozhraní, které může připojit různé druhy zařízení. Patří sem nejen paměťová média, ale také různá periferní zařízení. Například rychlejší SCSI skenery. Když se však objevila USB sběrnice, zmizela nutnost připojovat periferie přes SCSI. Takže, pokud máte to štěstí, že ho někde uvidíte, považujte se za šťastného.

Nyní si povíme něco málo o připojení k rozhraní IDE. Systém může mít dva ovladače (primární a sekundární), z nichž každý může připojit dvě zařízení. Podle toho získáme maximálně 4: primární master, primární slave a sekundární master, sekundární slave.

Po připojení zařízení k ovladači byste měli vybrat režim jeho provozu. Vybírá se instalací speciální propojky (nazývané propojka) na určité místo v konektoru (vedle konektoru pro připojení kabelu IDE).

Je však třeba připomenout, že více rychlé vybavení se nejprve připojí k ovladači a nazývá se master. Druhý se nazývá otrok (slave). Poslední manipulací bude připojení napájení, k tomu musíme vybrat jeden z napájecích kabelů. Tato informace užitečné, pokud máte velmi, velmi starý počítač. Protože v moderní době potřeba takových manipulací zmizela.

Připojení přes SATA je mnohem jednodušší. Kabel k němu má na obou koncích stejné konektory. SATA disk nemá žádné propojky, takže nemusíte volit provozní režim zařízení – zvládne to i dítě. Napájení je připojeno pomocí speciální kabel(3,3 V). Je však možné se připojit pomocí adaptéru k běžný kabel výživa.

Dejme jeden užitečná rada: pokud za vámi často chodí přátelé se svými pevnými disky, aby přepsali nové filmy nebo hudbu (ano, vaši přátelé jsou tak drsní, že neunesou externí HDD, ale obvyklou vnitřní), a už vás nebaví stále se točit systémová jednotka, doporučujeme zakoupit vyhrazenou kapsu na pevný disk (nazývanou Mobile Rack). Jsou k dispozici s rozhraním IDE i SATA. Pro připojení dalšího přídavného pevného disku k počítači jej jednoduše vložte do takové kapsy a je hotovo.

SSD disky – nová etapa vývoje

Už dnes (nebo možná i včera) další fáze ve vývoji zařízení pro ukládání informací. Pro změnu pevné disky přichází nový typ - SSD. Dále o tom povíme podrobněji.

Takže SSD ( pevné skupenství disk)- SSD disk který funguje na principu USB flash paměti. Jednou z jeho nejdůležitějších vlastností odlišujících se od běžných pevných disků a optických jednotek je to, že jeho zařízení neobsahuje žádné pohyblivé části a mechanické součásti.

Disky tohoto typu, jak se často stává, byly původně vyvinuty výhradně pro vojenské účely a také pro vysokorychlostní servery, protože staré dobré pevné disky pro takové potřeby již nebyly dostatečně rychlé a spolehlivé.

Uvádíme nejdůležitější výhody SSD:

Za prvé, zápis informací na SSD a čtení z něj je mnohem rychlejší (desítkykrát) než z HDD. práce konvenční pevný disk velmi zpomaluje pohyb čtecí / zapisovací hlavy. A od té doby Pokud to SSD nemá, tak není problém.
Za druhé, díky současnému použití všech paměťových modulů nainstalovaných v jednotce SSD je rychlost přenosu dat mnohem vyšší.
Za třetí, nejsou tak náchylné k úderům. Pevné disky mohou při nárazu ztratit některá data nebo dokonce selhat, což se stává nejčastěji – buďte opatrní!
Za čtvrté, spotřebovávají méně energie, díky čemuž je lze pohodlně používat v zařízeních napájených bateriemi – notebooky, netbooky, ultrabooky.
Pátý, daný typ disky za provozu prakticky neprodukují žádný hluk, zatímco při provozu pevných disků slyšíme otáčení disků a pohyb hlavy. A když selžou, obvykle se ozve silné prasknutí nebo klepání hlavami.

Ale nezastíráme: možná má SSD dvě nevýhody - 1) za jeho určitou kapacitu zaplatíte mnohem více než za pevný disk se stejným množstvím paměti (rozdíl bude několikanásobný, i když každým rokem se snižuje a méně); 2) SSD mají relativně malý omezený počet cyklů čtení/zápisu (tj. ze své podstaty omezenou životnost).

Seznámili jsme se tedy s pojmem „pevný disk“, prozkoumali jsme jeho strukturu, princip fungování a vlastnosti různých připojovacích rozhraní. Doufáme, že poskytnuté informace byly snadno srozumitelné a hlavně užitečné.

Pokud máte potíže s výběrem, pokud nemůžete určit, jaký typ pevného disku máte základní deska, které rozhraní je vhodné nebo který pevný disk bude nejlépe vyhovovat vašim potřebám, pak můžete vždy kontaktovat počítačový servis Compolife pro pomoc na celém území našeho servisu.

Naši odborníci vám pomohou s výběrem a tvrdý disk. Kromě toho si u nás můžete objednat instalaci nového zařízení do vaší systémové jednotky nebo notebooku.

zavolejte mistra

Počítač je nepostradatelnou součástí lidské společnosti. Zpracovává obrázky, zvuky, čísla, slova. Naštěstí lze všechny informace uložit, aby se při vypnutí počítače neztratily.

Úkolem pevného disku v počítači je velmi rychle ukládat a získávat informace. Pevný disk je úžasný vynález počítačového průmyslu. Dokáže uložit astronomické množství informací. Toto miniaturní zařízení zaznamenává téměř neomezené množství informací pomocí fyzikálních zákonů.

Pokud náhodou uděláte tvrdé formátování disku, pak z něj bude možné obnovit data, ale bude to dlouhé a drahé.

Jak funguje pevný disk?

Abyste pochopili - musíte se zlomit. Pevný disk se skládá z pěti hlavních částí:

Pokud chceme toto zařízení používat roky, je nutné disk chránit. Jaká by mohla být škoda? Poškození disku není metafora. V takto tenkých vrstvách se váha hlavy rovná váze 747 letadel a váha 747 letadel je srovnatelná s hmotností sta tisíc cestujících letící rychlostí 100 kilometrů za hodinu. Odchylka ve zlomcích milimetru a je to...

Co důležitá role síla tření hraje, když vahadlo začíná číst informace, pohybuje se až 60krát za sekundu. Kolébkový motor je neviditelný, protože tento elektromagnetický systém funguje na interakci dvou přírodních sil – elektřiny a magnetismu. Tato interakce urychlí vahadlo na rychlost světla.

Než jsme si řekli o komponentách, pojďme si nyní povědět něco o datovém úložišti. Data jsou uložena v úzkých stopách na povrchu disku. Během výroby je na disku vytvořeno více než 200 000 těchto skladeb. Každá stopa je rozdělena do sektorů. Mapa stop a sektorů umožňuje hlavě určit, kam psát nebo kde číst informace. Povrch disku je hladký a lesklý, ale při bližším prozkoumání je struktura složitější. Ferimagnetický film na povrchu si pamatuje všechny zaznamenané informace. Hlava zmagnetizuje mikroskopickou oblast na filmu nastavením magnetického momentu takové buňky do jednoho ze stavů "0" nebo "1", každá taková nula a jedna se nazývá bity. Hodnota bitu odpovídá orientaci magnetického pole plus mínus a není třeba se obávat o bezpečnost dat, protože fotografie dobrá kvalita zabírá asi 29 milionů těchto buněk a je rozptýleno ve 12 různých sektorech. Zní to působivě, ale ve skutečnosti takové neuvěřitelné množství bitů zabírá velmi malou plochu na povrchu disku. Každý čtvereční centimetr povrchu obsahuje 31 miliard bitů. To je to, co myslím pod pojmem paměť.

Pevný disk zaznamenává a vydává informace rychlostí, kterou si lze jen těžko představit. Pomocí zákonů magnetismu si tenký film snadno zapamatuje mnoho různých encyklopedií nebo statisíce fotografií. Pevný disk je ve skutečnosti úžasně malé zařízení, které zaznamenává jakékoli informace v malých kouscích. Toto mistrovské dílo inženýrství posouvá hranice inteligentní fyziky kousek po kousku.