Idag är många säkra på att magnetiska hårddiskar för långsam, opålitlig och tekniskt föråldrad. Samtidigt är solid-state-drev, tvärtom, på toppen av sin glans: i varje mobilenhet flashlagringsmedia är tillgängligt, och även stationära datorer använder flashenheter. Men deras utsikter är mycket begränsade. Enligt CHIPs prognos kommer SSD:er att sjunka i pris lite mer, datatätheten och därför drivkapaciteten kommer sannolikt att fördubblas, och sedan kommer slutet. 1TB SSD kommer alltid att vara för dyra. Mot deras bakgrund ser hårda magnetiska skivor med samma kapacitet väldigt attraktiva ut, så det är för tidigt att prata om nedgången i eran med traditionella enheter. Idag står de dock vid ett vägskäl. Potentialen hos den nuvarande tekniken, den vinkelräta inspelningsmetoden, tillåter ytterligare två årscykler under vilka nya modeller med högre kapacitet kommer att släppas, och sedan kommer gränsen att nås.
Om de tre stora tillverkarna – Seagate, Western Digital och Toshiba – kan göra övergången till en av de nya teknikerna som presenteras i den här artikeln, upphör 60TB eller högre 3,5-tums hårddiskar (vilket är 20 gånger större än nuvarande modeller) att vara en ouppnåelig lyx. Samtidigt kommer läshastigheten också att öka och nå SSD-nivån, eftersom den beror direkt på densiteten av data som skrivs: ju mindre avstånd som läshuvudet behöver övervinna, desto snabbare fungerar disken. Därför, om vår "informationshunger" fortsätter att växa, kommer alla "lagerblad" att gå till hårda magnetiska diskar.
Vinkelrät inspelningsmetod
Sedan en tid tillbaka har hårddiskar använt den vinkelräta inspelningsmetoden (på vertikalt arrangerade domäner), vilket ger högre datatäthet. Det är för närvarande normen. Efterföljande teknologier kommer att behålla denna metod.
6 TB: gränsen nästan nådd
Om två år kommer diskar med den vinkelräta inspelningsmetoden att nå gränsen för datatäthet på plattan.
I moderna hårddiskar med en kapacitet på upp till 4 TB överstiger inte inspelningstätheten för magnetiska plattor 740 Gbit per kvadrattum. Tillverkare lovar att enheter som använder den vinkelräta inspelningsmetoden kommer att kunna ge en hastighet på 1 Tbps per kvadrattum. Kommer ut om två år sista generationen liknande enheter: kapaciteten för 3,5-tumsmodeller kommer att nå 6 TB och 2,5-tumsmodeller kommer att kunna ge lite mer än 2 TB diskutrymme. En så blygsam tillväxttakt i inspelningstätheten håller dock inte längre med vår ständigt ökande informationshunger, vilket visas av följande grafer.
Problemet med att välja material
Hårddiskar med en vinkelrät inspelningsmetod klarar inte av att möta de växande behoven inom datalagringsområdet, eftersom de med en inspelningstäthet på drygt 1 Tbit per kvadrattum tvingas bekämpa effekten av superparamagnetism. Denna term betyder att partiklar av en viss storlek av magnetiska material inte kan upprätthålla ett magnetiseringstillstånd under lång tid, vilket plötsligt kan förändras under inverkan av värme från miljö. Den partikelstorlek vid vilken denna effekt uppträder beror på vilket material som används (se tabell nedan). Plattorna på moderna hårddiskar med vinkelrät inspelning är gjorda av en legering av kobolt, krom och platina (CoCrPt), vars partiklar har en diameter på 8 nm och en längd på 16 nm. För att spela in en bit måste huvudet magnetisera cirka 20 sådana partiklar. Med en diameter på 6 nm och mindre kan partiklarna i denna legering inte tillförlitligt upprätthålla tillståndet för deras magnetiskt fält.
Det pratas mycket i hårddiskbranschen om "trilemmat". Tillverkare kan använda tre huvudsakliga sätt att öka inspelningstätheten: ändra storleken på partiklarna, deras antal och typen av legering som de är sammansatta av. Men när partikelstorleken för CoCrPt-legeringen är från 6 nm, kommer användningen av en av metoderna att leda till att de andra två kommer att vara oanvändbara: om partikelstorleken minskas, kommer de att förlora sin magnetisering. Om du minskar deras antal per bit kommer deras signal att "lösas upp" i det omgivande bruset från angränsande bitar. Läshuvudet kommer inte att kunna avgöra om det har att göra med en "0" eller en "1". En legering med högre magnetiska egenskaper tillåter användningen av mindre partiklar och möjliggör också minskning av deras antal, men i det här fallet kan inspelningshuvudet inte ändra deras magnetisering. Detta trilemma kan bara lösas om tillverkarna överger metoden med vinkelrät inspelning. För att göra detta finns det redan flera tekniker redo.
Upp till 60 TB: ny inspelningsteknik
Inspelningstätheten för framtida hårddiskar kan tiodubblas – med hjälp av mikrovågor, lasrar, SSD-kontroller och nya legeringar.
Den mest lovande utvecklingen som kan ge en inspelningstäthet på över 1 Tbit per kvadrattum är tekniken för magnetisk inspelning med partiell överlappning av spår (den "kaklade" inspelningsmetoden - Shingled Magnetic Recording, SMR). Dess princip är att magnetspåren på en SMR-skiva delvis överlappar varandra, liknande tegelpannor på ett tak. Denna teknik övervinner svårigheten som är inneboende i den vinkelräta inspelningsmetoden: en ytterligare minskning av spårens bredd kommer oundvikligen att leda till omöjligheten att registrera data. Moderna skivor har separata spår med en bredd på 50 till 30 nm. Minsta möjliga spårbredd för vinkelrät inspelning är 25 nm. Inom SMR-teknik kan spårbredden för läshuvudet på grund av partiell överlappning vara upp till 10 nm, vilket motsvarar en inspelningstäthet på 2,5 Tbps per kvadrattum. Tricket är att öka bredden på inspelningsspåren till 70 nm, samtidigt som man säkerställer att kanten på spåret är 100 % magnetiserbar. Kanten på ett spår ändras inte om du skriver nästa med en 10 nm offset. Dessutom är inspelningshuvudet utrustat med en skyddande skärm för att förhindra att dess starka magnetfält skadar data under. När det gäller huvudet har det redan utvecklats
av Hitachi. Det finns dock ett annat problem: vanligtvis på en magnetisk skiva utförs en direkt separat omskrivning av bitar, och inom ramen för SMR-tekniken är detta endast möjligt på det översta spåret av plattan. För att ändra bitarna på det nedre spåret måste du skriva om hela plattan, vilket minskar prestandan.
Lovande efterträdare: HAMR
Samtidigt föredrar IDEMA, en internationell organisation för diskenheter, material och utrustning, Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR) och anser att det är den mest troliga utmanaren om rollen som en efterträdare till vinkelrät inspelningsteknik. Mark Guinen från IDEMAs styrelse förutspår att de första HAMR-diskarna kommer att finnas till försäljning 2015.
Till skillnad från SMR löser HAMR-teknologin trilemmat genom att reducera magnetiska partiklar, och detta kräver en övergång till nytt material. För HAMR-skivor är det nödvändigt att använda ett material med högre anisotrop energi - det mest lovande är en järn- och platinalegering (FePt). Anisotropi bestämmer hur mycket energi som krävs för att avmagnetisera ett material. I FePt är den så hög att endast 2,5 nm partiklar möter den superparamagnetiska gränsen (se tabell i nästa avsnitt). Denna omständighet skulle möjliggöra produktion av hårddiskar med en kapacitet på 30 TB med en inspelningstäthet på 5 Tbit per kvadrattum.
Problemet är att själva skrivhuvudet inte kan ändra den magnetiska orienteringen av FePt-legeringspartiklarna. Därför, i HAMR-skivor, är en laser inbyggd i den, som tillfälligt värmer upp partiklar i ett område på några nanometer till en temperatur på cirka 400 ° C. Som ett resultat kräver inspelningshuvudet mindre kraft för att ändra partiklarnas magnetfält. Baserat på skrivtäthetsvärdena kan termiskt assisterade magnetiska inspelningsenheter ha höga läshastigheter (cirka 400-500 MB/s), som för närvarande endast är möjliga för SATA 3 SSD.
Utöver lasern kan Spin Torque Oscillator, som avger mikrovågor, även spela in på FePt-legeringsplattor. Mikrovågor ändrar egenskaperna hos partiklarnas magnetfält på ett sådant sätt att ett svagt inspelningshuvud lätt återmagnetiserar dem. Generatorn ökar i allmänhet inspelningshuvudets effektivitet med tre gånger. Tekniken för magnetisk mikrovågsinspelning (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR), till skillnad från HAMR, är fortfarande under utveckling.
Ny metalllegering för termisk massage av magnetiska inspelningsskivor
FePt-legeringen i HAMR-skivan har en högre anisotrop energi och högre magnetiseringsförmåga. Jämfört med den vinkelräta inspelningsmetoden kan mindre partiklar användas här.
Vad händer efter HAMR?
Bit-Patterned Media (BPM)-teknik har länge ansetts vara den mest lovande. Det ger en annan lösning på trilemmat: i det här fallet separeras de magnetiska partiklarna från varandra av ett isolerande lager av kiseloxid. Till skillnad från traditionella magnetiska skivor appliceras magnetiserbara regioner med hjälp av litografi, som vid chiptillverkning. Detta gör produktionen av BPM-media ganska dyr. BPM låter dig minska antalet partiklar per bit och samtidigt undvika påverkan av bruset från närliggande partiklar på signalen. Det enda problemet idag är att skapa ett läs-/skrivhuvud som kan ge högprecisionskontroll av BPM-bitar. Därför ses BPM för närvarande som den mest troliga efterföljaren till HAMR. Om du kombinerar båda teknikerna kan du uppnå en inspelningstäthet på 10 Tbit per kvadrattum och producera diskar med en kapacitet på 60 TB.
Ett nytt forskningsämne är tekniken för tvådimensionell magnetisk inspelning (Two Dimensional Magnetic Recording, TDMR), som löser trilemmat genom att eliminera svårigheten som är förknippad med signal-brusförhållandet. Med ett litet antal partiklar per bit får läshuvudet en suddig signal, eftersom det har låg effekt och går förlorat i bruset från närliggande partiklar. En egenskap hos TDMR-tekniken är möjligheten att återställa en förlorad signal. Detta kräver utskrifter av flera läshuvuden eller utskrift av flera läshuvuden som bildar en 2D-bild av ytan. Baserat på dessa bilder återställer avkodaren motsvarande bitar.
Under datorstart kontrollerar en uppsättning firmware lagrad i BIOS-chippet hårdvaran. Om allt är i sin ordning överför den kontrollen till operativsystemets loader. Sedan laddas operativsystemet och du börjar använda datorn. Samtidigt, var lagrades operativsystemet innan du slog på datorn? Hur blev din uppsats som du skrev hela natten intakt efter att ha stängt av strömmen till datorn? Återigen, var förvaras det?
Okej, jag kanske har gått för långt och ni vet alla mycket väl att datordata lagras på en hårddisk. Ändå vet inte alla vad det är och hur det fungerar, och eftersom du är här drar vi slutsatsen att vi skulle vilja veta det. Nåväl, låt oss ta reda på det!
Av tradition, låt oss titta på definitionen av en hårddisk på Wikipedia:
HDD (skruv, hårddisk, hårddisk, HDD, HDD, HMDD) är en lagringsenhet för direktåtkomst baserad på principen om magnetisk inspelning.
De används i de allra flesta datorer, såväl som separat anslutna enheter för lagring av säkerhetskopior av data, som fillagring, etc.
Låt oss ta reda på det lite. Jag gillar termen hårddisk ". Dessa fem ord förmedlar hela poängen. HDD är en enhet vars syfte är att lagra data inspelad på den under lång tid. Hårddiskar är baserade på hårddiskar (aluminium) med en speciell beläggning, på vilken information registreras med hjälp av speciella huvuden.
Jag kommer inte att i detalj överväga själva inspelningsprocessen - i själva verket är det här fysiken i skolans sista klasser, och jag är säker på att du inte har någon lust att fördjupa dig i detta, och artikeln handlar inte alls om det.
Notera också frasen: slumpmässig tillgång ” vilket grovt sett innebär att vi (dator) kan läsa information från vilken del av järnvägen som helst när som helst.
Det är viktigt att HDD-minnet inte är flyktigt, det vill säga det spelar ingen roll om strömmen är ansluten eller inte, informationen som registreras på enheten kommer inte att försvinna någonstans. Detta är en viktig skillnad mellan en dators permanenta minne och tillfälliga ().
Om du tittar på en dators hårddisk i verkligheten kommer du inte att se några skivor eller huvuden, eftersom allt detta är dolt i ett förseglat hölje (hermetisk zon). Externt ser hårddisken ut så här:
Varför behöver en dator en hårddisk?
Tänk på vad en hårddisk är i en dator, det vill säga vilken roll den spelar i en PC. Det är klart att den lagrar data, men hur och vad. Här lyfter vi fram följande funktioner på hårddisken:
- Lagring av operativsystem, användarprogram och deras inställningar;
- Lagring av användarfiler: musik, video, bilder, dokument, etc.;
- Använda en del av hårddiskutrymmet för att lagra data som inte får plats i RAM (växlingsfil) eller lagra innehållet i RAM medan du använder viloläge;
Som du kan se är en dators hårddisk inte bara en dump av foton, musik och videor. Den lagrar hela operativsystemet, och dessutom hjälper hårddisken till att klara av arbetsbelastningen av RAM, och tar på sig några av dess funktioner.
Vad är en hårddisk gjord av?
Vi nämnde delvis hårddiskens komponenter, nu kommer vi att behandla detta mer i detalj. Så, huvudkomponenterna i hårddisken:
- Ram Skyddar hårddiskmekanismer från damm och fukt. Som regel är den lufttät så att inte samma fukt och damm kommer in;
- Diskar (pannkakor) - tallrikar gjorda av en viss metallegering, belagda på båda sidor, på vilka data registreras. Antalet plattor kan vara olika - från en (in budgetalternativ), upp till flera;
- Motor - på vars spindel pannkakor är fixerade;
- Huvudblock - en design av sammankopplade spakar (vipparmar) och huvuden. Den del av en hårddisk som läser och skriver information till den. För en pannkaka används ett par huvuden, eftersom både de övre och nedre delarna av den fungerar;
- Positioneringsanordning (ställdon ) - en mekanism som driver huvudblocket. Består av ett par permanenta neodymmagneter och en spole placerad i änden av huvudenheten;
- Kontroller - en elektronisk mikrokrets som styr driften av hårddisken;
- parkeringszon - en plats inuti hårddisken bredvid skivorna eller på deras insida, där huvudena sänks (parkerade) under driftstopp, för att inte skada pannkakornas arbetsyta.
En sådan enkel hårddiskenhet. Det bildades för många år sedan, och det har inte gjorts några grundläggande förändringar på länge. Och vi går vidare.
Hur en hårddisk fungerar
Efter att ström tillförs hårddisken börjar motorn, på vars spindel pannkakorna är fixerade, att snurra upp. Efter att ha fått en hastighet med vilken en konstant luftström bildas nära skivornas yta börjar huvudena röra sig.
Denna sekvens (först snurrar skivorna upp och sedan börjar huvudena fungera) är nödvändig så att huvuden svävar över plattorna på grund av det resulterande luftflödet. Ja, de rör aldrig ytan på skivorna, annars skulle de senare skadas omedelbart. Avståndet från magnetplattornas yta till huvudena är dock så litet (~10 nm) att du inte kan se det med blotta ögat.
Efter start läses först och främst serviceinformation om hårddiskens tillstånd och annan nödvändig information om den, som finns på det så kallade nollspåret. Först då börjar arbetet med datan.
Information på datorns hårddisk spelas in på spår, som i sin tur är indelade i sektorer (såsom pizza skuren i bitar). För att skriva filer kombineras flera sektorer till ett kluster, vilket är den minsta plats där en fil kan skrivas.
Förutom en sådan "horisontell" partitionering av disken finns det också en villkorad "vertikal". Eftersom alla huvuden är kombinerade är de alltid placerade över samma spårnummer, var och en över sin egen skiva. Under driften av hårddisken ritar huvuden så att säga en cylinder:
Medan hårddisken fungerar utför den faktiskt två kommandon: läsa och skriva. När det är nödvändigt att utföra ett skrivkommando, beräknas området på skivan där det kommer att utföras, sedan placeras huvudena och i själva verket exekveras kommandot. Resultatet kontrolleras sedan. Förutom att skriva data direkt till disken hamnar även information i dess cache.
Om styrenheten tar emot ett läskommando, kontrollerar den först och främst förekomsten av den nödvändiga informationen i cachen. Om det inte finns där, beräknas koordinaterna för positionering av huvudena igen, sedan placeras huvudena och läser data.
Efter avslutat arbete, när strömförsörjningen till hårddisken försvinner, parkeras huvuden automatiskt i parkeringszonen.
Så här in i generella termer och datorns hårddisk fungerar. I verkligheten är allt mycket mer komplicerat, men den genomsnittliga användaren behöver troligen inte sådana detaljer, så vi kommer att avsluta det här avsnittet och gå vidare.
Typer av hårddiskar och deras tillverkare
Idag finns det faktiskt tre huvudtillverkare av hårddiskar på marknaden: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. De täcker helt efterfrågan på enheter av alla typer och krav. Resten av företagen gick antingen i konkurs, eller togs över av någon från de tre största, eller omprofilerades.
Om vi pratar om typerna av hårddiskar kan de delas in på detta sätt:
- För bärbara datorer är huvudparametern enhetsstorleken 2,5 tum. Detta gör att de kan placeras kompakt i laptopfodralet;
- För PC - i det här fallet är det också möjligt att använda 2,5 ″ hårddiskar, men som regel används 3,5 tum;
- Externa hårddiskar är enheter som är separat anslutna till en PC/laptop och fungerar oftast som fillagring.
Det finns också en speciell typ av hårddiskar - för servrar. De är identiska med konventionella datorer, men kan skilja sig åt i gränssnitt för anslutning och högre prestanda.
Alla andra uppdelningar av hårddiskar i typer kommer från deras egenskaper, så vi kommer att överväga dem.
Hårddiskspecifikationer
Så, de viktigaste egenskaperna hos en dators hårddisk:
- Volym - en indikator på den största möjliga mängden data som kan rymmas på disken. Det första de brukar titta på när de väljer en hårddisk. Denna siffra kan nå 10 TB, även om 500 GB - 1 TB oftare väljs för en hemdator;
- Formfaktor - storleken på hårddisken. De vanligaste är 3,5 och 2,5 tum. Som nämnts ovan är 2,5 tum i de flesta fall installerade i bärbara datorer. De används också i externa hårddiskar. 3,5″ är installerat på PC:n och på servern. Formfaktorn påverkar också volymen, eftersom mer data får plats på en större disk;
- Spindelhastighet - Hur snabbt roterar pannkakor? De vanligaste är 4200, 5400, 7200 och 10000 rpm. Denna egenskap påverkar direkt prestandan, såväl som enhetens pris. Ju högre hastighet, desto högre båda värdena;
- Gränssnitt - metod (kontakttyp) för att ansluta hårddisken till datorn. Det mest populära gränssnittet för interna hårddiskar idag är SATA (äldre datorer använder IDE). Externa hårddiskar är vanligtvis anslutna via USB eller FireWire. Utöver de listade finns det andra gränssnitt som SCSI, SAS;
- Buffertvolym (cacheminne) - en typ av snabbt minne (efter typ av RAM) installerat på HDD-styrenheten, designat för tillfällig lagring av data som oftast används. Buffertstorleken kan vara 16, 32 eller 64 MB;
- Slumpmässig åtkomsttid - den tid under vilken hårddisken garanterat kan skriva eller läsa från någon del av disken. Den fluktuerar från 3 till 15 ms;
Utöver ovanstående egenskaper kan du även hitta indikatorer som t.ex.
Om du är en privatperson kommer våra specialister att kunna tillhandahålla det bredaste utbudet av datortjänster. Våra erfarna hantverkare är redo att lösa alla problem som kan uppstå med din systemenhet eller bärbara dator.
Ringa upp:
Som datortjänster tillhandahåller vi Du kan vara säker, eftersom vi har erfarna och uppmärksamma hantverkare som har tillhandahållit datorhjälp och reparerat datorer i flera år, givetvis med den senaste professionella utrustningen.
Ansluta sig:
Installera och reparera datorer hemma - ringa en datorguide
Mjukvaruinstallation
Moderkort reparation
Datorassistanstjänster
Byte av strömförsörjning
Datorn trasig? Inga problem. Våra experter vet hur de ska hjälpa dig. För datorreparation har vi alla nödvändiga reservdelar från certifierade tillverkare. Hembesöket går väldigt snabbt.
Datorhjälp hemma 250 rubel.
Brådskande reparation av bärbar dator - Räddning från översvämning med vätskor och byte av delar
Matrisbyte
Rengöring av tangentbord
Byte av batteri
Reparation av strömförsörjning
Om din bärbara dator är trasig fixar våra erfarna tekniker det snabbt. Även om du av misstag översvämmade den med vätska och batteriet och hårddisken brann ut i den, kommer våra mästare snabbt att återställa din bärbara dator till arbetskapacitet.
Brådskande reparation av bärbara datorer 550 rub.
Borttagning och behandling av datavirus - borttagning av banderoller
Installera antivirusskydd
Virusbehandling
Borttagning av trojaner
Brandväggsinstallation
Ingen dator är immun mot skadliga attacker. Lömska virus kan allvarligt störa din dator och leda till dataförlust, men våra mästare tar effektivt bort virus och installerar antivirusskydd.
Borttagning av virus 270 rub.
Installera och konfigurera windows på en dator eller bärbar dator
Installera Windows XP, Vista, Seven
Windows-installation
Installation av drivrutiner
Systemkraschåterställning
Om du inte kan installera operativ system Windows på egen hand, kontakta bara våra specialister, så installerar de alla licensierade versioner av Windows och gör alla nödvändiga inställningar.
Installera windows 260 rub.
Vi sparar dina data - dataåterställning
Från hårddisken
Efter formatering
Från flash-enhet och minneskort
Efter borttagning
Oavsett vad som orsakade förlusten av data, och på vilket medium detta obehagliga fenomen inträffade, kommer våra kvalificerade mästare att återställa all din data, samtidigt som konfidentialiteten för filerna på din dator bibehålls.
Dataåterställning 410 rub.
It-tjänster för organisationer och prenumerationstjänster för organisationer
- Datoradministration
- Perifer reparation
- Informationssäkerhet
- Nätverkskonfiguration
Det är svårt att föreställa sig en framgångsrik verksamhet utan välorganiserade IT-tjänster. Mycket beror trots allt på välfungerande datorer och ett välorganiserat datasäkerhetssystem. Kontakta oss för IT-tjänster - vi kommer inte att svika dig.
hårddisk (hårddisk, HDD) - ett direktminne (informationslagringsenhet) baserat på principen om magnetisk inspelning. Det är det huvudsakliga lagringsmediet i de flesta datorer.
Till skillnad från " flexibel» disk ( disketter), information i HDD registreras på hårda (aluminium eller glas) plattor belagda med ett lager av ferromagnetiskt material, oftast kromdioxid - magnetiska skivor. PÅ HDD ett eller flera skär på en axel används. Läshuvuden i driftläget vidrör inte plattornas yta på grund av det luftflödeslager som bildas nära ytan under snabb rotation. Avståndet mellan huvudet och skivan är flera nanometer, och frånvaron av mekanisk kontakt säkerställer en lång livslängd för enheten. I avsaknad av rotation av skivorna är huvudena placerade vid spindeln eller utanför skivan i en säker zon, där deras onormala kontakt med skivornas yta är utesluten.
Första hårddisken
PÅ 1957 år av företaget IBM den allra första hårddisken utvecklades, och den utvecklades redan innan skapandet av en persondator. För honom skulle han behöva betala en "prydlig" summa, även om han bara hade gjort det 5 MB. Sedan utvecklades en hårddisk med en kapacitet 10 MB speciellt för persondatorer IBM PC XT. Winchester hade allt 30 spår och mer på 30 sektorer i varje spår. " Winchesters"- så här började hårddiskar kallas, om de förkortades, då" PÅintami”, Detta kom från en analogi med märkningen av företagets karbin Winchester - "30/30", som var multiladdad.
För tydlighetens skull, låt oss ta en titt 3,5 tum SATA disk. Det blir Seagate ST31000333AS.
Grön textolit med kopparskenor, strömkontakter och SATA kallas elektronikkortet eller styrkortet (P printed kretskort, PCB). Den används för att hantera driften av hårddisken. Det svarta aluminiumhöljet och dess innehåll kallas HDA ( Head and Disk Assembly, HDA), kallar experter det också " burk". Kroppen utan innehåll kallas också HDA (bas).
Låt oss nu ta bort kretskortet och undersöka komponenterna som är placerade på det.
Det första som fångar ditt öga är ett stort chip placerat i mitten - en mikrokontroller eller processor (Micro Controller Unit, MCU) . På moderna hårddiskar består mikrokontrollern av två delar – faktiskt CPU(Central processorenhet, CPU), som gör alla beräkningar, och kanalen läs/skriv (läs/skriv kanal)- en speciell anordning som omvandlar den analoga signalen som kommer från huvudena till digital data under läsoperationen och kodar digital data till en analog signal under skrivoperationen. Processorn har portar input-output (IO-portar) att styra resten av komponenterna som finns på kretskortet och överföra data via SATA-gränssnitt.
Minneschipär det vanliga DDR SDRAM minne. Mängden minne avgör storleken på hårddiskens cache. Minne är installerat på detta kretskort Samsung DDR volym 32 MB, vilket i teorin ger disken en cache in 32 MB(och det är denna volym som ges in specifikationer ah hårddisk), men det är inte helt sant. Faktum är att minnet logiskt är uppdelat i buffert minne (Cache) och firmwareminne. Processorn behöver lite minne för att ladda firmwaremoduler. Så vitt känt, endast Hitachi/IBM ange den faktiska volymen cache i beskrivningen av tekniska egenskaper; i förhållande till andra diskar, om volymen cache man kan bara gissa.
Nästa chip är motorns och huvudenhetens kontrollkontroll, eller "twist" (Voice Coil Motor Controller, VCM Controller). Dessutom styr detta chip de sekundära strömförsörjningsenheterna på kortet, från vilka processorn matas och förförstärkare-switch-chip (förförstärkare, förförstärkare) finns i HDA. Detta är huvudkonsumenten av energi på det tryckta kretskortet. Den styr spindelns rotation och huvudens rörelse. Kärna VCM-styrenhet kan fungera även vid en temperatur på 100°C.
En del av skivans firmware lagras i flashminne. När strömmen sätts på disken, laddar mikrokontrollern innehållet i flash-chippet till minnet och börjar exekvera koden. Utan koden laddad på rätt sätt kommer disken inte ens vilja snurra upp. Om det inte finns något flashchip på kortet så är det inbyggt i mikrokontrollern.
Vibrationssensor (chocksensor) reagerar på skakningar som är farliga för disken och skickar en signal om det till styrenheten VCM. VCM-styrenhet parkerar omedelbart huvudena och kan stoppa skivan från att snurra. Teoretiskt sett bör denna mekanism skydda enheten från ytterligare skador, men det fungerar inte i praktiken, så tappa inte skivorna. På vissa skivor är vibrationssensorn mycket känslig och reagerar på minsta vibration. Data som tas emot från sensorn tillåter kontroller VCM korrekt huvudrörelse. Minst två vibrationssensorer är installerade på sådana skivor.
Det finns en annan skyddsanordning på brädet - Transient Voltage Suppression (TVS). Det skyddar kortet från strömstörningar. Med strömstörning TVS brinner ut, vilket skapar en kortslutning till jord. Denna tavla har två TVS, för 5 och 12 volt.
Tänk på det hermetiska blocket.
Under brädan finns kontakterna på motorn och huvudena. Dessutom finns det ett litet, nästan omärkligt hål på skivkroppen (andningshål). Det tjänar till att utjämna trycket. Många tror att det finns ett vakuum inuti hårddisken. Det är det faktiskt inte. Detta hål gör att skivan kan utjämna trycket inuti och utanför inneslutningen. FRÅN inuti detta hål täckt av ett andningsfilter som fångar upp damm och fuktpartiklar.
Låt oss nu titta inuti inneslutningsområdet. Ta bort skivskyddet.
Locket i sig är inget speciellt. Det är bara en metallbit med en gummitätning för att hålla damm borta.
Tänk på fyllningen av inneslutningsområdet.
Dyrbar information lagras på metallskivor, även kallad pannkakor eller Pfenor (fat). På bilden ser du toppplattan. Plattorna är gjorda av polerat aluminium eller glas och är täckta med flera lager av olika sammansättningar, inklusive ett ferromagnetiskt ämne, på vilket i själva verket data lagras. Mellan pannkakorna, såväl som ovanför toppen av dem, ser vi speciella tallrikar som kallas separatorer eller separatorer (spjäll eller separatorer). De behövs för att utjämna luftflöden och minska akustiskt ljud. Som regel är de gjorda av aluminium eller plast. Aluminiumseparatorer är mer framgångsrika för att kyla luften inuti inneslutningsområdet.
Läs-skrivhuvuden (huvuden), monterad på ändarna av magnethuvudenhetens fästen, eller HSA (Head Stack Assembly, HSA). parkeringszon- detta är det område där huvudena på en frisk disk ska vara om spindeln stoppas. Med denna skiva är parkeringszonen placerad närmare spindeln, som syns på bilden.
På vissa körningar görs parkering på speciella plastparkeringar placerade utanför skyltarna.
HDDär en exakt positioneringsmekanism och kräver mycket ren luft för att fungera korrekt. Under användning kan mikroskopiska partiklar av metall och fett bildas inuti hårddisken. För att omedelbart rena luften inuti skivan finns det återcirkulationsfilter. Detta är en högteknologisk enhet som ständigt samlar in och fångar de minsta partiklarna. Filtret är placerat i vägen för luftflöden som skapas av plattornas rotation.
Låt oss ta bort den övre magneten och se vad som döljer sig under den.
Hårddiskar använder mycket kraftfulla neodymmagneter. Dessa magneter är så kraftfulla att de kan lyfta in vikt 1300 gånger större än sina egna. Så lägg inte fingret mellan magneten och metall eller någon annan magnet - slaget blir väldigt känsligt. Den här bilden visar begränsningarna. BMG. Deras uppgift är att begränsa huvudens rörelse och lämna dem på ytan av plattorna. BMG-begränsare olika modeller är ordnade olika, men det finns alltid två av dem, de används på alla moderna hårddiskar. På vår enhet sitter den andra limitern på den nedre magneten.
Här ser vi här spole (röstspole), som är en del av huvudenheten. Spole och magneter bildas BMG-drivenhet (Voice Coil Motor, VCM). Drivenheten och blocket av magnethuvuden bildas lägesställare- en enhet som flyttar huvuden. En svart plastbit av komplex form kallas spärr (aktuatorspärr). Det är en försvarsmekanism som släpper BMG efter att spindelmotorn har nått ett visst antal varv. Detta händer på grund av trycket i luftflödet. Spärren skyddar huvudena från oönskade rörelser i parkeringsläget.
Låt oss nu ta bort blocket med magnethuvuden.
Precision och mjuk rörelse BMG stöds av precisionslager. Den största detaljen BMG, gjord av aluminiumlegering, vanligen kallad konsol eller vippa (arm). I änden av vippan finns huvuden på en fjäderupphängning (Leder Gimbal Assembly, HGA). Vanligtvis levereras huvuden och vipparmarna av olika tillverkare. Flexibel kabel (flexibel tryckt krets, FPC) går till kontaktplattan, dockar med kontrollkortet.
Tänk på komponenterna BMG Mer.
En spole ansluten till en kabel.
Lager.
Följande bild visar BMG-kontakter.
Packning säkerställer anslutningens täthet. Sålunda kan luft komma in på insidan av skivan och huvudenheten endast genom tryckutjämningshålet. Kontakterna på denna skiva är belagda med ett tunt lager guld för att förbättra konduktiviteten.
Detta är en klassisk rockerdesign.
De små svarta bitarna i ändarna av fjäderhängarna kallas skjutreglage. Många källor indikerar att reglage och huvuden är en och samma. Faktum är att reglaget hjälper till att läsa och skriva information genom att höja huvudet ovanför pannkakornas yta. På moderna hårddiskar rör sig huvudena på avstånd 5-10
nanometer från pannkakornas yta. Som jämförelse har ett människohår en diameter på ca 25 000 nanometer. Om någon partikel kommer under skjutreglaget kan det leda till överhettning av huvuden på grund av friktion och fel, vilket är anledningen till att renheten hos luften inuti inneslutningen är så viktig. Själva läs- och skrivelementen finns i slutet av reglaget. De är så små att de bara kan ses med ett bra mikroskop.
Som du kan se är skjutreglagets yta inte platt, det har aerodynamiska spår. De hjälper till att stabilisera skjutreglagets flyghöjd. Luften under reglaget bildas luftkudde (luftlageryta, ABS). Luftkudden upprätthåller skjutreglagets rörelse nästan parallellt med pannkakans yta.
Här är en annan reglagebild
Huvudkontakterna är tydligt synliga här.
Detta är en annan viktig del. BMG, som ännu inte har diskuterats. Det heter p förförstärkare (förförstärkare, förförstärkare). förförstärkare- det här är ett chip som styr huvudena och förstärker signalen som kommer till eller från dem.
förförstärkare ligger precis i BMG av en mycket enkel anledning - signalen som kommer från huvudena är mycket svag. På moderna enheter har den en frekvens på ca 1 GHz. Om du tar ut förförstärkaren från inneslutningsområdet kommer en så svag signal att dämpas kraftigt på vägen till styrkortet.
Fler spår leder från förförstärkaren till huvudena (höger) än till inneslutningsområdet (vänster). Faktum är att en hårddisk inte samtidigt kan fungera med mer än ett huvud (ett par skriv- och läselement). Hårddisken skickar signaler till förförstärkaren, och den väljer huvudet som hårddisken för närvarande har åtkomst till. Denna hårddisk har sex spår som leder till varje huvud. Varför så många? Ett spår är slipat, två till är för läs- och skrivelement. De följande två spåren är för styrning av miniaktuatorer, speciella piezoelektriska eller magnetiska enheter som kan flytta eller vrida reglaget. Detta hjälper till att mer exakt ställa in huvudens position ovanför banan. Den sista stigen leder till värmaren. Värmaren används för att styra flyghöjden på huvudena. Värmaren överför värme till suspensionen som förbinder reglaget och vippan. Hängaren är tillverkad av två legeringar med olika termiska expansionsegenskaper. Vid uppvärmning böjs suspensionen mot pannkakans yta, vilket minskar huvudets flyghöjd. När den svalnas rätas upphängningen.
Hälsningar till alla bloggläsare. Många är intresserade av frågan - hur fungerar en dators hårddisk. Därför bestämde jag mig för att ägna dagens artikel åt detta.
En dators hårddisk (hårddisk eller hårddisk) behövs för att lagra information efter att datorn stängts av, till skillnad från RAM () - som lagrar information tills strömmen stängs av (tills datorn stängs av).
Hårddisken, med rätta, kan kallas ett riktigt konstverk, bara ingenjörskonst. Ja Ja precis. Det är så komplicerat inuti allt är ordnat. För tillfället är hårddisken den mest populära enheten för att lagra information över hela världen, den är i nivå med enheter som: flashminne (flashenheter), SSD. Många har hört talas om hårddiskenhetens komplexitet och undrar hur så mycket information är placerad i den och skulle därför vilja veta hur en dators hårddisk är uppbyggd eller vad den består av. Idag kommer det att finnas en sådan möjlighet).
En hårddisk består av fem huvuddelar. Och den första av dem - integrerad krets, som synkroniserar skivans arbete med datorn och hanterar alla processer.
Den andra delen är elmotorn(spindel), får skivan att rotera med en hastighet av cirka 7200 rpm, och den integrerade kretsen håller rotationshastigheten konstant.
Och nu den tredje den viktigaste delen är rockern, som både kan skriva och läsa information. Vippans ände är vanligtvis delad så att du kan arbeta med flera skivor samtidigt. Vipphuvudet kommer dock aldrig i kontakt med skivorna. Det finns ett gap mellan skivans yta och huvudet, storleken på detta gap är cirka fem tusen gånger mindre än tjockleken på ett människohår!
Men låt oss ändå se vad som händer om gapet försvinner och vipphuvudet kommer i kontakt med ytan på den roterande skivan. Vi minns fortfarande från skolan att F = m * a (Newtons andra lag, enligt min mening), varav det följer att ett föremål med liten massa och enorm acceleration blir otroligt tungt. Med tanke på den enorma rotationshastigheten för själva skivan blir vikten på vipphuvudet mycket, mycket märkbar. Naturligtvis är diskskador oundvikliga i detta fall. Förresten, detta är vad som hände med disken, där detta gap försvann av någon anledning:
Friktionskraftens roll är också viktig, d.v.s. dess nästan fullständiga frånvaro, när vippan börjar läsa information, samtidigt som den växlar upp till 60 gånger per sekund. Men vänta, var är motorn här som driver vippan, och till och med i en sådan hastighet? I själva verket är det inte synligt, eftersom det är ett elektromagnetiskt system som fungerar på växelverkan mellan två naturkrafter: elektricitet och magnetism. Sådan interaktion gör det möjligt att accelerera vippan till ljusets hastighet, i bokstavlig mening.
Fjärde delen– själva hårddisken, det är här information skrivs och läses från, förresten kan det finnas flera av dem.
Jo, den femte, sista delen av hårddiskdesignen är naturligtvis fallet där alla andra komponenter är installerade. Materialen som används är följande: nästan hela kroppen är gjord av plast, men topplocket är alltid metall. Det sammansatta huset kallas ofta för en "inneslutningszon". Det finns en uppfattning om att det inte finns någon luft inne i inneslutningsområdet, eller snarare att det finns ett vakuum där. Denna åsikt är baserad på det faktum att vid så höga skivrotationshastigheter kan till och med en dammfläck som kommer in i det göra många dåliga saker. Och det är nästan sant, förutom att det inte finns något vakuum där - utan det finns renad, torkad luft eller neutral gas - kväve till exempel. Även om, kanske i tidigare versioner av hårddiskar, istället för att rena luften, pumpades den helt enkelt ut.
Vi pratade om komponenter, d.v.s. vad är en hårddisk gjord av. Låt oss nu prata om datalagring.
Hur och i vilken form lagras data på en dators hårddisk
Data lagras i smala spår på diskytan. Under produktionen appliceras mer än 200 000 sådana spår på skivan. Var och en av spåren är indelad i sektorer.
Spår- och sektorkartor låter dig bestämma var du ska skriva eller läsa information. Återigen finns all information om sektorer och spår i minnet av en integrerad krets, som, till skillnad från andra komponenter på en hårddisk, inte är placerad inuti höljet, utan utanför och vanligtvis underifrån.
Ytan på själva skivan är slät och glänsande, men detta är bara vid första anblicken. Vid närmare granskning visar sig ytstrukturen vara mer komplex. Faktum är att skivan är gjord av en metallegering belagd med ett ferromagnetiskt skikt. Detta lager gör allt arbete. Det ferromagnetiska lagret kommer ihåg all information, hur? Väldigt enkelt. Vipphuvudet magnetiserar ett mikroskopiskt område på filmen (ferromagnetiskt skikt), inställning magnetiskt moment en sådan cell till ett av tillstånden: o eller 1. Varje sådan nolla och en kallas bitar. Alltså är all information som registreras på en hårddisk i själva verket en viss sekvens och ett visst antal nollor och ettor. Till exempel fotografera bra kvalitet upptar cirka 29 miljoner av dessa celler och är utspridda över 12 olika sektorer. Ja, det låter imponerande, men i verkligheten - ett så stort antal bitar tar upp en mycket liten yta på skivans yta. Varje kvadratcentimeter hårddiskyta innehåller flera tiotals miljarder bitar.
Hur en hårddisk fungerar
Vi har just undersökt hårddisken, var och en av dess komponenter separat. Nu föreslår jag att länka allt till ett visst system, tack vare vilket själva principen för hårddiskoperationen kommer att vara tydlig.
Så, hur en hårddisk fungerar nästa: när hårddisken sätts i drift betyder det att antingen det skrivs till eller information läses från den, eller från den börjar elmotorn (spindeln) ta fart, och eftersom hårddiskarna är fixerade på själva spindeln, respektive, de är tillsammans med den också börjar rotera. Och medan hastigheten på skivan (s) inte har nått den nivå som mellan vipphuvudet och skivan som bildas krockkudde, vippan är placerad i en speciell "parkeringszon" för att undvika skador. Så här ser det ut.
Så fort hastigheten når önskad nivå sätter servodrivningen (elektromagnetisk motor) igång vippen, som redan är placerad på den plats där du vill skriva eller läsa information. Detta underlättas bara av en integrerad krets som kontrollerar alla rörelser av vippan.
Det finns en utbredd uppfattning, en sorts myt, att vid tillfällen då skivan är "ledig", d.v.s. inga läs-/skrivoperationer utförs med den tillfälligt, hårddiskarna inuti slutar snurra. Detta är verkligen en myt, för i själva verket snurrar hårddiskar inuti höljet konstant, även när hårddisken är i energisparläge och ingenting skrivs till den.
Tja, här har vi undersökt enheten på datorns hårddisk i alla detaljer. Naturligtvis, inom ramen för en artikel är det omöjligt att berätta om allt som har med hårddiskar att göra. Till exempel, i den här artikeln sas det inte om - det här är ett stort ämne, jag bestämde mig för att skriva en separat artikel om det.
Jag hittade en intressant video om hur en hårddisk fungerar i olika lägen
Tack alla för er uppmärksamhet, om ni ännu inte har prenumererat på uppdateringar av denna webbplats - jag rekommenderar starkt att göra detta för att inte missa intressant och användbart material. Vi ses på bloggsidorna!
