HDD, tvrdi disk, tvrdi disk - sve su to imena jednog poznatog uređaja za pohranu podataka. U ovom ćemo materijalu reći o tehničkoj osnovi takvih pogona, o tome kako se informacije mogu pohraniti na njima, te o drugim tehničkim nijansama i principima rada.
Uređaj na tvrdom disku
Na osnovu punog naziva ovog uređaja za pohranu podataka - pogona tvrdog diska (HDD) - lako možete shvatiti šta je srž njegovog rada. Ovi se skladišni mediji zbog svoje jeftinosti i izdržljivosti ugrađuju u razne računare: PC, prijenosna računala, servere, tablete itd. Izrazita karakteristika HDD-a je mogućnost pohrane ogromnih količina podataka, a pritom ima vrlo male dimenzije. U nastavku ćemo govoriti o njegovoj unutrašnjoj strukturi, principima rada i drugim osobinama. Krenimo!
Hermoblok i elektronika
Zelena stakloplastika i bakar na njoj, zajedno s priključcima za povezivanje napajanja i SATA priključnicom, nazivaju se upravljačka ploča (Štampana pločica, PCB). Ovaj integrisani krug služi za sinhronizaciju rada diska sa računarom i upravljanja svim procesima unutar HDD-a. Naziva se crni aluminijski kofer i ono što je unutra zapečaćena jedinica (Montaža glave i diska, HDA).
U središtu integriranog kruga je veliki čip - ovaj mikrokontroler (Micro Controller Unit, MCU). U današnjem tvrdom disku mikroprocesor sadrži dvije komponente: centralna računarska jedinica (Centralna procesorska jedinica, CPU) koja se bavi svim proračunima i kanal za čitanje i pisanje - poseban uređaj koji pretvara analogni signal iz glave u diskretni dok je zauzet čitanjem i obrnuto - digitalni u analogni tokom snimanja. Mikroprocesor ima ulazni / izlazni portovipomoću kojeg upravlja preostalim elementima koji se nalaze na ploči i razmjenjuje informacije putem SATA veze.
Drugi čip smješten u krugu je DDR SDRAM (memorijski čip). Njegova količina određuje volumen predmemorije tvrdog diska. Ovaj čip je podijeljen na memoriju upravljačkog softvera, koja je djelomično sadržana u flash pogonu, i međuspremnik potreban procesoru za učitavanje modula firmvera.
Pozvan je treći čip motor i regulator glave (Regulator glasovnog svitka, VCM regulator). Upravlja dodatnim izvorima energije koji se nalaze na ploči. Pokreće ih mikroprocesor i preamp preklopka (predpojačalo) koji se nalazi u zatvorenoj jedinici. Ovom regulatoru je potrebno više energije od ostalih komponenti na ploči jer je odgovoran za rotaciju vretena i kretanje glava. Jezgra prekidača predpojačala može raditi kada se zagreva na 100 ° C! Kad se napaja HDD, mikrokontroler ispušta sadržaj flash čipa u memoriju i započinje izvršavati upute navedene u njemu. Ako se kôd ne učita ispravno, HDD neće moći pokrenuti promociju. Također, flash memorija se može integrirati u mikrokontroler i ne sadrži ga na ploči.
Smješten u krugu senzor vibracije (senzor udara) određuje nivo tresenja. Ako smatra da je njegov intenzitet opasan, šalje se signal motoru i regulatoru za upravljanje glavom, nakon čega odmah parkira glave ili potpuno zaustavlja rotaciju HDD-a. Teorijski je ovaj mehanizam napravljen da štiti HDD od raznih mehaničkih oštećenja, mada mu u praksi to ne pomaže mnogo. Stoga ne smijete ispustiti tvrdi disk, jer to može dovesti do neadekvatnog rada senzora za vibracije, što može prouzrokovati potpunu neupotrebljivost uređaja. Neki hard diskovi imaju senzore koji su preosjetljivi na vibracije, koji reagiraju na njegovu najmanju manifestaciju. Podaci koje VCM prima pomažu u podešavanju kretanja glava, tako da su diskovi opremljeni sa najmanje dva ova senzora.
Drugi uređaj dizajniran da zaštiti HDD je graničnik prolaznog napona (Privremeno prigušivanje napona, TVS), dizajniran da spriječi mogući kvar u slučaju prenapona. Na jednom krugu može biti nekoliko takvih ograničenja.
Hermoblock površina
Ispod integrirane pločice nalaze se kontakti motora i glava. Ovdje možete vidjeti gotovo nevidljivu tehničku rupu (otvor za dah), koja izjednačava pritisak unutar i izvan zapečaćene površine jedinice, uništavajući mit o tome da unutar tvrdog diska postoji vakuum. Njegovo unutarnje područje prekriveno je posebnim filterom koji ne propušta prašinu i vlagu direktno u tvrdi disk.
Hermobic iznutra
Ispod poklopca zapečaćene jedinice, koja je običan sloj metala i gumena brtva koja ga štiti od vlage i prašine, nalaze se magnetni diskovi.
Oni se mogu zvati palačinke ili tanjure (tanjiri). Diskovi se obično prave od stakla ili aluminija koji su prethodno polirani. Tada su prekriveni nekoliko slojeva raznih tvari, među kojima je i feromagnet - zahvaljujući njemu postoji mogućnost snimanja i pohranjivanja podataka na tvrdi disk. Između tanjira i iznad gornje palačinke su razgraničari (amortizeri ili separatori). Oni čak izbacuju protoke zraka i smanjuju zvučni šum. Obično se izrađuje od plastike ili aluminija.
Ploče za odvajanje, izrađene od aluminija, bolje se nose s snižavanjem temperature zraka unutar zatvorene zone.
Magnetni blok glave
Na krajevima nosača smještenih unutra magnetni blok glave (Naglavljeni sklop snopa, HSA) nalaze se glave za čitanje / pisanje. Kada se vreteno zaustavi, oni bi trebali biti u prostoru za kuhanje - to je mjesto na kojem se nalaze glave radnog tvrdog diska u vrijeme kada osovina ne radi. Na nekim HDD uređajima parkiranje se odvija na plastičnim površinama za pripremu koje se nalaze izvan ploča.
Za normalan rad tvrdog diska potreban je što čistiji zrak koji sadrži najmanje stranih čestica. Vremenom se u pogonu formiraju mikročestice maziva i metala. Za njihovo slanje opremljeni su HDD diskovi cirkulacijski filtri (recirkulacijski filter), koji stalno sakupljaju i zarobljuju vrlo male čestice tvari. Instaliraju se u putanji protoka zraka, koji nastaju uslijed rotacije ploča.
Neodimijevi magneti ugrađeni su u tvrdi disk, koji mogu privući i zadržati težinu koja može biti i 1300 puta veća od njegove vlastite. Svrha ovih magneta na tvrdom disku je ograničiti kretanje glava držeći ih iznad plastičnih ili aluminijskih palačinki.
Drugi deo bloka magnetne glave je zavojnica (zvučna zavojnica). Zajedno sa magnetima tvori BMG pogonkoja zajedno sa BMG-om je pozicioner (pokretač) - uređaj koji pokreće glave. Pozvan je zaštitni mehanizam za ovaj uređaj stezanje (zasun pokretača). Oslobađa BMG čim vreteno postigne dovoljno brzine. U procesu oslobađanja uključuje se zračni pritisak. Zatvarač sprečava bilo kakvo pomicanje glave u stanju pripreme.
Ispod BMG će se nalaziti precizni ležaj. Održava glatkoću i preciznost ove jedinice. Tu je i dio napravljen od legure aluminija, koji se tako zove rocker (ruka). Na njegovom kraju, na opružnom ogibljenju, nalaze se glave. Od rokera ide fleksibilan kabl (Fleksibilni tiskani krug, FPC), koji vodi do jastučića koji se spaja na elektroničku ploču.
Evo zavojnice koja je povezana kablom:
Ovde možete videti ležaj:
Evo kontakata BMG-a:
Brtva (brtva) pomaže da se osigura čvrsto prianjanje. Zbog toga zrak ulazi u jedinicu s diskovima i glavama samo kroz otvor koji izjednačava pritisak. Kontakti ovog diska obloženi su najfinijim pozlatama, što poboljšava provodljivost.
Tipična montaža nosača:
Na krajevima opruga nalaze se delovi malih dimenzija - klizači (klizači). Pomažu u čitanju i pisanju podataka podižući glavu iznad ploča. U modernim pogonima glave rade na udaljenosti od 5-10 nm od površine metalnih palačinki. Elementi za čitanje i pisanje informacija nalaze se na samom kraju klizača. Toliko su mali da ih se može vidjeti samo pomoću mikroskopa.
Ovi dijelovi nisu apsolutno ravni, budući da na sebi imaju aerodinamične žljebove, koji služe za stabilizaciju visine klizača. Zrak ispod toga stvara jastuk (Podloga zračnog ležaja, ABS) koja podržava paralelne površine ploče leta.
Predpojačalo - čip odgovoran za kontrolu glava i pojačavanje signala prema ili sa njih. Nalazi se direktno u BMG-u, jer signal koji glave stvaraju nema dovoljno snage (oko 1 GHz). Bez pojačala u zapečaćenom području jednostavno bi se raspršilo duž putanje do integriranog kruga.
Od ovog uređaja prema glavama ima više tragova nego do uske zone. To se objašnjava činjenicom da tvrdi disk može komunicirati samo s jednim od njih u određenom trenutku. Mikroprocesor šalje zahtjeve predpojačalo tako da odabere željenu glavu. S diska do svakog od njih ima nekoliko pjesama. Zaduženi su za uzemljenje, čitanje i pisanje, kontrolu minijaturnih pogona, rad sa posebnom magnetskom opremom koja može upravljati klizačem, što omogućava povećanje preciznosti glava. Jedna od njih trebalo bi voditi ka grejaču, koji reguliše visinu njihovog leta. Ovaj dizajn funkcionira ovako: toplina se prenosi s grijača na ovjes, koji povezuje klizač i klackalicu. Suspenzija je stvorena od legura koje imaju različite parametre širenja od dolazne topline. S povećanjem temperature savija se prema ploči i na taj način smanjuje udaljenost od nje do glave. S smanjenjem količine topline, događa se suprotan učinak - glava se odmiče od palačinke.
Ovako izgleda gornji separator:
Na ovoj fotografiji je uska zona bez bloka glava i gornjeg separatora. Takođe možete primetiti donji magnet i prsten za pritisak (stezaljka)
Ovaj prsten drži blokove palačinki zajedno, sprečavajući bilo koja pomicanja u odnosu jedno na drugo:
Na njih su nanizane ploče osovina (glavčina vretena):
A evo šta se nalazi ispod gornje ploče:
Kao što vidite, mjesto za glave stvara se posebnim odstojni prstenovi (distančni prstenovi). To su dijelovi visoke preciznosti koji su izrađeni od nemagnetnih legura ili polimera:
Na dnu tlačne jedinice nalazi se prostor za izjednačavanje tlaka, smješten neposredno ispod zračnog filtra. Zrak koji se nalazi izvan zapečaćene jedinice, naravno, sadrži čestice prašine. Da bi se riješio taj problem, instaliran je višeslojni filtar, koji je puno deblji od istog kružnog filtra. Ponekad se na njemu mogu naći tragovi silikatnog gela koji bi trebalo da upije svu vlagu u sebe:
Zaključak
Ovaj je članak pružio detaljan opis unutrašnjosti tvrdog diska. Nadamo se da vam je ovaj materijal bio zanimljiv i da je pomogao da naučite puno iz područja računarske opreme.
