Kuinka HDD toimii. Levyketietojen tallennusmuoto

Kiintolevy

Artyom Rubtsov,R.LAB Venäjän ja englannin terminologian suhdetta selvitti Leonid Vorzhev.

Tämän artikkelin tarkoituksena on kuvata nykyaikaisen kiintolevyn rakenne, kertoa sen pääkomponenteista, näyttää, miltä ne näyttävät ja kutsutaan. Lisäksi näytämme venäjä- ja englanninkielisen terminologian suhteen, joka kuvaa kiintolevyjen komponentteja.

Selvyyden vuoksi katsotaanpa 3,5 tuuman SATA-asemaa. Se on upouusi teratavuinen Seagate ST31000333AS. Katsotaanpa marsuamme.

Vihreää piirilevyä, jossa on kuparikiskot, virtaliittimet ja SATA-liittimet, kutsutaan elektroniikkakortiksi tai ohjauskortiksi (Printed Circuit Board, PCB). Sen tehtävänä on ohjata kiintolevyn toimintaa. Mustaa alumiinikoteloa ja sen sisältöä kutsutaan pää- ja levykokoonpanoksi (HDA), jota asiantuntijat kutsuvat myös "purkkiksi". Itse tapausta ilman sisältöä kutsutaan myös HDA: ksi (base).

Poistetaan nyt piirilevy ja tutkitaan sille asetetut komponentit.

Ensimmäinen asia, joka kiinnittää huomionne, on suuri keskellä sijaitseva siru - mikro-ohjain tai prosessori (Micro Controller Unit, MCU). Nykyaikaisilla kiintolevyillä mikrokontrolleri koostuu kahdesta osasta - itse prosessoriyksikkö (CPU), joka suorittaa kaikki laskelmat, ja luku- / kirjoituskanava, erityinen laite, joka muuntaa päistä tulevan analogisen signaalin digitaaliseksi dataksi. koodaa digitaalisen datan analogiseksi signaaliksi kirjoitettaessa. Prosessorissa on IO-portit muiden PCB-komponenttien ohjaamiseksi ja tietojen siirtämiseksi SATA-liitännän kautta.

Muistisiru on tavallinen DDR SDRAM -muisti. Muistin määrä määrittää kiintolevyn välimuistin koon. Tässä piirilevyssä on 32 Mt: n Samsung DDR -muisti, joka teoriassa antaa levylle 32 Mt välimuistin (ja tämä on kiintolevyn määrityksissä annettu määrä), mutta tämä ei ole täysin totta. Asia on, että muisti on loogisesti jaettu puskurimuistiin (välimuistiin) ja laiteohjelmiston muistiin. Suoritin vaatii jonkin verran muistia laiteohjelmistomoduulien lataamiseen. Tietojemme mukaan vain Hitachi / IBM ilmoittaa välimuistin todellisen koon tekniset tiedot; muiden levyjen osalta voimme vain arvata välimuistin koon.

Seuraava siru on Voice Coil Motor -ohjain (VCM-ohjain). Lisäksi tämä siru ohjaa piirilevyllä olevia toissijaisia \u200b\u200bvirtalähteitä, joista HDA: ssa sijaitseva prosessori ja esivahvistin (esivahvistin) siru saavat virtansa. Se on tärkein PCB-energian kuluttaja. Se ohjaa karan pyörimistä ja pään liikettä. VCM-ohjaimen ydin voi toimia jopa 100 ° C: ssa.

Osa aseman laiteohjelmistosta on tallennettu flash-muistiin. Kun levylle syötetään virtaa, mikrokontrolleri lataa flash-sirun sisällön muistiin ja alkaa suorittaa koodia. Ilman oikein ladattua koodia levy ei edes halua pyöriä. Jos piirilevyssä ei ole flash-sirua, se on sisäänrakennettu mikro-ohjaimeen.

Tärinäanturi (iskutunnistin) reagoi levylle vaaralliseen tärinään ja lähettää signaalin VCM-ohjaimelle. VCM pysäköi päät heti ja voi estää levyn pyörimisen. Teoriassa tällaisen mekanismin tulisi suojata levy ylimääräisiltä vaurioilta, mutta käytännössä se ei toimi, joten älä pudota levyjä. Joillakin levyillä tärinäanturilla on lisääntynyt herkkyys, joka reagoi pienimpään tärinään. Anturilta saadut tiedot antavat VCM: lle mahdollisuuden korjata pään liikettä. Ainakin kaksi tärinäanturia on asennettu tällaisiin levyihin.

Levyllä on toinen suojalaite - transientin jännitteen vaimennus (TVS). Se suojaa levyä virtapiikeiltä. Jos jännite nousee, TVS palaa ja luo oikosulun maahan. Tässä levyssä on kaksi TV: tä, 5 ja 12 volttia.

Katsotaan nyt HDA: ta.

Levyn alla on moottorin ja päiden kosketukset. Lisäksi levykotelossa on pieni, melkein huomaamaton reikä (hengitysreikä). Se palvelee tasoitusta. Monet ihmiset uskovat, että kiintolevyn sisällä on tyhjiö. Itse asiassa näin ei ole. Tämän reiän avulla levy voi tasoittaa paineen suojarakennuksen sisällä ja ulkopuolella. Sisällä tämä reikä on peitetty (hengityssuodatin) suodattimella, joka kerää pölyä ja kosteutta.

Katsotaan nyt suojarakennuksen sisällä. Irrota levyn kansi.

Kansi itsessään ei ole mikään mielenkiintoinen. Se on vain metallikappale, jossa on kumitiiviste pölyn poistamiseksi. Harkitse lopuksi suoja-alueen täyttämistä.

Kallisarvoista tietoa säilytetään metallilevyillä, joita kutsutaan myös pannukakkuiksi tai maljoiksi. Kuvassa näkyy ylin pannukakku. Levyt on valmistettu kiillotetusta alumiinista tai lasista ja ne on päällystetty useilla kerroksilla erilaisia \u200b\u200bkoostumuksia, mukaan lukien ferromagneettinen aine, johon itse asiassa tiedot on tallennettu. Pannukakkujen välissä, samoin kuin niiden yläosassa, näemme erityisiä levyjä, joita kutsutaan välileveiksi tai erotimiksi (vaimentimet tai erotimet). Niitä tarvitaan ilmavirtausten tasaamiseksi ja akustisen melun vähentämiseksi. Ne on yleensä valmistettu alumiinista tai muovista. Alumiinijakajat selviävät paremmin ilman jäähdytyksestä suoja-alueen sisällä.

Sivukuva pannukakkuista ja erottimista.

Luku- ja kirjoituspäät (päät) asennetaan magneettisen pääyksikön tai BMG: n (Head Stack Assembly, HSA) kannattimien päihin. Pysäköintialue on alue, jolla terveen levyn päiden tulisi sijaita, jos kara pysähtyy. Tällä levyllä pysäköintialue on lähempänä karaa, kuten kuvasta näkyy.

Joillakin taajuusmuuttajilla pysäköinti tapahtuu muovisille pysäköintialueille, jotka sijaitsevat levyjen ulkopuolella.

Kiintolevy on tarkka paikannusmekanismi ja vaatii hyvin puhdasta ilmaa toimiakseen oikein. Käytön aikana kiintolevyn sisälle voi muodostua mikroskooppisia metalli- ja rasvahiukkasia. Levyn sisällä on kierrätyssuodatin ilman puhdistamiseksi välittömästi. Se on korkean teknologian laite, joka kerää ja vangitsee jatkuvasti pienimmätkin hiukkaset. Suodatin sijaitsee ilmavirtausten tiellä, joka syntyy levyjen pyörimisestä.

Poistetaan nyt ylämagneetti ja katsotaan, mikä on sen alla.

Kiintolevyt käyttävät erittäin voimakkaita neodyymimagneetteja. Nämä magneetit ovat niin voimakkaita, että ne voivat nostaa 1300 kertaa oman painonsa. Älä siis laita sormeasi magneetin ja metallin tai muun magneetin väliin - isku on erittäin herkkä. Tämä kuva näyttää BMG-rajoitukset. Heidän tehtävänään on rajoittaa päiden liikkumista jättäen ne levyn pinnalle. Eri mallien BMG-rajoitimet on suunniteltu eri tavoin, mutta niitä on aina kaksi, niitä käytetään kaikilla nykyaikaisilla kiintolevyillä. Taajuusmuuttajamme toinen pysäytys sijaitsee alemmalla magneetilla.

Tässä on mitä näet siellä.

Näemme täällä myös äänikäämin, joka on osa magneettista pääyksikköä. Käämi ja magneetit muodostavat VCM (Voice Coil Motor) -aseman. Toimilaite ja magneettipään kokoonpano muodostavat toimilaitteen - laitteen, joka liikuttaa päätä. Mustaa muoviosaa, jolla on monimutkainen muoto, kutsutaan toimilaitteen salvaksi. Tämä on suojamekanismi, joka vapauttaa BMG: n, kun karamoottori on saavuttanut tietyn nopeuden. Tämä tapahtuu ilmavirran paineen vuoksi. Salpa suojaa päitä ei-toivotuilta liikkeiltä pysäköintiasennossa.

Poistetaan nyt magneettipääyksikkö.

BMG-liikkeen tarkkuutta ja tasaisuutta tukee tarkkuuslaakeri. Suurinta osaa BMG: stä, joka on valmistettu alumiiniseoksesta, kutsutaan yleensä käsiksi tai keinuvarreksi. Keinun päässä on päät jousituksella (Heads Gimbal Assembly, HGA). Yleensä itse päät ja keinuvarret ovat eri valmistajien toimittamia. Joustava kaapeli (Flexible Printed Circuit, FPC) menee tyynyyn, joka sopii yhteen ohjauskortin kanssa.

Tarkastellaan BMG: n komponentteja tarkemmin.

Kaapeliin kytketty kela.

Laakeri.

Seuraava kuva näyttää BMG: n yhteystiedot.

Tiiviste varmistaa liitoksen tiiviyden. Siksi ilma pääsee levy- / pääyksikköön vain paineen tasausreiän kautta. Tällä levyllä on ohut kerros kullattuja kontakteja johtokyvyn parantamiseksi.

Tämä on klassinen keinuvarren muotoilu.

Pieniä mustia paloja jousiripustimien päissä kutsutaan liukusäätimiksi. Monet lähteet osoittavat, että liukusäätimet ja päät ovat yksi ja sama. Itse asiassa liukusäädin auttaa lukemaan ja kirjoittamaan tietoja nostamalla päätä pannukakkujen pinnan yläpuolelle. Nykyaikaisilla kiintolevyillä päät liikkuvat 5-10 nanometrin etäisyydellä pannukakkujen pinnasta. Vertailun vuoksi ihmisen hiusten halkaisija on noin 25000 nanometriä. Jos jokin hiukkanen joutuu liukusäätimen alle, se voi johtaa päiden ylikuumenemiseen kitkan ja niiden rikkoutumisen vuoksi, minkä vuoksi ilman puhtaus suojarakennuksen sisällä on niin tärkeää. Itse luku- ja kirjoituselementit ovat liukusäätimen lopussa. Ne ovat niin pieniä, että ne voidaan nähdä vain hyvällä mikroskoopilla.

Kuten näette, liukusäätimen pinta ei ole tasainen, sillä on aerodynaamiset urat. Ne auttavat vakauttamaan liukusäätimen lentokorkeuden. Liukusäätimen alla oleva ilma muodostaa ilmatyynyn (ilmalaakeripinta, ABS). Ilmatyyny pitää liukusäätimen lähes yhdensuuntaisena pannukakun pinnan kanssa.

Tässä on toinen liukusäädin.

Pään kosketukset näkyvät tässä selvästi.

Tämä on toinen tärkeä osa BMG: tä, josta ei ole vielä keskusteltu. Sitä kutsutaan esivahvistimeksi (esivahvistimeksi). Esivahvistin on siru, joka ohjaa päitä ja vahvistaa niihin tulevaa tai niistä tulevaa signaalia.

Esivahvistin sijoitetaan suoraan BMG: hen hyvin yksinkertaisesta syystä - päistä tuleva signaali on hyvin heikko. Nykyaikaisissa asemissa sen taajuus on noin 1 GHz. Jos siirrät esivahvistimen suoja-alueen ulkopuolelle, niin heikko signaali vaimenee suuresti matkalla ohjauskortille.

Enemmän vahvistimia johtaa kappaleita päihin (oikealle) kuin suoja-alueelle (vasemmalle). Tosiasia on, että kiintolevy ei voi samanaikaisesti toimia useamman kuin yhden pään kanssa (kirjoitus- ja lukuelementtien pari). Kiintolevy lähettää signaaleja esivahvistimelle ja valitsee pään, jota kiintolevy parhaillaan käyttää. Tällä kiintolevyllä on kuusi raitaa kumpaankin päähän. Miksi niin paljon? Yksi raita on maa, kaksi muuta on tarkoitettu luku- ja kirjoituselementteihin. Seuraavat kaksi raitaa ohjaavat minitoimilaitteita, erityisiä pietsosähköisiä tai magneettisia laitteita, jotka voivat liikuttaa tai kääntää liukusäädintä. Tämä auttaa sijoittamaan päät paremmin radan yli. Viimeinen polku johtaa lämmittimeen. Lämmitintä käytetään säätämään pään lentokorkeutta. Lämmitin siirtää lämmön suspensioon, joka yhdistää liukusäätimen ja keinuvivun. Suspensio on valmistettu kahdesta seoksesta, joilla on erilaiset lämpölaajenemisominaisuudet. Kuumennettuna suspensio taipuu kohti pannukakun pintaa, mikä vähentää pään lentokorkeutta. Jäähtyessään suspensio suoristuu.

Tarpeeksipäpäistä, puretaan levy edelleen. Irrota ylempi erotin.

Tämä näyttää siltä.

Seuraavassa kuvassa näkyy suojarakenne, jonka yläjakaja ja pääyksikkö on poistettu.

Pohjamagneetti tuli näkyviin.

Nyt lautaset kiinnittyvät.

Tämä rengas pitää levyelementin yhdessä estäen niitä liikkumasta toistensa suhteen.

Pannukakut on kiinnitetty karaan (karan napaan).

Nyt kun mikään ei pidä pannukakkuja, poista ylin pannukakku. Se on alla.

Nyt on selvää, miksi pään tila on luotu - pannukakkujen välissä on välirenkaita. Kuvassa toinen pannukakku ja toinen erotin.

Välirengas on tarkkuusosa, joka on valmistettu ei-magneettisesta seoksesta tai polymeereistä. Otetaan se pois.

Vedetään kaikki muu levyltä tutkimaan HDA: n pohjaa.

Tältä näyttää paineen tasausreikä. Se sijaitsee suoraan ilmansuodattimen alla. Katsotaanpa tarkemmin suodatinta.

Koska ulkopuolelta tuleva ilma sisältää välttämättä pölyä, suodattimessa on useita kerroksia. Se on paljon paksumpi kuin kiertävä suodatin. Joskus se sisältää silikageelipartikkeleita ilman kosteuden torjumiseksi.

Terveisiä kaikille blogin lukijoille. Monet ihmiset ovat kiinnostuneita kysymyksestä - kuinka tietokoneen kiintolevy toimii. Siksi päätin omistaa tämän päivän artikkelin tähän.

Tietokoneen kiintolevy (kiintolevy tai kiintolevy) tarvitaan tietojen tallentamiseen tietokoneen sammuttamisen jälkeen, toisin kuin RAM () - joka tallentaa tietoja, kunnes virransyöttö katkeaa (ennen kuin tietokoneesta katkaistaan \u200b\u200bvirta).

Kiintolevyä voidaan oikeutetusti kutsua todelliseksi taideteokseksi, vain tekniseksi. Kyllä Kyllä tarkalleen. Siellä on kaikki niin monimutkaista. Tällä hetkellä kiintolevy on suosituin laite tietojen tallentamiseen kaikkialla maailmassa; se on samankaltainen laitteiden, kuten flash-muistin (flash-asemien), SSD: n, kanssa. Monet ihmiset ovat kuulleet paljon kiintolevyn monimutkaisuudesta ja ihmettelevät, kuinka paljon tietoa mahtuu siihen, ja haluaisivat siksi tietää, kuinka tietokoneen kiintolevy toimii tai mistä se koostuu. Tänään on sellainen mahdollisuus).

Kiintolevyssä on viisi pääosaa. Ja ensimmäinen on integroitu virtapiiri, joka synkronoi levyn työn tietokoneen kanssa ja ohjaa kaikkia prosesseja.

Toinen osa on sähkömoottori (kara), saa levyn pyörimään noin 7200 r / min, ja IC pitää nopeuden vakiona.

Ja nyt todennäköisesti kolmas tärkein osa on keinuvipu, joka voi sekä kirjoittaa että lukea tietoja. Keinuvivun pää on yleensä jaettu useiden levyjen käsittelemiseksi kerralla. Keinupää ei kuitenkaan koskaan kosketa levyjä. Levyn pinnan ja pään välillä on rako, tämän aukon koko on noin viisituhatta kertaa pienempi kuin hiusten paksuus!

Katsotaanpa silti, mitä tapahtuu, jos rako häviää ja keinupää koskettaa pyörivän kiekon pintaa. Muistamme vielä koulusta, että F \u003d m * a (mielestäni Newtonin toinen laki), josta seuraa, että pienen massan ja suuren kiihtyvyyden omaava esine tulee uskomattoman raskaksi. Kun otetaan huomioon levyn valtava pyörimisnopeus, keinupään painosta tulee erittäin, hyvin havaittavissa. Luonnollisesti levyvahingot ovat tässä tapauksessa väistämättömiä. Muuten, levylle tapahtui näin, jolle tämä aukko jostain syystä katosi:

Kitkavoiman merkitys on myös tärkeä, ts. sen melkein täydellinen poissaolo, kun rokkari alkaa lukea tietoa, samalla kun se siirtyy jopa 60 kertaa sekunnissa. Mutta odota, missä on moottori täällä, joka saa keinun liikkeelle ja jopa niin suurella nopeudella? Itse asiassa se ei ole näkyvissä, koska se on sähkömagneettinen järjestelmä, joka toimii kahden luonnonvoiman: sähkön ja magnetismin vuorovaikutuksessa. Tämän vuorovaikutuksen avulla voit kiihdyttää keinukon valon nopeuteen, kirjaimellisesti.

Neljäs osa - Kiintolevy on itse paikka, johon tiedot kirjoitetaan ja josta tiedot luetaan, muuten, niitä voi olla useita.

Kiintolevyn suunnittelun viides ja viimeinen osa on tietysti tapaus, johon kaikki muut komponentit on asennettu. Käytetyt materiaalit ovat seuraavat: melkein koko runko on muovia, mutta yläkansi on aina metallia. Kokoettua tapausta kutsutaan usein "suojarakennukseksi". On olemassa mielipide, että suojavyöhykkeen sisällä ei ole ilmaa, tai että on tyhjiö. Tämä lausunto perustuu siihen tosiasiaan, että niin suurilla levyn pyörimisnopeuksilla jopa sisälle pääsevä pöly voi tehdä paljon pahaa. Ja tämä on melkein totta, paitsi että siellä ei ole tyhjiötä - mutta on esimerkiksi puhdistettua, kuivattua ilmaa tai neutraalia kaasua - typpeä. Vaikka ehkä kiintolevyjen aiemmissa versioissa ilman puhdistamisen sijaan se vain pumpattiin.

Puhuimme komponenteista, ts. mistä kiintolevy koostuu... Puhutaan nyt tietojen tallennuksesta.

Kuinka ja missä muodossa tietoja tallennetaan tietokoneen kiintolevylle

Tiedot tallennetaan kapeisiin raitoihin levyn pinnalle. Tuotannon aikana levylle levitetään yli 200 tuhatta tällaista kappaletta. Jokainen kappale on jaettu sektoreihin.

Rata- ja sektorikarttojen avulla voit määrittää, mihin tiedot kirjoitetaan tai luetaan. Jälleen kaikki sektorien ja raitojen tiedot ovat integroidun piirin muistissa, joka, toisin kuin kiintolevyn muut komponentit, ei sijaitse kotelon sisällä, vaan ulkopuolella ja yleensä alareunassa.

Levyn pinta itsessään on sileä ja kiiltävä, mutta tämä on vain ensi silmäyksellä. Tarkemmin tarkasteltuna pintarakenne on monimutkaisempi. Tosiasia on, että levy on valmistettu metalliseoksesta, joka on päällystetty ferromagneettisella kerroksella. Tämä kerros tekee kaiken työn. Ferromagneettinen kerros muistaa kaikki tiedot, miten? Erittäin yksinkertainen. Keinupää magnetisoi mikroskooppisen alueen kalvolla (ferromagneettinen kerros) asettamalla tällaisen kennon magneettisen momentin johonkin seuraavista tiloista: o tai 1. Jokaista tällaista nollaa ja yhtä kutsutaan biteiksi. Täten kaikki kiintolevylle tallennetut tiedot ovat itse asiassa tietty sarja ja tietty määrä nollia ja nollia. Esimerkiksi hyvälaatuinen valokuva vie noin 29 miljoonaa näistä soluista ja on hajallaan 12 eri sektorilla. Kyllä, se kuulostaa vaikuttavalta, mutta todellisuudessa - niin suuri määrä bittejä vie hyvin pienen alueen levyn pinnalla. Jokainen neliösenttimetri kiintolevyn pintaa sisältää kymmeniä miljardeja bittejä.

Kuinka kiintolevy toimii

Olemme juuri tutkineet kiintolevyn laitteen, sen kaikki osat erikseen. Ehdotan nyt linkittää kaikki tiettyyn järjestelmään, jonka ansiosta kiintolevyn toiminnan periaate on selvä.

Niin, kiintolevyn toimintaperiaate seuraava: kun kiintolevy otetaan käyttöön, se tarkoittaa, että joko siihen kirjoitetaan tai siitä luetaan tietoja tai siitä, sähkömoottori (kara) alkaa vauhdittaa, ja koska kiintolevyt ovat kiinnitettynä itse karaan, vastaavasti, ne yhdessä sen kanssa alkavat myös pyöriä. Ja kunnes levyn (levyjen) kierrokset ovat saavuttaneet tason, että keinuvivun ja levyn väliin muodostuu ilmatyyny, keinukki on erityisellä "pysäköintialueella" vaurioiden välttämiseksi. Tämä näyttää siltä.

Heti kun kierrokset saavuttavat halutun tason, servo-käyttö (sähkömagneettinen moottori) käynnistää keinun, joka on jo sijoitettu paikkaan, johon sinun on kirjoitettava tai luettava tietoja. Tätä helpottaa integroitu piiri, joka ohjaa keinuvivun kaikkia liikkeitä.

Yleisesti uskotaan, eräänlainen myytti, että silloin, kun levy on "tyhjäkäynnillä", ts. sillä ei väliaikaisesti suoriteta luku- / kirjoitusoperaatioita, sisällä olevat kiintolevyt lopettavat pyörimisen. Tämä on todella myytti, koska itse asiassa kotelon sisällä olevat kiintolevyt pyörivät jatkuvasti, vaikka kiintolevy olisi virransäästötilassa eikä sille ole kirjoitettu mitään.

No, tässä olemme tutkineet kanssasi tietokoneen kiintolevyn laitteen kaikissa yksityiskohdissa. Yhden artikkelin puitteissa ei tietenkään voi kertoa kaikesta kiintolevyihin liittyvästä. Esimerkiksi tässä artikkelissa ei sanottu siitä - tämä on iso aihe, päätin kirjoittaa siitä erillisen artikkelin.

Löytyi mielenkiintoinen video siitä, kuinka kiintolevy toimii eri tiloissa

Kiitos kaikille huomiosi, jos et ole vielä tilannut tämän sivuston päivityksiä - suosittelen lämpimästi, että et menetä mielenkiintoisia ja hyödyllisiä materiaaleja. Nähdään blogisivuilla!

Kiintolevyn toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Tyypillinen kiintolevy koostuu useista pääkomponenteista, kuten:

• iskunkestävä seosrunko,
• magneettisesti päällystetyt levyt,
• päälohko paikannuslaitteella,
• elektroniikkayksikkö ja
• sähkökäyttö.

Monet käyttäjät uskovat, että kiintolevyt ovat sinetöityjä. Tämä ei kuitenkaan ole niin - sitä tarvitaan ylläpitämään vakio paine sisällä lämpötilan vaihteluilla. Siksi kiintolevy on varustettu suodattimella, joka sieppaa halkaisijaltaan jopa muutaman mikrometrin hiukkasia.

Elektroniikkalohko sisältää oman muistin ja useita alilohkoja, jotka vastaavat digitaalisesta signaalinkäsittelystä, ohjauksesta ja käyttöliittymän toiminnasta. Itse kiintolevyn toiminta muistuttaa voimakkaasti nauhurin rakennetta. Levyn työpinta liikkuu tietyllä nopeudella suhteessa lukupäähän. Kirjoitus- tai lukutoiminnon aikana päät kelluvat levyn pinnan yläpuolella ilmatyynyssä. Jos pölypilkku pääsee levyn ja pään väliin, päät voivat osua pintaan, pilata levyn ja jopa palaa.

Magneettilevy voidaan valmistaa paitsi metallista myös lasista, kuten IBM: n malleissa. Levyn pinnalla on magneettinen kerros, joka toimii tietojen tallennuksen perustana. Informaation bitit tallennetaan pään avulla, joka kulkee pyörivän levyn pinnan yli magnetisoiden miljardeja vaakasuoria erillisiä alueita - domeeneja. Jokainen näistä alueista on looginen nolla tai yksi riippuen magnetoinnista.

Alun perin pannukakun pinta on täysin tyhjä, toisin sanoen magneettiset domeenit eivät ole millään tavalla suuntautuneita. Magneettisen pääyksikön suuntaamiseksi magneettilevyyn kiinnitetään erikoismerkit - servomerkit. Tämän tekee "natiivi" magneettinen pääyksikkö, jota ohjaa vuorotellen ulkoinen laite. Merkinnän jälkeen kiintolevy pystyy itse lukemaan tietoja ja kirjoittamaan pinnalle. Suurella kiintolevytilavuudella siihen on asennettu useita magneettilevyjä, jotka on kiinnitetty karamoottoriin ja muodostavat pinon pannukakkuja.

Ominaisuudet

Käyttöliittymä - määrittää yleensä yhteyden tai yhteyden / yhteyden / yhteyden paikan tai menetelmän. Tätä termiä käytetään useilla tieteen ja tekniikan aloilla. Nykyaikaiset asemat voivat käyttää SATA, IDE, USB, IEEE 1394 jne.

Fyysinen koko (muotokerroin) - kiintolevyn asennettu vakiokoko. Henkilökohtaisten tietokoneiden ja palvelimien kiintolevyt ovat 3,5 tuumaa. 2,5 tuuman kiintolevyjä käytetään yleisemmin kannettavissa tietokoneissa. Muut yleiset koot ovat 1,8 ", 1,3" ja 0,85 ".

Karan nopeus - karan kierrosluku minuutissa. Pääsyaika ja tiedonsiirtonopeus riippuvat suuresti tästä parametrista. Tällä hetkellä kiintolevyjä tuotetaan seuraavilla vakionopeuksilla: 4200, 5400 ja 7200 (kannettavat tietokoneet), 7200 ja 10 000 (henkilökohtaiset tietokoneet), 10 000 ja 15 000 rpm (palvelimet ja tehokkaat työasemat).

Satunnainen käyttöaika - Parametri eräänlaisesta kiintolevyn nopeuden arvioinnista. Englanniksi käytetään analogista saantiaikaa. Nykyaikaisten mallien keskimääräinen pääsyaika on 3-15 ms. Mitä pienempi arvo, sitä parempi. Palvelinlevyillä on pääsääntöisesti lyhin aika.

HDD-markkinat

Historia

Nimi

Kiintolevyaseman (HDD) kaltaisessa lauseessa kielitieteilijät käyttävät uudelleennimeä - termiä, jonka kielitieteilijät keksivät olemassa olevan ilmiön uudelle nimelle, erottaakseen sen uudemmasta, tässä tapauksessa levykkeistä. Ja tässä on outo tilanne: levykkeitä ei ole, levykkeitä ei tarvitse erottaa kiintolevyistä, mutta sanamuoto säilyy, mutta nyt sen tarkoituksena on erottaa kiintolevy Solid State Drive / Disk (SSD) -asemista, jotka yleensä eivät ole levyjä.

Valtavat nauhurit

Levyjen menestys näyttää olevan jonkinlainen tapahtuma. Mekaanisessa laitteessa, josta on tullut olennainen osa elektronisia järjestelmiä, päiden matka-aika mitataan täysin erilaisilla määrillä kuin elektronisten prosessien nopeus. Harmonian puute elektroniikan ja mekaniikan välisessä liitossa havaittiin kauan sitten, jo 50-luvulla, kun ensimmäiset levyt luotiin. Mutta sitten ei ollut vaihtoehtoa mekaniikalle, koska puolijohdetekniikat olivat vasta ensimmäisiä vaiheita, heidän oli tarkoituksella päästävä eriarvoiseen avioliittoon tavoitteen saavuttamiseksi, mutta se osoittautui yli onnistuneeksi. Tavoitteena oli suora pääsy suuriin (näiden standardien mukaan) tietomääriin, mikä pysyi mahdottomana niin kauan kuin tiedot luettiin virrassa joko nauhalta tai rei'itetyiltä korteilta. Medialta luetut tiedot voidaan sijoittaa joko pieneen RAM-muistiin tai vaihtaa ja vaihtaa tietoja rummusta. Joissakin käyttöjärjestelmissä oli apuohjelmia tiedostojen lukemiseen nauhoista, mutta tämä oli erittäin hidas prosessi.

Tietojärjestelmien alkuaikoina tyypilliset kiintolevyt olivat vain kokeellisia malleja. Tietokoneet olivat kuin valtavat nauhurit. Periaatteessa tietojen tallentaminen ja lukeminen ei eronnut lainkaan tavallisesta kasettisoittimesta - tiedot järjestettiin lineaarisesti. Ne, jotka muistavat myös nauhamediaan perustuvia tietokoneita, tietävät, millaista on odottaa seuraavan tason lataamista - yksinkertaisesti kelaa kasetti takaisin oikeaan paikkaan.

Ensimmäiset henkilökohtaiset tietokoneet käyttivät tavanomaista äänikasettinauhuria tallennuslaitteena. Levyasema oli heille kohtuuhintainen ylellisyys. Ne käyttäjät, jotka tulivat levykeasemalle PC: n kanssa, saattavat jo tuntea jonkin verran toimintavapautta. Ensimmäisissä IBM-tietokoneissa oli yksi tai kaksi asemaa.

Rabinov-levyt

Ajatus levystä laitteena, jonka päät liikkuvat avaruudessa, makasi pinnalla, ja monet yritykset yrittivät toteuttaa sitä. Mountain View'n tietokonemuseo sisältää useita versioita levyistä. Kaupallinen menestys tuli ensin IBM: lle, joka pystyi käyttämään kehitykseen enemmän kuin muut, joten kaikissa levyjen kehityksen aikakirjoissa, päivämäärä 1956 ja IBM 305 RAMAC: n (Random Access Method of Accounting) osa levykeasemaa and Control), jonka nimi osoittaa suoraan sen ainutlaatuisen mahdollisuuden satunnaiskäyttöön - Random Access Method.

Mutta IBM ei ollut ensimmäinen. Aikaisimman työkokemuksen teki nugetin keksijä Yakov Rabinov (1910-1999) vuonna 1951, joka omisti koko elämänsä työskentelyyn kansallisen standardointitoimiston palveluksessa. Hän syntyi Kharkovissa, alkuperäisessä sukunimessään Rabinovich. Vuonna 1921 tapahtuneen vallankumouksen jälkeen hän ja hänen vanhempansa muuttivat Kiinaan Kiinan kautta ja työskentelivät sitten lähes 70 vuotta Kansallisen standarditoimiston tutkimusyksikössä. Rabinovista ei tullut tiedemies, mutta hän oli nerokas käytännön keksinnöistä, muun muassa parannettu rahanvalmistustekniikka, joka pidentää kolikoiden käyttöikää, ja keksintö toi valtiovarainministeriölle monia miljardeja säästöjä pienten metallien tuotannossa. Kuitenkin vain yksi hänen keksinnöistään - laite, jota kutsutaan Notched-Disk Magnetic Memory Device -laitteeksi - ei tuonut hänelle rahaa tai elinikäistä tunnustusta. Se koostui kymmenestä 18 tuuman "pannukakusta", joten myöhemmin he alkoivat kutsua varsinaisia \u200b\u200blevyjä leikatulla segmentillä, jotta niitä voitiin vaihtaa akselilla.

IBM: n asiantuntijat tutkivat Rabinovin keksintöä eivätkä piilottaneet prioriteettia. Analysoidessaan Rabinovin levyä, he julkaisivat vuonna 1953 raportin "Ehdotus nopeasta Random Access File -tiedostosta", josta tuli RAMAC-projektin perusta.

1956: IBM RAMAC - kaappi 975 kg

2000-luku: Kohtisuora magneettitallennus

Kun kiintolevyjen valmistajat kohtasivat kapasiteettirajoituksia 2000-luvun alussa, Toshiba ja Seagate virtaviivaistivat databittien järjestystä levytarjotin. Muutos pituussuuntaisesta kohtisuoraan magneettiseen tallennukseen lisäsi kiintolevyn kapasiteettia vähintään 10 kertaa.

2012: Levyjen sijoittamisen tiheys voi kaksinkertaistua vuoteen 2016 mennessä

Kiintolevyjen enimmäistallennustiheys voi kaksinkertaistua vuoteen 2016 mennessä toisen vuonna 2012 julkaistun IHS iSuppli -tutkimuksen mukaan. Aiemmin kovalevyvalmistaja Seagate teki samanlaisen ennusteen. Analyytikoiden mukaan tämä laajentaa mahdollisuuksia käyttää kiintolevyä järjestelmissä, joissa on paljon dataa, audio- ja visuaaliset järjestelmät mukaan lukien.

Kiintolevyjen tiheyden lisääminen mahdollistaa useiden toimittajien parhaillaan kehittämien tekniikoiden, erityisesti lämpöavusteisen magneettisen tallennuksen (HAMR) tekniikan, jonka Seagate patentoi jo vuonna 2006. Yhtiö ilmoitti myös voivansa toimittaa 60 Tt: n 3,5 tuuman aseman vuoteen 2016 mennessä. IHS iSupplin ennusteen mukaan kannettavat tietokoneet voivat saavuttaa samanaikaisesti 10-20 Tt.

Analyytikot huomauttavat myös, että tallennustiheys kasvaa korkeintaan 1 800 Gbps / neliötuuma vuoteen 2016 mennessä, kun 744 Gbps vuonna 2011. IHS iSupplin mukaan levyn datatiheys kasvaa 1800 Gbps: iin vuoteen 2016 mennessä 744 Gbps: stä vuonna 2011. Vuodesta 2011 vuoteen 2016 kiintolevytallennustiheyden kasvu nousee keskimäärin 19% vuodessa.

Tutkimuksen julkaisupäivästä lähtien Seagate julkaisi HDD: n enimmäistiheyden syyskuussa 2011: siihen mahtuu 4 Tt tietoa, levyn koko on 3,5 tuumaa. Levytiheys on 625 Gbps neliötuumaa kohti.

HAMR HDD, joka käyttää kiintolevyn luku- / kirjoituspäässä olevaa laseria sovittamaan pienemmät bitit tiheämmin pyörivälle levylle verrattuna perinteiseen magneettiseen tallennukseen.

Nykyaikainen ymmärrys levyistä

Levyt ovat kehittäneet useita pääsuuntia:

Nykyinen SDD: tä koskevan yleisen kiinnostuksen aalto ei saisi asettaa kyseenalaiseksi kiintolevyn suhteellista tulevaisuutta, nämä asemat ovat eläneet ja tulevat elämään, kehittyvät jatkuvasti ja parantuvat. Lähitulevaisuudessa ilmestyy 20 Tt: n levy, ja kokonaistuotanto kasvaa tasaisesti 1–3% vuodessa.

levyn nopeuden ja kapasiteetin lisääminen; parantamalla niihin tallennettujen tietojen saatavuutta; etsiä vaihtoehtoisia puolijohdetekniikoita;

Kehitys ensimmäiseen suuntaan johti sellaisten kiintolevyjen syntymiseen, jotka pystyvät tallentamaan teratavutilavuuksia ja tukemaan korkeita valuuttakursseja.

Toiseksi, laitteistojen ja ohjelmistojen luomiseen, jotka tukevat levyjen toimintaa: tiedostojärjestelmät, jotka pystyvät tukemaan teratavuisia levyjä ja abstraktioita tallennusfysiikasta, ml. nopeat liitännät, RAID-matriisit korkeaan tallennusvarmuuteen, SAN: t ja NAS.

Kolmanneksi - yritystason äskettäin luotujen SSD-laitteiden (Solid State Device, SSD) syntymiseen yhdessä näihin laitteisiin suuntautuvan NVMe-liitännän kanssa. Nyt "älykkään tallennuksen" mahdollisuus on avattu, toisin sanoen tietojen automaattinen kustannustehokas uudelleenjako SSD: n, HDD: n ja nauhojen välillä tietojen kysynnän mukaan.

Kun tietokone käynnistyy, BIOS-siruun kirjoitettu laiteohjelmisto tarkistaa laitteiston. Jos kaikki on kunnossa, se siirtää ohjauksen käyttöjärjestelmän kuormaajaan. Sitten käyttöjärjestelmä ladataan ja aloitat tietokoneen käytön. Mihin käyttöjärjestelmä on samalla tallennettu ennen tietokoneen käynnistämistä? Kuinka abstrakti, jonka kirjoitit koko yön, pysyi ennallaan katkaisemalla tietokoneen virran? Jälleen, missä se on tallennettu?

Okei, olen luultavasti liian taipunut ja tiedät kaikki hyvin, että tietokoneen tiedot on tallennettu kiintolevylle. Kaikki eivät kuitenkaan tiedä, mikä se on ja miten se toimii, ja koska olet täällä, päätämme, että haluaisimme tietää. No, selvitetään se!

Mikä on kiintolevy

Perinteisesti katsotaanpa kiintolevyn määritelmää Wikipediassa:

HDD (ruuvi, kiintolevy, kiintolevy, kiintolevyasema, kiintolevy, HMDD) on magneettisen tallennuksen periaatteeseen perustuva satunnaismuistilaite.

Niitä käytetään valtaosassa tietokoneita, samoin kuin erikseen kytketyissä laitteissa tietojen varmuuskopioiden tallentamiseen, tiedostojen tallentamiseen jne.

Selvitetään se vähän. Pidän termistä " kovalevy ". Nämä viisi sanaa välittävät koko asian. HDD on laite, jonka tarkoituksena on tallentaa siihen tallennettua tietoa pitkäksi aikaa. HDD perustuu kovapohjaisiin (alumiinilevyihin), joissa on erikoispäällyste, johon tiedot tallennetaan erityispäillä.

En harkitse yksityiskohtaisesti itse äänitysprosessia - itse asiassa tämä on koulun viimeisten luokkien fysiikka, ja olen varma, että sinulla ei ole halua syventyä tähän, eikä artikkeli ole lainkaan siitä.

Kiinnitän myös huomiota lauseeseen: “ satunnainen pääsy »Mikä tarkoittaa karkeasti sanottuna, että me (tietokone) voimme lukea tietoja miltä tahansa rautatien osalta milloin tahansa.

On tärkeää, että kiintolevymuisti ei ole epävakaata, eli sillä ei ole väliä onko virta kytketty vai ei, laitteeseen tallennetut tiedot eivät häviä missään. Tämä on tärkeä ero pysyvän tietokoneen muistin ja väliaikaisen () välillä.

Tarkasteltaessa tietokoneen kiintolevyä tosielämässä, et näe levyjä tai päätä, koska kaikki tämä on piilotettu sinetöityyn koteloon (hermeettinen alue). Ulkoisesti kiintolevy näyttää tältä:

Miksi tietokone tarvitsee kiintolevyn

Harkitse, mikä on kiintolevy tietokoneessa, eli mikä rooli sillä on tietokoneessa. On selvää, että se tallentaa tietoja, mutta miten ja mitä. Tässä korostetaan seuraavat kiintolevyn toiminnot:

• Käyttöjärjestelmän, käyttäjäohjelmiston ja niiden asetusten tallennus;
• Käyttäjätiedostojen tallentaminen: musiikki, videot, kuvat, asiakirjat jne.
• Kiintolevytilan osan käyttäminen tietojen tallentamiseen, joka ei mahdu RAM-muistiin (sivutustiedosto), tai RAM-muistin sisällön tallentaminen lepotilassa

Kuten näette, tietokoneen kiintolevy ei ole vain valokuvien, musiikin ja videoiden kaatopaikka. Koko käyttöjärjestelmä on tallennettu siihen, ja lisäksi kiintolevyasema auttaa selviytymään RAM-kuormasta ottamalla joitain sen toimintoja.

Mistä kiintolevy koostuu?

Mainitsimme osittain komposiittikiintolevyistä, nyt käsittelemme tätä tarkemmin. Joten, kiintolevyn pääosat:

• Asuminen - suojaa kiintolevymekanismeja pölyltä ja kosteudelta. Yleensä se suljetaan niin, että kosteus ja pöly eivät pääse sisälle;
• Levyt (pannukakut) - levyt tietystä metalliseoksesta, molemmin puolin päällystetyt, joihin tiedot tallennetaan. Levyjen määrä voi olla erilainen - yhdestä (budjettiversioissa) useaan;
• Moottori - karalle, johon pannukakut on kiinnitetty;
• Pään lohko - toisiinsa kytkettyjen vipujen (keinuvarret) ja päiden rakentaminen. Osa kiintolevystä, joka lukee ja kirjoittaa siihen tietoja. Yhdelle pannukakulle käytetään paria päätä, koska sekä ylä- että alaosa toimivat;
• Paikannuslaite (toimilaite ) - mekanismi, joka ohjaa pään lohkoa. Koostuu parista pysyvistä neodyymimagneeteista ja kelasta päälohkon päässä;
• Ohjain - elektroninen mikropiiri, joka ohjaa kiintolevyn toimintaa;
• Pysäköintialue - paikka kiintolevyn sisällä levyjen vieressä tai niiden sisäosassa, jossa päät lasketaan (pysäköidään) tyhjäkäynnillä, jotta pannukakkujen työpinta ei vahingoitu.

Tällainen on kiintolevyn yksinkertainen laite. Se perustettiin monta vuotta sitten, eikä siihen ole tehty kauan aikaa mitään perustavanlaatuisia muutoksia. Ja siirrymme eteenpäin.

Kuinka kiintolevy toimii

Kun virta on syötetty kiintolevylle, moottori, jonka karalla pannukakut on kiinnitetty, alkaa pyöriä. Saatuaan nopeuden, jolla tasainen ilmavirta muodostuu levyjen pinnalle, päät alkavat liikkua.

Tämä jakso (ensin levyt pyörivät ylöspäin ja sitten päät alkavat toimia) on välttämätön, jotta päät voisivat kellua levyjen yli syntyvän ilmavirran vuoksi. Kyllä, ne eivät koskaan kosketa levyjen pintaa, muuten levyt vahingoittuisivat välittömästi. Etäisyys magneettilevyjen pinnasta päihin on kuitenkin niin pieni (~ 10 nm), ettei sitä voi nähdä paljaalla silmällä.

Käynnistyksen jälkeen se lukee ensinnäkin huoltotiedot kiintolevyn tilasta ja muusta tarvittavasta tiedosta ns. Nollaraidalla. Vasta sitten työ tietojen kanssa alkaa.

Tietokoneen kiintolevylle tallennetut tiedot tallennetaan kappaleille, jotka puolestaan \u200b\u200bon jaettu sektoreihin (eräänlainen paloiksi leikattu pizza). Tiedostojen kirjoittamiseksi useat sektorit yhdistetään klusteriksi, joka on pienin paikka, johon tiedosto voidaan kirjoittaa.

Tällaisen levyn "vaakasuoran" osion lisäksi on myös ehdollinen "pystysuora". Koska kaikki päät ovat yhdistettyjä, ne sijoitetaan aina saman raidanumeron yläpuolelle, kukin oman levynsä yläpuolelle. Siten kiintolevyn käytön aikana päät näyttävät vetävän sylinterin:

Kun kiintolevy on käynnissä, se suorittaa olennaisesti kaksi komentoa: luku ja kirjoitus. Kun kirjoituskomento on tarpeen suorittaa, lasketaan levyllä oleva alue levylle, sitten päät sijoitetaan ja itse asiassa komento suoritetaan. Sitten tulos tarkistetaan. Sen lisäksi, että tiedot kirjoitetaan suoraan levylle, tiedot menevät myös sen välimuistiin.

Jos ohjain saa käskyn lukea, ensimmäinen asia on tarkistaa, onko tarvittavat tiedot välimuistissa. Jos sitä ei ole, päätteiden sijoittamisen koordinaatit lasketaan uudelleen, sitten päät sijoitetaan ja tiedot luetaan.

Työn päätyttyä, kun kiintolevyn virransyöttö katoaa, päät pysäköidään automaattisesti pysäköintialueelle.

Näin tietokoneen kiintolevy toimii yleensä. Todellisuudessa kaikki on paljon monimutkaisempaa, mutta tavallinen käyttäjä todennäköisesti ei tarvitse tällaisia \u200b\u200byksityiskohtia, joten lopetamme tämän osan ja siirrymme eteenpäin.

Kiintolevytyypit ja niiden valmistajat

Nykyään markkinoilla on tosiasiallisesti kolme pääkiintolevyjen valmistajaa: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Ne kattavat täysin kaiken tyyppisten ja vaatimusten mukaisten laitteiden kysynnän. Loput yrityksistä joko menivät konkurssiin, tai yksi kolmesta suurimmasta yhtiöstä otti haltuunsa tai uudelleensuuntautui.

Jos puhumme kiintolevytyypeistä, ne voidaan jakaa seuraavasti:

1. Kannettavien tietokoneiden pääparametri on 2,5 tuuman laitteen koko. Tämän ansiosta ne voidaan sijoittaa kompaktisti kannettavan tietokoneen koteloon;
2. PC: lle - tässä tapauksessa on myös mahdollista käyttää 2,5 tuuman kiintolevyjä, mutta yleensä käytetään 3,5 tuumaa;
3. Ulkoiset kiintolevyt ovat laitteita, jotka on kytketty erikseen tietokoneeseen / kannettavaan tietokoneeseen ja jotka yleensä toimivat tiedostotallennustilana.

Palvelimille on myös erityinen kiintolevy. Ne ovat identtisiä perinteisten tietokoneiden kanssa, mutta saattavat erota yhteysrajapinnoista ja paremmasta suorituskyvystä.

Kaikki muut kiintolevytyypit tyyppeihin perustuvat niiden ominaisuuksiin, joten harkitsemme niitä.

Kiintolevyn tekniset tiedot

Joten tietokoneen kiintolevyn pääominaisuudet:

• Äänenvoimakkuus - indikaattori levylle tallennettavien tietojen enimmäismäärästä. Ensimmäinen asia, joka on katsottava kiintolevyä valittaessa. Tämä luku voi nousta 10 Tt: ksi, vaikka 500 Gt - 1 Tt valitaan useammin koti-PC: lle;
• Muotoseikka Onko kiintolevyn koko. Yleisimmät ovat 3,5 ja 2,5 tuumaa. Kuten edellä mainittiin, 2,5 tuumaa asennetaan useimmissa tapauksissa kannettaviin tietokoneisiin. Niitä käytetään myös ulkoisissa kiintolevyissä. 3,5 tuumaa on asennettu tietokoneelle ja palvelimelle. Muotokerroin vaikuttaa myös äänenvoimakkuuteen, koska suurempi levy mahtuu enemmän tietoa;
• Karan nopeus - kuinka nopeasti pannukakut pyörivät. Yleisimmät ovat 4200, 5400, 7200 ja 10000 kierrosta / min. Tämä ominaisuus vaikuttaa suoraan laitteen suorituskykyyn ja hintaan. Mitä suurempi nopeus, sitä korkeammat molemmat arvot;
• Käyttöliittymä - menetelmä (liitintyyppi) kiintolevyn liittämiseksi tietokoneeseen. Suosituin sisäisten kiintolevyjen käyttöliittymä on nykyään SATA (vanhemmat tietokoneet käyttivät IDE: tä). Ulkoiset kiintolevyt kytketään yleensä USB: n tai FireWiren kautta. Lueteltujen lisäksi on myös sellaisia \u200b\u200brajapintoja kuin SCSI, SAS;
• Puskurin tilavuus (välimuisti) - kiintolevyohjaimeen asennettu nopean muistin tyyppi (RAM-tyypin mukaan), joka on tarkoitettu tietojen tilapäiseen tallentamiseen. Puskurin koko voi olla 16, 32 tai 64 Mt;
• Satunnainen käyttöaika - aika, jonka aikana kiintolevy taataan kirjoittavan tai lukemaan levyn mistä tahansa osasta. Vaihtelee välillä 3-15 ms;

Edellä mainittujen ominaisuuksien lisäksi löydät myös sellaisia \u200b\u200bindikaattoreita kuin.

Terveisiä ystäviä!

Tänään puhumme kiintolevystä. Harvinainen tietokoneen käyttäjä ei ole kuullut siitä!

Winchester, joka tunnetaan myös nimellä HDD (kiintolevy), joka tunnetaan myös nimellä kiintolevy, on laite tietojen tallentamiseen.

HDD sai slanginimensä kuuluisalta kivääriltä, \u200b\u200bjolla valkoiset ihmiset valloittivat Amerikan. Yksi ensimmäisistä kiintolevyistä oli nimeltään "30/30", joka oli saman kaliiperi kuin tämä ampuma-ase.

Alla puhumme tietokoneen kiintolevyistä.

Kuinka tietokoneen kiintolevy toimii?

Tarkastelemme, kuinka perinteinen (sähkömekaaninen) kovalevy, jota käytetään henkilökohtaisissa tietokoneissa, on kolminkertaistunut. Sen perusta on yksi tai useampi tietolevy. Ensimmäisissä kiintolevymalleissa käytettiin alumiinilevyjä.

Mutta nuo varhaiset mallit olivat suuria ja pieniä.

Levykkeet ja kiintolevyt

Asemaa tällaisten levyjen lukemiseen ja kirjoittamiseen kutsuttiin nimellä FDD. (Levykeasema).

Nämä levyt valmistettiin pyöreästä muoviosasta, jonka molemmilla puolilla oli ferromagneettinen pinnoite. Ne olivat ohuita ja joustavia, minkä vuoksi asema sai nimensä. Suojaa ulkoisilta vaikutuksilta nämä levyt sijoitettiin neliön muotoiseen muovikoteloon.

Kiintolevyn levyillä on samanlainen rakenne, mutta ne ovat paksumpia eivätkä taipu, mikä näkyy nimessä. Sellaiselle levylle levitetään ohut ferromagneettinen kerros metallioksidia sentrifugin avulla. Tiedot kirjoitetaan ja luetaan magneettipäillä.

Tallennettaessa magneettipäähän lähetetään informaatiosignaali, joka muuttaa ferromagneettisen kerroksen domeenien (ferromagneettisten hiukkasten) suuntaa.

Luettuina magnetoidut alueet indusoivat pään virran, jonka sitten ohjauspiiri (ohjain) käsittelee. Vaatimukset nopeudelle ja tietomäärille kasvoivat jatkuvasti. Maailman parhaat mielet lähetettiin tälle alueelle. Kiintolevyjä, kuten muuta tietokonelaitteistoa, on jatkuvasti parannettu.

Levyt valmistettiin lasista ja lasikeramiikasta. Tämä mahdollisti pienentää niiden painoa, paksuutta ja lisätä pyörimisnopeutta.

Levyn pyörimisnopeus on kasvanut 3600 rpm: stä 5400, 7200: een ja sitten 10 000: een ja jopa 15 00 rpm: iin! Vertailun vuoksi sanotaan, että levyn pyörimisnopeus FDD: ssä oli 360 rpm.

Mitä suurempi pyörimisnopeus, sitä nopeammin tiedot luetaan.

Ferromagneettinen kerros

Levyjen pinnalla olevaa ferromagneettista kerrosta voidaan levittää kahdella tavalla - galvaanisella kerrostuksella ja tyhjökerroksella. Ensimmäisessä tapauksessa levy upotetaan metallisuolaliuokseen ja siihen kerrostuu ohut metallikalvo (koboltti).

Tyhjiösaostuksessa levy asetetaan suljettuun kammioon, siitä poistetaan ilma ja metallihiukkaset kerrostetaan sähköpurkauksella.

Magneettisen kerroksen yläosaan levitetään suojaava hiilipäällyste. Se suojaa ohutta magneettikerrosta tuhoutumiselta (ja tiedon menetykseltä) mahdollisen kosketuksen kanssa päähän.

Winchesterillä voi olla yksi tai useampi fyysinen levy. Jälkimmäisessä tapauksessa levyt kootaan yhdeksi rakenteeksi ja pyörivät synkronisesti. Jokaisella levyllä on kaksi puolta, joissa on ferromagneettinen kerros, tiedot lukevat kaksi eri päätä (sijaitsevat ylä- ja alaosassa).

Päät on myös koottu yhdeksi rakenteeksi ja liikkuvat synkronisesti.

Pään liikkumismekanismi sisältää kelan, jossa on lanka ja kiinteä kestomagneetti. Kun virta syötetään kelaan, siinä syntyy magneettikenttä, joka on vuorovaikutuksessa magneetin kanssa. Tuloksena oleva voima siirtää kelaa mekanismin koko liikkuvan osan (ja myös päiden) kanssa.

Mekanismissa on jousi, joka virran puuttuessa siirtää päät alkuperäiseen asentoonsa (pysäköintialue). Tämä suojaa päät ja levyt vaurioilta.

Huomaa, että pienet neodyymimagneetit, jotka luovat vakion magneettikentän, ovat erittäin voimakkaita!

Toimintatilassa levyt pyörivät tasaisella nopeudella, päät "leijuu" levyn päälle. Pyörittäessä syntyy aerodynaaminen virtaus, joka nostaa päät. Teknologian kehittyessä päiden ja kiekon välinen etäisyys pienenee.

Tähän mennessä se on tuonut jopa useita kymmeniä nanometrejä!

Etäisyyden pienentäminen lisää tiedon tallennuksen tiheyttä. Siten enemmän tietoa voidaan puristaa samaan tilavuuteen.

Lue ja kirjoita päät

Nykyaikaiset kiintolevyt käyttävät magnetoresistiiviset päät.

Magnetoresistorikide voi muuttaa resistanssiaan magneettikentän suuruudesta ja suunnasta riippuen. Kun pää kulkee erilaisten magnetointialueiden yli, sen vastus muuttuu, minkä ohjauspiiri sieppaa.

Kiintolevyn pää sisältää itse asiassa kaksi päätä - lukemisen ja kirjoittamisen. Tallennuspää toimii samalla periaatteella kuin vanhempien nauhureiden pää, joissa käytettiin magneettinauhalla varustettuja kasetteja.

Se sisältää avoimen ytimen, jonka aukkoon syntyy magneettikenttä, joka muuttaa levyn pinnan magneettisten domeenien suuntaa. Pään "käämitys" tehdään painetulla tavalla fotolitografiaa käyttäen.

Kara ja HDA

Kiintolevyn pääasema (kara), joka kiertää levyä, sisältää hydrodynaaminen laakeri... Se eroaa kuulalaakerista siinä, että sillä on paljon pienempi säteittäinen runout.

Nykyaikaisilla kiintolevyillä tiedon tallennustiheys on erittäin korkea, raidat sijaitsevat hyvin lähellä toisiaan.

Suuri säteittäisen juoksun arvo ei salli tallennustiheyden kasvua tai (raidan välisen etäisyyden pienentyessä) pää "hyppää" vierekkäisiä kappaleita pitkin yhden kierroksen aikana. Nestemäinen dynaaminen laakeri sisältää ohuen rasvakerroksen liikkuvien ja paikallaan olevien osien välillä.

Lopuksi sanotaan, että kara, levyt ja käyttölaitteen pää on sijoitettu erilliseen lokeroon. Ensimmäisissä kiintolevymalleissa oli vuotavia osastoja, jotka oli varustettu suodattimella, jossa oli erittäin hienot kennot paineen tasaamiseksi.

Sitten oli suljettuja osastoja, joissa oli reikä, suljettu joustavalla kalvolla. Kalvo voi taipua molempiin suuntiin kompensoidakseen ilmanpaine-eroja pääosaston sisällä ja ulkopuolella.

Artikkelin seuraavassa osassa jatkamme tutustumistamme kiintolevyn toimintaan ja toimintaan.

Victor Geronda oli kanssasi. Nähdään blogissa!