Hoe werkt een harde schijf? Vragen over het doel en de classificatie van harde schijven? Gegevens op schijf plaatsen

We zullen elkaar niet aanraken technische kenmerken draagbare schijfapparaten. Deze informatie is te vinden in gespecialiseerde bronnen op internet. We zullen die kenmerken van een verwisselbaar schijfapparaat overwegen waarvan de gebruiker moet weten, en waarvan het negeren de belangrijkste reden is voor gegevensverlies, en contact met ons opnemen om deze gegevens te herstellen.

Open de doos en verwijder de harde schijf daaruit. Eerder draagbare harde de schijf was een standaard SATA mobiel moeilijk 2,5" inch schijf met USB-adapter. Nu is het nog steeds dezelfde 2,5-inch schijf, maar dan met de elektronicakaart harde schijf bevat al een USB-brug (leesadapter) en een USB-connector.

Een moderne harde schijf bestaat uit twee hoofdonderdelen. Dit is een afgesloten behuizing met magnetische schijven en koppen - het wordt gewoonlijk een "hermetisch blok" genoemd. En een elektronicabord, vaak een controller genoemd, die dit allemaal beheert.

Wat is de magie van een draagbare schijf?

Laten we het hermetische blok eens nader bekijken. Daarom wordt het een hermetisch blok genoemd, omdat het afgesloten is. Het afdichten van de behuizing van de harde schijf is noodzakelijk om te voorkomen dat stof en kleine deeltjes uit de omgeving daar terechtkomen. Binnen deze schijf bevindt zich gewone atmosferische lucht, alleen zeer schoon.

Het is waar dat er tegenwoordig harde schijven met een hoge dichtheid zijn die gevuld zijn met helium. Dit zijn moderne schijven met een capaciteit van 6 terabyte of meer.

Magnetische koppen zweven boven de oppervlakken van roterende schijven op een afstand van 5-10 nanometer op een luchtkussen. Een elektromagnetische spoel drijft een beugel met blokken magneetkoppen aan, en zo worden de koppen op de gewenste plek op de schijf gepositioneerd.

Als de schijf niet werkt, staan de koppen aan speciaal apparaat parkeren buiten opritten. Het feit is dat het oppervlak van de schijven zo glad is dat de koppen onmiddellijk stevig aan de oppervlakken blijven plakken als ze zich erboven bevinden, en dat de schijven niet roteren.

Droge statistieken

Als de harde schijf draagbaar is, is de reden voor reparatie in 95% van de gevallen dat deze een klap heeft gekregen of is gevallen. Dit wordt bevestigd door onze 15-jarige statistieken.

En dit betekent dat harde koppen schijven vliegen van de parkeerkam en blijven aan het oppervlak van de schijven plakken. Of ze krassen op de roterende schijven, waardoor het magnetische oppervlak wordt beschadigd en zichzelf wordt beschadigd.

In ongeveer de helft van dergelijke gevallen worden de schijven vanzelf geopend. levensomstandigheden, ze kijken daar naar iets, zetten het aan, zetten het uit, verplaatsen het, verplaatsen het, vervuilen de schijven en denken dan pas na over het vinden van een informatieherstelcentrum.

Waarvoor? Om 2-3 keer meer te betalen voor informatieherstel.

Of informatie voor altijd kwijtraken

Hoe u op de juiste manier met een draagbare schijf omgaat als u informatie op prijs stelt.

Stoot de draagbare schijf niet en laat hem niet vallen.
Als u een draagbare schijf laat vallen, mag u deze niet inschakelen. Het is onbekend in welke toestand zijn hoofd zich bevindt.
Als u hem na een botsing aanzet en hij maakt ongebruikelijke geluiden: kraken, geluiden, klikken, schrapen - schakel hem dan onmiddellijk uit.
Verplaats de draagbare schijf niet terwijl u aan het werk bent.
Gebruik alleen dikke kwaliteit of alleen origineel usb-kabel vanaf een externe schijf.
Gebruik geen USB-kabel van een mobiele telefoon.
Gebruik geen draagbare harde schijf beschadigde usb-stick kabel.
Gebruik geen draagbare harde schijf met een beschadigde USB-connector.
Sta geen ongekwalificeerde pogingen toe om uw draagbare harde schijf te repareren.

Als u gegevens moet opslaan, zoek dan onmiddellijk naar gekwalificeerde specialisten met een goede reputatie.

Wanneer de computer opstart, controleert een set firmware die is opgeslagen in de BIOS-chip de hardware. Als alles in orde is, wordt de controle overgedragen aan de opstartlader van het besturingssysteem. Vervolgens wordt het besturingssysteem geladen en begint u de computer te gebruiken. Waar werd tegelijkertijd het besturingssysteem opgeslagen voordat de computer werd aangezet? Hoe bleef je essay, dat je de hele nacht hebt geschreven, intact nadat de pc was uitgeschakeld? Nogmaals, waar wordt het opgeslagen?

Oké, ik ben waarschijnlijk te ver gegaan en jullie weten allemaal heel goed dat computergegevens op de harde schijf worden opgeslagen. Niet iedereen weet echter wat het is en hoe het werkt, en aangezien u hier bent, concluderen wij dat we dat graag willen weten. Nou, laten we het uitzoeken!

Wat is een harde schijf

Laten we traditioneel eens kijken naar de definitie van een harde schijf op Wikipedia:

Harde schijf (schroef, harde schijf, opslagapparaat hard magnetisch schijven, HDD, HDD, HMDD) is een opslagapparaat met willekeurige toegang, gebaseerd op het principe van magnetische opname.

Ze worden gebruikt in de overgrote meerderheid van computers, en ook als afzonderlijk aangesloten apparaten voor het opslaan van back-upkopieën van gegevens, als bestandsopslag, enz.

Laten we het een beetje uitzoeken. Ik hou van de term " harde schijf ". Deze vijf woorden brengen de essentie over. HDD is een apparaat dat tot doel heeft de gegevens die erop zijn opgenomen voor lange tijd op te slaan. De basis van HDD's zijn harde (aluminium) schijven met een speciale coating, waarop met speciale koppen informatie wordt vastgelegd.

Ik zal het opnameproces zelf niet in detail bespreken - in wezen is dit de fysica van de laatste schooljaren, en ik weet zeker dat je geen zin hebt om je hierin te verdiepen, en daar gaat het artikel helemaal niet over.

Laten we ook letten op de zinsnede: “ willekeurige toegang ‘Wat grofweg betekent dat wij (de computer) op elk moment informatie uit elk deel van het spoor kunnen uitlezen.

Het belangrijke feit is dat HDD-geheugen niet-vluchtig, dat wil zeggen, ongeacht of de stroom is aangesloten of niet, de informatie die op het apparaat is vastgelegd, zal nergens verdwijnen. Dit is een belangrijk verschil permanente herinnering computer, van tijdelijk ().

Als je in het echt naar de harde schijf van een computer kijkt, zie je geen schijven of koppen, omdat dit allemaal verborgen is in een afgesloten behuizing (hermetische zone). Extern ziet de harde schijf er als volgt uit:

Waarom heeft een computer een harde schijf nodig?

Laten we eens kijken naar wat een harde schijf in een computer is, dat wil zeggen welke rol deze speelt in een pc. Het is duidelijk dat het gegevens opslaat, maar hoe en wat. Hier benadrukken we de volgende functies van de HDD:

Opslag van besturingssysteem, gebruikerssoftware en hun instellingen;
Opslag van gebruikersbestanden: muziek, video's, afbeeldingen, documenten, enz.;
Een deel van de ruimte op de harde schijf gebruiken om gegevens op te slaan die niet in het RAM-geheugen passen (wisselbestand) of om inhoud op te slaan RAM tijdens het gebruik van de slaapmodus;

Zoals u kunt zien, is de harde schijf van de computer niet alleen een dump van foto's, muziek en video's. Het hele besturingssysteem is erop opgeslagen en bovendien helpt de harde schijf de belasting van het RAM-geheugen op te vangen en een aantal van zijn functies over te nemen.

Waaruit bestaat een harde schijf?

We hebben de componenten van een harde schijf gedeeltelijk genoemd, nu zullen we dit in meer detail bekijken. Dus de belangrijkste componenten van de HDD:

Kader — beschermt de mechanismen van de harde schijf tegen stof en vocht. In de regel is het afgedicht zodat er geen vocht en stof binnendringt;
Schijven (pannenkoeken) - platen gemaakt van een bepaalde metaallegering, aan beide zijden gecoat, waarop gegevens worden vastgelegd. Het aantal platen kan verschillen - van één (in budgetopties) tot meerdere;
Motor — op de as waarvan de pannenkoeken zijn bevestigd;
Hoofd blok - een ontwerp van onderling verbonden hendels (tuimelaars) en koppen. Het deel van de harde schijf dat informatie leest en ernaar schrijft. Voor één pannenkoek wordt een paar koppen gebruikt, omdat zowel het bovenste als het onderste deel werken;
Positioneringsapparaat (aandrijving ) - een mechanisme dat het hoofdblok aandrijft. Bestaat uit een paar permanente neodymiummagneten en een spoel aan het uiteinde van het kopblok;
Controleur — elektronische chip werkmanager harde schijf;
Parkeerzone - een plaats in de harde schijf naast de schijven of op hun binnenste gedeelte, waar de koppen tijdens downtime worden neergelaten (geparkeerd), om het werkoppervlak van de pannenkoeken niet te beschadigen.

Dit is een eenvoudig apparaat met harde schijf. Het is vele jaren geleden gevormd en er zijn al lange tijd geen fundamentele veranderingen meer in aangebracht. En wij gaan verder.

Hoe werkt een harde schijf?

Nadat de HDD van stroom is voorzien, begint de motor, op de as waarvan de pannenkoeken zijn bevestigd, te draaien. Nadat ze de snelheid hebben bereikt waarmee een constante luchtstroom aan het oppervlak van de schijven wordt gevormd, beginnen de koppen te bewegen.

Deze volgorde (eerst draaien de schijven omhoog en dan beginnen de koppen te werken) is nodig zodat de koppen door de resulterende luchtstroom boven de platen zweven. Ja, ze raken nooit het oppervlak van de schijven, anders zouden deze onmiddellijk beschadigd raken. De afstand van het oppervlak van de magnetische platen tot de koppen is echter zo klein (~10 nm) dat je deze niet met het blote oog kunt zien.

Na het opstarten eerst service-informatie over staat van stijfheid schijf en anderen noodzakelijke informatie over hem, gelegen op het zogenaamde nulspoor. Pas dan begint het werken met de gegevens.

Informatie op de harde schijf van een computer wordt vastgelegd op tracks, die op hun beurt zijn onderverdeeld in sectoren (zoals een in stukjes gesneden pizza). Om bestanden te schrijven worden verschillende sectoren gecombineerd tot een cluster, de kleinste plaats waar een bestand kan worden geschreven.

Naast deze “horizontale” schijfpartitie is er ook een conventionele “verticale” partitie. Omdat alle heads gecombineerd zijn, bevinden ze zich altijd boven hetzelfde tracknummer, elk boven zijn eigen schijf. Tijdens de werking van de HDD lijken de koppen dus een cilinder te trekken:

Terwijl de HDD actief is, voert deze in wezen twee opdrachten uit: lezen en schrijven. Wanneer het nodig is om een schrijfcommando uit te voeren, wordt het gebied op de schijf berekend waar het zal worden uitgevoerd, waarna de koppen worden gepositioneerd en in feite wordt het commando uitgevoerd. Het resultaat wordt vervolgens gecontroleerd. Naast dat gegevens rechtstreeks naar de schijf worden geschreven, komt de informatie ook in de cache terecht.

Als de controller een leescommando ontvangt, controleert hij eerst of de benodigde informatie in de cache zit. Als deze er niet is, worden de coördinaten voor het positioneren van de koppen opnieuw berekend, waarna de koppen worden gepositioneerd en de gegevens worden gelezen.

Na voltooiing van het werk, wanneer de stroom naar de harde schijf verdwijnt, worden de koppen automatisch in de parkeerzone geparkeerd.

Dit is eigenlijk hoe de harde schijf van een computer werkt. In werkelijkheid is alles veel ingewikkelder, maar de gemiddelde gebruiker heeft dergelijke details waarschijnlijk niet nodig, dus laten we dit gedeelte afmaken en verder gaan.

Soorten harde schijven en hun fabrikanten

Tegenwoordig zijn er eigenlijk drie belangrijke op de markt fabrikant van stijve schijven: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Ze dekken volledig de vraag naar apparaten van alle soorten en vereisten. De overige bedrijven gingen failliet, werden geabsorbeerd door een van de drie belangrijkste bedrijven of kregen een nieuwe bestemming.

Als we het hebben over de typen HDD, kunnen deze als volgt worden verdeeld:

Voor laptops is de belangrijkste parameter de apparaatgrootte van 2,5 inch. Hierdoor kunnen ze compact in de laptopbehuizing worden geplaatst;
Voor een pc - in dit geval is het ook mogelijk om 2,5" harde schijven te gebruiken, maar in de regel worden 3,5" gebruikt;
Extern moeilijk Schijven zijn apparaten die afzonderlijk op een pc/laptop zijn aangesloten en die meestal dienen als bestandsopslag.

Er is ook een speciaal type harde schijf - voor servers. Ze zijn identiek aan gewone pc's, maar kunnen verschillen wat betreft verbindingsinterfaces en betere prestaties.

Alle andere indelingen van HDD in typen komen voort uit hun kenmerken, dus laten we ze eens bekijken.

Specificaties harde schijf

Dus de belangrijkste kenmerken van de harde schijf van een computer:

Volume — een indicator van de maximaal mogelijke hoeveelheid gegevens die op de schijf kan worden opgeslagen. Het eerste waar ze meestal naar kijken wanneer harde schijf kiezen. Deze indicator kan 10 TB bereiken, hoewel ze voor een thuis-pc vaak 500 GB - 1 TB kiezen;
Vormfactor — grootte van de harde schijf. De meest voorkomende zijn 3,5 en 2,5 inch. Zoals hierboven vermeld, zijn 2,5″ in de meeste gevallen geïnstalleerd in laptops. Ze worden ook gebruikt in externe harde schijven. 3.5″ is geïnstalleerd op pc's en servers. De vormfactor heeft sindsdien ook invloed op het volume grotere schijf kan meer gegevens bevatten;
Spilsnelheid — met welke snelheid draaien de pannenkoeken? De meest voorkomende zijn 4200, 5400, 7200 en 10.000 tpm. Dit kenmerk heeft rechtstreeks invloed op de prestaties, evenals op de prijs van het apparaat. Hoe hoger de snelheid, hoe groter beide waarden;
Interface — methode (connectortype) om de HDD op de computer aan te sluiten. De meest populaire interface voor interne harde schijven van vandaag is SATA (oudere computers gebruikten IDE). Externe harde schijven worden meestal aangesloten via USB of FireWire. Naast de genoemde zijn er ook interfaces als SCSI, SAS;
Buffervolume (cachegeheugen) - type snel geheugen(type RAM) harde schijf geïnstalleerd op de controller, ontworpen voor tijdelijke opslag van gegevens die het vaakst worden gebruikt. De buffergrootte kan 16, 32 of 64 MB zijn;
Willekeurige toegangstijd — de tijd gedurende welke de HDD gegarandeerd van enig deel van de schijf kan schrijven of lezen. Bereik van 3 tot 15 ms;

Naast de bovenstaande kenmerken kunt u ook indicatoren vinden als:

Harde schijven

Ingevuld door leerling
groepen 40-101B.
Karimov K.R.
Docent:
Usov P.A.

1. Principe hard werken schijf.. 3

2. Schijfapparaat.. 5

3. Werking van de harde schijf.. 10

4. Volume, snelheid en toegangstijd.. 12

5. Harde schijfinterfaces.. 14

6. Externe harde schijven... 16

Hoe een harde schijf werkt

Een harde schijf is een van de meest geavanceerde en complexe apparaten van een moderne personal computer. De schijven zijn in staat vele megabytes aan informatie op te slaan die met enorme snelheid wordt verzonden. Terwijl bijna alle onderdelen van een computer geruisloos werken, bromt en kraakt de harde schijf, wat hem tot een van de weinige maakt computerapparaten, die zowel mechanische als elektronische componenten bevatten.

De fundamentele werkingsprincipes van een harde schijf zijn sinds het begin weinig veranderd. Het apparaat van een harde schijf lijkt sterk op een gewone platenspeler. Alleen onder het lichaam kunnen meerdere platen op een gemeenschappelijke as worden gemonteerd, en de koppen kunnen informatie van beide zijden van elke plaat tegelijk lezen. De rotatiesnelheid van de platen (voor sommige modellen bereikt deze 15.000 tpm) is constant en is een van de belangrijkste kenmerken. De kop beweegt langs de plaat op een bepaalde vaste afstand van het oppervlak. Hoe kleiner deze afstand, hoe groter de nauwkeurigheid van het lezen van informatie, en hoe groter de dichtheid van informatieregistratie kan zijn. Als je naar een harde schijf kijkt, zie je alleen een duurzame metalen behuizing. Het is volledig afgedicht en beschermt de schijf tegen stofdeeltjes, die, als ze in de nauwe opening tussen de kop en het oppervlak van de schijf terechtkomen, de gevoelige magnetische laag kunnen beschadigen en de schijf kunnen beschadigen. Bovendien beschermt de behuizing de schijf tegen elektromagnetische interferentie. In de behuizing bevinden zich alle mechanismen en enkele elektronische componenten. De mechanismen zijn de schijven zelf waarop informatie wordt opgeslagen, de koppen die informatie van de schijven schrijven en lezen, en de motoren die het allemaal in beweging zetten. De schijf is een ronde plaat met een zeer glad oppervlak, meestal gemaakt van aluminium, minder vaak van keramiek of glas, bedekt met een dunne ferromagnetische laag. De schijven zijn gemaakt. Veel schijven gebruiken een ijzeroxidelaag (die op gewone magneetband zit), maar de nieuwste harde schijven gebruiken een kobaltlaag van ongeveer tien micron dik. Deze coating is duurzamer en zorgt er bovendien voor dat u de opnamedichtheid aanzienlijk kunt verhogen. De technologie van de toepassing ervan ligt dicht bij die gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingen.

Het aantal schijven kan verschillen: van één tot vijf is het aantal werkoppervlakken dienovereenkomstig twee keer zo groot (twee op elke schijf). Dit laatste (evenals het materiaal dat voor de magnetische coating wordt gebruikt) bepaalt de capaciteit van de harde schijf. Soms worden de buitenoppervlakken van de buitenschijven (of een daarvan) niet gebruikt, wat het mogelijk maakt om de hoogte van de schijf te verkleinen, maar tegelijkertijd wordt het aantal werkoppervlakken verminderd en kan dit vreemd blijken te zijn.

Magnetische koppen lezen en schrijven informatie naar schijven. Het opnameprincipe is over het algemeen vergelijkbaar met dat van een conventionele bandrecorder. Digitale informatie wordt omgezet in variabele elektrische stroom, aankomend bij de magnetische kop, en vervolgens overgebracht naar de magnetische schijf, maar in de vorm van een magnetisch veld, dat de schijf kan waarnemen en "herinneren". De magnetische coating van de schijf bestaat uit vele kleine gebieden met spontane magnetisatie. Stel je ter illustratie voor dat de schijf bedekt is met een laag hele kleine kompaspijlen die in verschillende richtingen wijzen. Dergelijke pijldeeltjes worden domeinen genoemd. Onder invloed van een extern magnetisch veld, het eigen veld magnetische velden domeinen zijn georiënteerd volgens de richting ervan. Na het beëindigen van het externe veld vormen zich zones op het oppervlak van de schijf resterende magnetisatie. Op deze manier wordt de informatie die op de schijf is opgenomen, opgeslagen. Gebieden met restmagnetisatie veroorzaken bij het draaien van de schijf tegenover de opening van de magnetische kop elektromotorische kracht, variërend afhankelijk van de grootte van de magnetisatie. Het schijvenpakket, gemonteerd op de spilas, wordt aangedreven door een speciale motor die er compact onder zit. De rotatiesnelheid van de schijven is meestal 7200 rpm. Om de uitgangstijd van de aandrijving te verminderen werkende staat, werkt de motor, wanneer deze is ingeschakeld, enige tijd in de geforceerde modus. Daarom moet de voeding van de computer een reserve aan piekvermogen hebben. Nu over de werking van de koppen. Ze worden met precisie verplaatst stappenmotor en lijken te “zweven” op een afstand van een fractie van een micron van het oppervlak van de schijf, zonder deze aan te raken. Als resultaat van het registreren van informatie worden gemagnetiseerde gebieden gevormd op het oppervlak van schijven in de vorm van concentrische cirkels. Ze worden magnetische sporen genoemd. Terwijl ze bewegen, stoppen de koppen bij elk volgende nummer. Een reeks sporen die zich op alle oppervlakken onder elkaar bevinden, wordt een cilinder genoemd. Alle aandrijfkoppen bewegen gelijktijdig en hebben toegang tot cilinders met dezelfde naam en dezelfde nummers.

Schijfapparaat

Een typische harde schijf bestaat uit een HDA en een elektronicabord. Alle mechanische onderdelen bevinden zich in de HDA; alle besturingselektronica bevindt zich op het bord, met uitzondering van de voorversterker, die zich in de HDA, dicht bij de koppen, bevindt.

Onder de schijven bevindt zich een motor - plat, zoals bij diskettestations, of ingebouwd in de spil van het schijvenpakket. Wanneer de schijven roteren, ontstaat er een sterke luchtstroom, die rond de omtrek van de HDA circuleert en voortdurend wordt gereinigd door een filter dat aan een van de zijkanten is geïnstalleerd.

Dichter bij de connectoren, aan de linkerkant of rechterkant vanaf de spil is er een roterende positioner, die qua uiterlijk enigszins doet denken aan een torenkraan: aan de ene kant van de as bevinden zich dunne, lange en lichte dragers van magnetische koppen die naar de schijven zijn gericht, en aan de andere kant een korte en meer massieve schacht met een elektromagnetische aandrijfwikkeling. Wanneer de tuimelaar van de klepstandsteller draait, bewegen de koppen in een boog tussen het midden en de omtrek van de schijven. De hoek tussen de positioner- en spilas wordt samen met de afstand van de positioner-as tot de koppen zo gekozen, dat de kopas bij het draaien zo min mogelijk afwijkt van het raakspoor.

Bij eerdere modellen werd de tuimelaar op de as van de stappenmotor gemonteerd en werd de afstand tussen de sporen bepaald door de stapgrootte. IN moderne modellen er wordt een zogenaamde lineaire motor gebruikt, die geen enkele discretie heeft, en de installatie op het spoor wordt uitgevoerd op basis van signalen die op schijven zijn opgenomen, wat een aanzienlijke toename van de aandrijfnauwkeurigheid en de opnamedichtheid op schijven oplevert.

De wikkeling van de klepstandsteller is omgeven door een stator, een permanente magneet. Wanneer een stroom van een bepaalde grootte en polariteit aan de wikkeling wordt toegevoerd, begint de tuimelaar met overeenkomstige versnelling in de juiste richting te draaien; Door de stroom in de wikkeling dynamisch te veranderen, kunt u de klepstandsteller in elke gewenste positie zetten. Dit aandrijfsysteem heet Voice Coil, naar analogie met een luidsprekerconus.

Op de schacht bevindt zich meestal een zogenaamde magnetische grendel - een kleine permanente magneet, die, wanneer de koppen zich in de uiterste interne positie bevinden (landingszone), wordt aangetrokken door het statoroppervlak en de tuimelaar in deze positie fixeert. Dit is de zogenaamde parkeerpositie van de koppen, die op het oppervlak van de schijf liggen en ermee in contact komen. In een aantal dure modellen (meestal SCSI) is een speciale elektromagneet aanwezig om de klepstandsteller te fixeren, waarvan het anker in een vrije positie de beweging van de tuimelaar blokkeert. Er wordt geen informatie vastgelegd in de schijflandingszone.

Bij de overige vrije ruimte een voorversterker van het signaal afkomstig van de koppen en hun schakelaar zijn geplaatst. De klepstandsteller is met een flexibele lintkabel op de voorversterkerkaart aangesloten, maar bij sommige harde schijven (met name sommige Maxtor AV-modellen) wordt de wikkeling gevoed door afzonderlijke eenaderige draden, die tijdens actief gebruik de neiging hebben te breken. Het hermetische blok is gevuld met gewone stofvrije lucht onder atmosferische druk. In de covers van de HDA's van sommige harde schijven zijn speciaal gemaakt kleine ramen, afgesloten met een dunne film, die dient om de druk binnen en buiten gelijk te maken. Bij sommige modellen wordt het raam gesloten met een ademend filter. Bij sommige modellen met harde schijven zijn de assen van de spindel en de positionering slechts op één plaats bevestigd; bij andere zijn ze bovendien met schroeven aan de HDA-afdekking bevestigd. De tweede modellen zijn gevoeliger voor microvervorming tijdens het bevestigen, waarbij de bevestigingsschroeven voldoende worden vastgedraaid om een onaanvaardbare verkeerde uitlijning van de assen te veroorzaken. In sommige gevallen kan een dergelijke vervorming moeilijk ongedaan te maken zijn of zelfs volledig onomkeerbaar worden. De elektronicakaart is verwijderbaar en wordt via een of twee connectoren van verschillende ontwerpen op de HDA aangesloten. Het bord bevat de hoofdprocessor van de harde schijf, ROM met een programma, werk-RAM, dat meestal wordt gebruikt als schijfbuffer, een digitale signaalprocessor (DSP) voor het voorbereiden van opgenomen en verwerken van leessignalen, en interfacelogica. Op sommige harde schijven wordt het processorprogramma volledig opgeslagen in ROM, op andere wordt een bepaald deel ervan vastgelegd in het servicegebied van de schijf. De schijf kan ook schijfparameters bevatten (model, serienummer enz.). Sommige harde schijven slaan deze informatie op in een elektrisch programmeerbaar ROM (EEPROM).

Veel harde schijven hebben een speciale technologische interface met een connector op de elektronicakaart, waarmee u met behulp van bankapparatuur verschillende servicewerkzaamheden aan de schijf kunt uitvoeren: testen, formatteren, defecte gebieden opnieuw toewijzen, enz. Moderne schijven van het merk Conner hebben een standaard technologische interface seriële interface, waarmee u hem via een adapter kunt aansluiten op een alfanumerieke terminal of COM-poort van een computer. Het ROM bevat het zogenaamde testmonitorsysteem (TMOS), dat opdrachten ontvangt die door de terminal worden verzonden, deze uitvoert en de resultaten terugstuurt naar de terminal. Vroege harde schijven werden, net als diskettes, vervaardigd met schone magnetische oppervlakken; de initiële opmaak (opmaak) werd naar eigen goeddunken door de consument gedaan en kon een onbeperkt aantal keren worden gedaan. Bij moderne modellen worden markeringen aangebracht tijdens het productieproces; Tegelijkertijd wordt servo-informatie op de schijven vastgelegd - speciale markeringen die nodig zijn om de rotatiesnelheid te stabiliseren, sectoren te zoeken en de positie van koppen op oppervlakken te controleren. Nog niet zo lang geleden werd een apart oppervlak (speciaal) gebruikt om servo-informatie op te nemen, waarlangs de koppen van alle andere oppervlakken werden aangepast. Een dergelijk systeem vereiste een hoge stijfheid bij het bevestigen van de koppen, zodat er na de eerste markering geen verschillen tussen de koppen zouden ontstaan. Tegenwoordig wordt servo-informatie vastgelegd in de ruimtes tussen sectoren (embedded), wat het mogelijk maakt om de nuttige capaciteit van het pakket te vergroten en beperkingen op de stijfheid van het bewegende systeem weg te nemen. Sommige moderne modellen gebruiken een gecombineerd volgsysteem: ingebouwde servo-informatie in combinatie met een speciaal oppervlak; in dit geval wordt een grove aanpassing uitgevoerd op het geselecteerde oppervlak en een fijne aanpassing op de ingebouwde markeringen.

Omdat servo-informatie de referentie-indeling van de schijf vertegenwoordigt, kan de controller van de harde schijf deze niet zelfstandig herstellen in geval van schade. Bij software-opmaak van zo'n harde schijf is het alleen mogelijk om de headers en controlesommen datasectoren.

Tijdens de eerste markering en testen moderne harde schijf In de fabriek worden vrijwel altijd defecte sectoren gedetecteerd, die in een speciale hertoewijzingstabel worden ingevoerd. Tijdens normaal gebruik vervangt de controller van de harde schijf deze sectoren door reservesectoren, die speciaal voor dit doel worden achtergelaten op elke track, groep tracks of speciaal gebied van de schijf. Hierdoor zorgt de nieuwe harde schijf voor het uiterlijk volledige afwezigheid oppervlaktedefecten, hoewel ze in feite bijna altijd aanwezig zijn.

Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, voert de processor van de harde schijf elektronische tests uit, waarna hij een opdracht geeft om de spilmotor in te schakelen. Wanneer een bepaalde kritische rotatiesnelheid wordt bereikt, wordt de dichtheid van de lucht die door de oppervlakken van de schijven wordt meegevoerd voldoende om de drukkracht van de koppen naar het oppervlak te overwinnen en ze te verhogen tot een hoogte van fracties tot enkele microns boven de oppervlakken van de schijven. schijven - de koppen "zweven". Vanaf dit moment totdat de snelheid onder het kritische niveau daalt, "hangen" de koppen aan een luchtkussen en raken ze de oppervlakken van de schijven helemaal niet.

Nadat de schijven een rotatiesnelheid hebben bereikt die dicht bij de nominale snelheid ligt (meestal 3600, 4500, 5400 of 7200 tpm), worden de koppen uit de parkeerzone verwijderd en begint het zoeken naar servomarkeringen om de rotatiesnelheid nauwkeurig te stabiliseren. Vervolgens wordt informatie uit het servicegebied gelezen, in het bijzonder de tabel voor het opnieuw toewijzen van defecte gebieden.

Aan het einde van de initialisatie wordt de klepstandsteller getest door een bepaalde reeks sporen op te sommen. Als dit lukt, plaatst de processor een gereedheidsteken op de interface en schakelt via de interface over naar de bedrijfsmodus.

Tijdens bedrijf werkt een systeem voor het bewaken van de positie van de kop op de schijf voortdurend: een foutsignaal wordt uit het continu leessignaal gehaald en in het circuit ingevoerd feedback, die de stroom van de wikkeling van de klepstandsteller regelt. Als gevolg van de afwijking van de kop van het midden van het spoor, verschijnt er een signaal in de wikkeling, waardoor het naar zijn plaats terugkeert.

Om de datastroomsnelheden te matchen - op lees-/schrijfniveau en externe interface- harde schijven hebben een tussenbuffer, vaak ten onrechte cache genoemd, meestal enkele tientallen of honderden kilobytes groot. In een aantal modellen (bijvoorbeeld Quantum) wordt de buffer in het gemeenschappelijke werk-RAM geplaatst, waar het overlay-gedeelte van het besturingsmicroprogramma eerst wordt geladen, waardoor het werkelijke volume van de buffer minder is dan de volledige hoeveelheid RAM (80). -90 kB met 128 kB RAM voor Quantum). Voor andere modellen (Conner, Caviar) zijn de buffer en het processor-RAM gescheiden gemaakt.

Wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, geeft de processor, met behulp van de energie die achterblijft in de condensatoren van het bord of deze onttrekt aan de wikkelingen van de motor, die tegelijkertijd als generator werkt, een commando om de klepstandsteller in de parkeerstand te zetten positie, die erin slaagt voltooid te worden voordat de rotatiesnelheid onder de kritische grens daalt. Bij sommige harde schijven (Quantum) wordt dit mogelijk gemaakt door een veerbelaste rocker die tussen de schijven is geplaatst en die voortdurend luchtdruk ervaart. Wanneer de luchtstroom zwakker wordt, duwt de rocker de klepstandsteller bovendien in de parkeerpositie, waar deze met een grendel wordt vastgezet. De beweging van de koppen naar de spil wordt ook vergemakkelijkt door de middelpuntzoekende kracht die voortkomt uit de rotatie van de schijven.

Werking van de harde schijf

Nu - over het proces van de harde schijf zelf. Na initiële installatie elektronica en mechanica, gaat de microcomputer met de harde schijf in de modus van wachten op opdrachten van de controller op het moederbord of de interfacekaart. Nadat het commando is ontvangen, schakelt het de gewenste kop in, gebruikt servopulsen om het gewenste spoor te vinden, wacht tot de gewenste sector de kop "bereikt" en leest of schrijft informatie. Als de controller heeft gevraagd om niet slechts één sector, maar meerdere sectoren te lezen/schrijven, kan de harde schijf in de zogenaamde blokmodus werken, waarbij RAM als buffer wordt gebruikt en lezen/schrijven wordt gecombineerd met informatieoverdracht van of naar de controller.

Voor optimaal gebruik van het schijfoppervlak wordt gebruik gemaakt van de zogenaamde zoned bit opname (ZBR), waarvan het principe is dat op externe sporen die langer zijn (en dus informatiecapaciteit) informatie met een grotere dichtheid wordt opgenomen dan op interne sporen. . Binnen het gehele oppervlak worden tot wel een dozijn of meer van dergelijke zones met een constante opnamedichtheid gevormd; Dienovereenkomstig is de lees- en schrijfsnelheid op externe zones hoger dan op interne zones. Hierdoor zullen bestanden die zich dichter bij het “begin” van de harde schijf bevinden over het algemeen sneller worden verwerkt dan bestanden die zich dichter bij het “einde” bevinden.

Nu over waar de onwaarschijnlijke dingen vandaan komen grote hoeveelheden heads gespecificeerd in de parameters van de harde schijf. Ooit gaven deze cijfers – het aantal cilinders, koppen en sectoren tegen een hogere prijs – feitelijk de werkelijke fysieke parameters (geometrie) van de harde schijf aan. Bij gebruik van ZBR verandert het aantal sectoren echter van track tot track, en voor elke harde schijf zijn deze getallen verschillend - daarom begon de zogenaamde logische geometrie te worden gebruikt, wanneer de harde schijf de controller bepaalde voorwaardelijke parameters vertelt, en bij het ontvangen van opdrachten zet het zelf logische adressen om in fysieke adressen. Tegelijkertijd bevat een harde schijf met logische geometrie, bijvoorbeeld 520 cilinders, 128 koppen en 63 sectoren (totaal volume - 2 GB), hoogstwaarschijnlijk twee schijven - en vier lees-/schrijfkoppen.

De nieuwste generatie harde schijven maken gebruik van PRML- (Partial Response, Maximum Likelihood) en S.M.A.R.T-technologieën. (Self Monitoring Analysis and Report Technology - technologie voor zelfmonitoring, analyse en rapportage). De eerste is ontwikkeld vanwege het feit dat het met de bestaande opnamedichtheden niet langer mogelijk is om het signaal duidelijk en ondubbelzinnig van het schijfoppervlak te lezen - het niveau van interferentie en vervorming is erg hoog. In plaats van het signaal direct om te zetten, wordt het vergeleken met een reeks monsters, en op basis van maximale gelijkenis wordt een conclusie getrokken over de acceptatie van de een of de ander codewoord- op vrijwel dezelfde manier lezen we woorden waarin letters ontbreken of vervormd zijn.

De harde schijf, die S.M.A.R.T-technologie implementeert, houdt statistieken bij van de bedrijfsparameters (aantal starts/stops en gewerkte uren, spilversnellingstijd, gedetecteerde/gecorrigeerde fouten, enz.), die regelmatig worden opgeslagen in herprogrammeerbaar ROM of in servicegebieden van de schijf. Deze informatie verzamelt zich gedurende de levensduur van de harde schijf en kan op elk moment door analyseprogramma's worden opgevraagd; het kan worden gebruikt om de staat van de mechanica, de bedrijfsomstandigheden of de geschatte faalkans te beoordelen.

Gerelateerde informatie.

Hoe ziet een moderne harde schijf (HDD) er van binnen uit? Hoe het uit elkaar te halen? Hoe worden de onderdelen genoemd en welke functies vervullen ze in het algemene informatieopslagmechanisme? Antwoorden op deze en andere vragen vindt u hieronder. Daarnaast zullen we de relatie laten zien tussen Russische en Engelse terminologieën die de componenten van harde schijven beschrijven.

Laten we voor de duidelijkheid eens kijken naar een 3,5-inch SATA-schijf. Dit wordt een compleet nieuwe Seagate ST31000333AS terabyte. Laten we onze cavia onderzoeken.

De groene plaat vastgezet met schroeven met een zichtbaar sporenpatroon, stroom- en SATA-connectoren wordt een elektronicabord of besturingsbord (Printed Circuit Board, PCB) genoemd. Zij voert de functies uit elektronische controle werking van de harde schijf. Het werk ervan kan worden vergeleken met het omzetten van digitale gegevens in magnetische vingerafdrukken en het op verzoek weer herkennen ervan. Bijvoorbeeld als een ijverige schrijver met teksten op papier. De zwarte aluminium behuizing en de inhoud ervan worden de Head and Disk Assembly (HDA) genoemd. Onder specialisten is het gebruikelijk om het een 'blikje' te noemen. De behuizing zelf zonder inhoud wordt ook wel een hermetisch blok (basis) genoemd.

Laten we nu de printplaat verwijderen (u hebt een T-6-sterschroevendraaier nodig) en de componenten onderzoeken die erop zijn geplaatst.

Het eerste dat opvalt is de grote chip in het midden: het System on Chip (SOC). Er zitten twee belangrijke componenten in:

De centrale processor die alle berekeningen uitvoert (Central Processor Unit, CPU). De processor heeft invoer-/uitvoerpoorten (IO-poorten) om andere componenten aan te sturen printplaat en gegevensoverdracht via SATA-interface.
Lees-/schrijfkanaal – een apparaat dat binnenkomende gegevens van de hoofden converteert analoog signaal omgezet in digitale gegevens tijdens een leesbewerking en het coderen van de digitale gegevens in een analoog signaal tijdens een schrijfbewerking. Het bewaakt ook de positionering van de hoofden. Met andere woorden: het creëert magnetische beelden tijdens het schrijven en herkent deze tijdens het lezen.

De geheugenchip is een regulier DDR SDRAM-geheugen. De hoeveelheid geheugen bepaalt de grootte van de cache van de harde schijf. Op deze printplaat is 32 MB Samsung DDR-geheugen geïnstalleerd, waardoor de schijf in theorie een cache van 32 MB krijgt (en dit is precies de hoeveelheid die in de technische specificaties van de harde schijf staat), maar dit is niet helemaal waar. Feit is dat het geheugen logisch is verdeeld in buffergeheugen (cache) en firmwaregeheugen. De processor heeft een bepaalde hoeveelheid geheugen nodig om firmwaremodules te laden. Voor zover wij weten geeft alleen de HGST-fabrikant de werkelijke cachegrootte aan in de beschrijving van de technische specificaties; ten opzichte van andere schijven, o echt volume cache is een gok. In de ATA-specificatie hebben de opstellers de beperking die daaraan inherent is niet uitgebreid eerdere versies, gelijk aan 16 megabytes. Daarom kunnen programma's geen volume weergeven dat groter is dan het maximum.

De volgende chip is een spilmotor en spreekspoelbesturingscontroller die de hoofdunit beweegt (Voice Coil Motor en Spindle Motor controller, VCM & SM-controller). In het jargon van specialisten is dit een ‘twist’. Bovendien bestuurt deze chip de secundaire voedingen op het bord, die de processor en de voorversterker-schakelaarchip (voorversterker, voorversterker) in de HDA van stroom voorzien. Dit is de grootste energieverbruiker op de printplaat. Het regelt de rotatie van de spil en de beweging van de koppen. Wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, schakelt deze bovendien de stoppende motor over naar de opwekkingsmodus en levert de resulterende energie aan de spreekspoel voor soepel parkeren van de magneetkoppen. De VCM-controllerkern kan zelfs bij temperaturen van 100°C werken.

Een deel van het schijfbesturingsprogramma (firmware) wordt opgeslagen in flashgeheugen (aangegeven in de figuur: Flash). Wanneer de schijf van stroom wordt voorzien, laadt de microcontroller eerst een klein opstart-ROM in zichzelf, herschrijft vervolgens de inhoud van de flashchip in het geheugen en begint code uit het RAM uit te voeren. Zonder correct geladen code zal de schijf de motor niet eens willen starten. Als er geen flashchip op het bord zit, betekent dit dat deze in de microcontroller is ingebouwd. Op moderne aandrijvingen(ergens uit 2004 en nieuwer, maar uitzonderingen zijn dat wel harde schijven Samsung en zij met stickers van Seagate) flashgeheugen bevat tabellen met codes voor instellingen van mechanica en koppen, die uniek zijn voor een bepaalde HDA en niet op een andere passen. Daarom eindigt de ‘switch controller’-bewerking altijd doordat de schijf ‘niet wordt gedetecteerd in het BIOS’ of wordt bepaald door de interne fabrieksnaam, maar deze biedt nog steeds geen toegang tot gegevens. Voor de overwogen Seagate-aandrijving 7200.11 het verlies van de originele inhoud van het flash-geheugen leidt tot een volledig verlies van toegang tot informatie, omdat het niet mogelijk zal zijn om de instellingen te selecteren of te raden (in ieder geval is een dergelijke techniek de auteur niet bekend).

Op het YouTube-kanaal van R.Lab staan verschillende voorbeelden van het herschikken van een bord door het opnieuw solderen van een microschakeling van een defect bord naar een werkend bord:
PC-3000 HDD Toshiba MK2555GSX printplaat vervangen
PC-3000 HDD Samsung HD103SJ printplaat vervangen

De schoksensor reageert op trillingen die gevaarlijk zijn voor de schijf en stuurt daarover een signaal naar de VCM-controller. De VCM parkeert de koppen onmiddellijk en kan voorkomen dat de schijf draait. In theorie zou dit mechanisme de schijf moeten beschermen tegen verdere schade, maar in de praktijk werkt het niet, dus laat de schijven niet vallen. Zelfs als u valt, kan de spilmotor vastlopen, maar daarover later meer. Op sommige schijven heeft de trillingssensor dat wel overgevoeligheid, reagerend op de geringste mechanische trillingen. Dankzij de gegevens die van de sensor worden ontvangen, kan de VCM-controller de beweging van de koppen corrigeren. Naast de belangrijkste zijn op dergelijke schijven twee extra trillingssensoren geïnstalleerd. Op ons bord zijn geen extra sensoren gesoldeerd, maar er zijn plaatsen voor - aangegeven in de afbeelding als "Trillingssensor".

Er staat er nog één op het bord beschermend apparaat– Transiënte spanningsonderdrukking (TVS). Het beschermt het bord tegen stroompieken. Wanneer er een stroomstoot optreedt, brandt de TVS door, waardoor er kortsluiting naar de aarde ontstaat. Dit bord heeft twee TVS, 5 en 12 volt.

De elektronica voor oudere schijven was minder geïntegreerd, waarbij elke functie verdeeld was over een of meer chips.

Laten we nu eens kijken naar de HDA.

Onder het bord bevinden zich contacten voor de motor en koppen. Bovendien zit er een klein, bijna onzichtbaar gaatje in het schijflichaam (ademgat). Het dient om de druk gelijk te maken. Veel mensen denken dat er een vacuüm in de harde schijf zit. Eigenlijk is dit niet waar. Voor de aerodynamische afzet van de hoofden boven het oppervlak is lucht nodig. Door dit gat kan de schijf de druk binnen en buiten het insluitingsgebied gelijk maken. MET binnen dit gat is afgedekt met een ademfilter, dat stof- en vochtdeeltjes opvangt.

Laten we nu eens een kijkje nemen in de insluitingszone. Verwijder het schijfdeksel.

Het deksel zelf is niets interessants. Het is gewoon een stalen plaat met een rubberen pakking om stof buiten te houden. Laten we tot slot eens kijken naar het vullen van de insluitingszone.

Informatie wordt opgeslagen op schijven, ook wel "platters" genoemd, magnetische oppervlakken of platen. Gegevens worden aan beide zijden geregistreerd. Maar soms is de kop niet aan één kant geïnstalleerd, of is de kop fysiek aanwezig, maar is deze in de fabriek uitgeschakeld. Op de foto zie je de bovenplaat die overeenkomt met de kop met het hoogste nummer. De platen zijn gemaakt van gepolijst aluminium of glas en zijn bedekt met verschillende lagen van verschillende samenstellingen, waaronder een ferromagnetische substantie waarop de gegevens daadwerkelijk worden opgeslagen. Tussen de platen, maar ook boven de bovenkant ervan, zien we speciale inzetstukken die verdelers of scheiders worden genoemd. Ze zijn nodig om de luchtstromen gelijk te maken en akoestische ruis te verminderen. In de regel zijn ze gemaakt van aluminium of plastic. Aluminiumafscheiders kunnen beter omgaan met het koelen van de lucht in de insluitingszone. Hieronder ziet u een voorbeeld van een model voor de doorgang van de luchtstroom in een hermetische eenheid.

Zijaanzicht van de platen en scheiders.

Lees-schrijfkoppen (koppen) zijn geïnstalleerd aan de uiteinden van de beugels van de magneetkopeenheid, of HSA (Head Stack Assembly, HSA). De parkeerzone is het gebied waar de koppen van een gezonde schijf zich zouden moeten bevinden als de spil wordt gestopt. Bij deze schijf bevindt de parkeerzone zich dichter bij de spil, zoals te zien is op de foto.

Op sommige opritten wordt geparkeerd op speciale plastic parkeerterreinen buiten de platen.

Parkeerpad voor Western Digital 3,5” aandrijving

In het geval dat de koppen in de platen worden geparkeerd, is een speciaal gereedschap nodig om het blok magneetkoppen te verwijderen. Zonder dit is het erg moeilijk om de BMG zonder schade te verwijderen; Voor extern parkeren kunt u plastic buizen van geschikte grootte tussen de koppen plaatsen en het blok verwijderen. Hoewel er ook trekkers voor dit geval zijn, maar deze zijn eenvoudiger van ontwerp.

De harde schijf is een nauwkeurig positioneringsmechanisme en heeft zeer schone lucht nodig om goed te kunnen functioneren. Tijdens gebruik kunnen zich microscopisch kleine metaal- en vetdeeltjes in de harde schijf vormen. Om de lucht in de schijf onmiddellijk te reinigen, is er een recirculatiefilter. Dit is een hightech apparaat dat voortdurend kleine deeltjes verzamelt en opvangt. Het filter bevindt zich in het pad van luchtstromen dat ontstaat door de rotatie van de platen

Laten we nu de bovenste magneet verwijderen en kijken wat eronder verborgen zit.

Harde schijven maken gebruik van zeer krachtige neodymiummagneten. Deze magneten zijn zo krachtig dat ze tot 1300 keer hun eigen gewicht kunnen tillen. Plaats uw vinger dus niet tussen de magneet en metaal of een andere magneet; de klap zal zeer gevoelig zijn. Op deze foto zijn de BMG-begrenzers te zien. Hun taak is om de beweging van de hoofden te beperken en ze op het oppervlak van de platen achter te laten. BMG-begrenzers van verschillende modellen zijn verschillend ontworpen, maar er zijn er altijd twee, ze worden op alle moderne harde schijven gebruikt. Bij onze aandrijving bevindt de tweede begrenzer zich op de onderste magneet.

Dit is wat je daar kunt zien.

Het zwarte plastic onderdeel met een complexe vorm wordt een actuatorgrendel genoemd. Het is verkrijgbaar in twee soorten: magnetisch en luchtslot. Magnetisch werkt als een eenvoudige magnetische grendel. Het vrijgeven wordt uitgevoerd door het toepassen van een elektrische impuls. De luchtgrendel laat de BMG los nadat de spilmotor voldoende snelheid heeft bereikt zodat de luchtdruk de grendel uit het pad van de spreekspoel kan bewegen. De houder beschermt de hoofden tegen wegvliegen in het werkgebied. Als de grendel om wat voor reden dan ook zijn functie niet vervult (de schijf is gevallen of geraakt terwijl deze aan stond), dan blijven de koppen aan het oppervlak plakken. Bij 3,5“-schijven scheurt de daaropvolgende activering eenvoudigweg de koppen af vanwege het hogere motorvermogen. Maar de 2,5" heeft minder motorvermogen en de kansen om gegevens te herstellen door de originele hoofden uit gevangenschap te bevrijden zijn vrij groot.

Laten we nu het magnetische kopblok verwijderen.

De precisie en soepele beweging van de BMG wordt ondersteund door een precisielager. Het grootste deel van de BMG, gemaakt van een aluminiumlegering, wordt meestal een beugel of tuimelaar (arm) genoemd. Aan het uiteinde van de tuimelaar zitten koppen op een veerophanging (Heads Gimbal Assembly, HGA). Meestal worden de koppen en tuimelaars zelf door verschillende fabrikanten geleverd. Flexibele kabel(Flexible Printed Circuit, FPC) gaat naar de pad die op de besturingskaart wordt aangesloten.

Laten we de componenten van de BMG eens nader bekijken.

Een spoel verbonden met een kabel.

Handelswijze.

De volgende foto toont de BMG-contacten.

De pakking zorgt voor de dichtheid van de verbinding. Lucht kan dus alleen met schijven en koppen de unit binnenkomen via het drukvereffeningsgat. Deze schijf heeft contacten bedekt met een dun laagje goud om oxidatie te voorkomen. Maar aan de kant van de elektronische kaart vindt er vaak oxidatie plaats, wat leidt tot een defect aan de harde schijf. Je kunt oxidatie van de contacten verwijderen met een gum.

Dit is een klassiek rockerontwerp.

De kleine zwarte onderdelen aan de uiteinden van de veerhangers worden sliders genoemd. Veel bronnen geven aan dat sliders en heads hetzelfde zijn. In feite helpt de schuifregelaar bij het lezen en schrijven van informatie door de kop boven het oppervlak van de magnetische schijven te heffen. Op moderne harde schijven bewegen de koppen zich op een afstand van 5-10 nanometer van het oppervlak. Ter vergelijking: een mensenhaar heeft een diameter van ongeveer 25.000 nanometer. Als er een deeltje onder de schuif terechtkomt, kan dit leiden tot oververhitting van de koppen als gevolg van wrijving en het falen ervan. Daarom is de zuiverheid van de lucht in het insluitingsgebied zo belangrijk. Stof kan ook krassen veroorzaken. Hieruit worden nieuwe stofkorrels gevormd, maar al magnetisch, die blijven plakken magnetische schijf en nieuwe krassen veroorzaken. Dit leidt ertoe dat de schijf snel bedekt raakt met krassen of, in het jargon, ‘gezaagd’. In deze toestand werken noch de dunne magnetische laag, noch de magnetische koppen meer, en klopt de harde schijf (click of death).

De lees- en schrijfkopelementen zelf bevinden zich aan het uiteinde van de schuifregelaar. Ze zijn zo klein dat ze alleen met een goede microscoop te zien zijn. Hieronder ziet u een voorbeeld van een foto (rechts) door een microscoop en een schematische weergave (links) van de relatieve positie van de schrijf- en leeselementen van het hoofd.

Laten we het oppervlak van de schuifregelaar eens nader bekijken.

Zoals je kunt zien, is het oppervlak van de slider niet vlak, maar heeft het aerodynamische groeven. Ze helpen de vlieghoogte van de slider te stabiliseren. De lucht onder de schuif vormt een luchtkussen (Air Bearing Surface, ABS). Het luchtkussen zorgt ervoor dat de schuif bijna parallel loopt aan het oppervlak van de pannenkoek.

Hier is nog een afbeelding van de schuifregelaar.

De hoofdcontacten zijn hier duidelijk zichtbaar.

Dit is er nog een belangrijk onderdeel BMG, waarover nog niet is gesproken. Het wordt een voorversterker (voorversterker) genoemd. Een voorversterker is een chip die de koppen aanstuurt en het signaal versterkt dat er naartoe of vandaan komt.

De voorversterker wordt om een heel eenvoudige reden rechtstreeks in de BMG geplaatst: het signaal dat uit de koppen komt, is erg zwak. Op moderne schijven heeft het een frequentie van meer dan 1 GHz. Als u de voorversterker buiten de hermetische zone plaatst, bijv zwak signaal zal sterk verzwakken op weg naar de besturingskaart. Het is onmogelijk om de versterker rechtstreeks op de kop te installeren, omdat deze tijdens bedrijf aanzienlijk opwarmt, waardoor het voor een halfgeleiderversterker onmogelijk is om te werken; vacuümbuisversterkers van zulke kleine afmetingen zijn nog niet uitgevonden.

Genoeg over de koppen, laten we de schijf verder demonteren. Verwijder de bovenste afscheider.

Dit is hoe hij eruit ziet.

Op de volgende foto ziet u het opvanggebied met de bovenste afscheider en het kopblok verwijderd.

De onderste magneet werd zichtbaar.

Nu de klemring (schotels klem).

Deze ring houdt het platenblok bij elkaar, waardoor ze niet ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

Pannenkoeken worden op een spindelnaaf geregen.

Nu niets de pannenkoeken meer vasthoudt, verwijder je de bovenste pannenkoek. Dat is wat eronder zit.

Nu is duidelijk hoe ruimte voor de koppen wordt gecreëerd – er zitten afstandsringen tussen de pannenkoeken. De foto toont de tweede pannenkoek en de tweede scheider.

De afstandsring is een uiterst nauwkeurig onderdeel gemaakt van een niet-magnetische legering of polymeren. Laten we het eraf halen.

Laten we al het andere uit de schijf halen om de onderkant van het hermetische blok te inspecteren.

Zo ziet het drukvereffeningsgat eruit. Deze bevindt zich direct onder het luchtfilter. Laten we het filter eens nader bekijken.

Omdat de lucht die van buiten komt noodzakelijkerwijs stof bevat, bestaat het filter uit meerdere lagen. Het is veel dikker dan het circulatiefilter. Soms bevat het silicageldeeltjes om de luchtvochtigheid tegen te gaan. Als de harde schijf echter in water wordt geplaatst, komt deze via het filter naar binnen! En dit betekent helemaal niet dat het water dat binnenkomt schoon zal zijn. Zouten kristalliseren op magnetische oppervlakken en er wordt schuurpapier in plaats van platen meegeleverd.

Nog even over de spilmotor. Het ontwerp wordt schematisch weergegeven in de figuur.

In de spilnaaf is een permanente magneet bevestigd. De statorwikkelingen, die het magnetische veld veranderen, zorgen ervoor dat de rotor gaat roteren.

Er zijn twee typen motoren: met kogellagers en met hydrodynamische lagers (Fluid Dynamic Bearing, FDB). Balpennen worden al meer dan 10 jaar niet meer gebruikt. Dit komt door het feit dat hun ritme hoog is. Bij een hydrodynamisch lager is de slingering veel lager en werkt het veel stiller. Maar er zijn ook een paar nadelen. Ten eerste kan het vastlopen. Dit fenomeen deed zich niet voor bij ballen. Als de kogellagers het begaven, begonnen ze een hard geluid te maken, maar de informatie was, hoewel langzaam, leesbaar. Nu moet u in het geval van een lagerwig gebruiken speciaal gereedschap Verwijder alle schijven en installeer ze op een werkende spilmotor. De operatie is zeer complex en leidt zelden tot succesvol gegevensherstel. Een wig kan ontstaan door een plotselinge positieverandering als gevolg van van groot belang Corioliskracht die op de as inwerkt en tot buiging leidt. Zo zitten er externe 3,5” schijven in een doos. De doos stond verticaal, raakte hem aan en viel horizontaal. Het lijkt erop dat hij niet ver heeft gevlogen?! Maar nee - de motor zit vast en er kan geen informatie worden verkregen.

Ten tweede kan er smeermiddel uit een hydrodynamisch lager lekken (het is vloeibaar, er is behoorlijk veel van, in tegenstelling tot het gel-smeermiddel dat in kogellagers wordt gebruikt) en op de magnetische platen terechtkomen. Om te voorkomen dat smeermiddel op magnetische oppervlakken terechtkomt, gebruikt u smeermiddel met deeltjes die magnetische eigenschappen hebben en hun magnetische vallen opvangen. Ze gebruiken ook een absorptiering rond de plaats van een mogelijk lek. Oververhitting van de schijf draagt bij aan lekkage, dus het is belangrijk om dit te controleren temperatuur omstandigheden operatie.

Het verband tussen Russische en Engelse terminologie werd verduidelijkt door Leonid Vorzjev.

Update 2018, Sergej Jatsenko

Reproductie of citeren is toegestaan, mits de verwijzing naar het origineel behouden blijft.

Het doel van dit artikel is om de structuur van een moderne harde schijf te beschrijven, over de belangrijkste componenten te praten, te laten zien hoe ze eruitzien en worden genoemd. Daarnaast zullen we de relatie laten zien tussen Russische en Engelse terminologieën die de componenten van harde schijven beschrijven.

Laten we voor de duidelijkheid eens kijken naar een 3,5-inch SATA-schijf. Dit wordt een compleet nieuwe Seagate ST31000333AS terabyte. Laten we onze cavia onderzoeken.

De groene printplaat met koperen sporen, stroom- en SATA-connectoren wordt een elektronicabord of besturingsbord (Printed Circuit Board, PCB) genoemd. Het wordt gebruikt om de werking van de harde schijf te regelen. De zwarte aluminium behuizing en de inhoud ervan worden een HDA genoemd (Head and Disk Assembly, HDA-experts noemen het ook een ‘blikje’). De behuizing zelf zonder inhoud wordt ook wel een hermetisch blok (basis) genoemd.

Laten we nu de printplaat verwijderen en de erop geplaatste componenten onderzoeken.

Het eerste dat opvalt is de grote chip in het midden: de microcontroller of processor (Micro Controller Unit, MCU). Op moderne harde schijven bestaat de microcontroller uit twee delen: de centrale verwerker(Central Processor Unit, CPU), die alle berekeningen uitvoert, en het lees-/schrijfkanaal - een speciaal apparaat dat het analoge signaal dat van de koppen komt tijdens een leesbewerking omzet in digitale gegevens en tijdens het schrijven digitale gegevens codeert in een analoog signaal. De processor beschikt over invoer-/uitvoerpoorten (IO-poorten) voor het aansturen van andere componenten op de printplaat en voor het verzenden van gegevens via de SATA-interface.

De geheugenchip is een regulier DDR SDRAM-geheugen. De hoeveelheid geheugen bepaalt de grootte van de cache van de harde schijf. Op deze printplaat is 32 MB Samsung DDR-geheugen geïnstalleerd, waardoor de schijf in theorie een cache van 32 MB krijgt (en dit is precies de hoeveelheid die in de technische specificaties van de harde schijf staat), maar dit is niet helemaal waar. Feit is dat het geheugen logisch is verdeeld in buffergeheugen (cache) en firmwaregeheugen. De processor heeft een bepaalde hoeveelheid geheugen nodig om firmwaremodules te laden. Voor zover wij weten, geven alleen Hitachi/IBM de werkelijke cachegrootte aan in de technische specificaties; Wat andere schijven betreft, kan men alleen maar raden naar de cachegrootte.

De volgende chip is de besturingscontroller voor de motor en de hoofdeenheid, of "twist" (Voice Coil Motor-controller, VCM-controller). Bovendien bestuurt deze chip de secundaire voedingen op het bord, die de processor en de voorversterker-schakelaarchip (voorversterker, voorversterker) in de HDA van stroom voorzien. Dit is de grootste energieverbruiker op de printplaat. Het regelt de rotatie van de spil en de beweging van de koppen. De VCM-controllerkern kan zelfs bij temperaturen van 100° C werken.

Een deel van de schijffirmware wordt opgeslagen in flashgeheugen. Wanneer de schijf van stroom wordt voorzien, laadt de microcontroller de inhoud van de flashchip in het geheugen en begint de code uit te voeren. Zonder correct geladen code zal de schijf niet eens willen opstarten. Als er geen flashchip op het bord zit, betekent dit dat deze in de microcontroller is ingebouwd.

De trillingssensor (schoksensor) reageert op schudden dat gevaarlijk is voor de schijf en stuurt daarover een signaal naar de VCM-controller. De VCM parkeert de koppen onmiddellijk en kan voorkomen dat de schijf draait. In theorie zou dit mechanisme de schijf moeten beschermen tegen verdere schade, maar in de praktijk werkt het niet, dus laat de schijven niet vallen. Op sommige schijven is de trillingssensor zeer gevoelig en reageert op de geringste trilling. Dankzij de gegevens die van de sensor worden ontvangen, kan de VCM-controller de beweging van de koppen corrigeren. Op dergelijke schijven zijn ten minste twee trillingssensoren geïnstalleerd.

Het bord heeft nog een ander beveiligingsapparaat: transiënte spanningsonderdrukking (TVS). Het beschermt het bord tegen stroompieken. Wanneer er een stroomstoot optreedt, brandt de TVS door, waardoor er kortsluiting naar de aarde ontstaat. Dit bord heeft twee TVS, 5 en 12 volt.

Laten we nu eens kijken naar de HDA.

Onder het bord bevinden zich contacten voor de motor en koppen. Bovendien zit er een klein, bijna onzichtbaar gaatje in het schijflichaam (ademgat). Het dient om de druk gelijk te maken. Veel mensen denken dat er een vacuüm in de harde schijf zit. Eigenlijk is dit niet waar. Door dit gat kan de schijf de druk binnen en buiten het insluitingsgebied gelijk maken. Aan de binnenkant is dit gat afgedekt met een ademfilter, dat stof- en vochtdeeltjes opvangt.

Laten we nu eens een kijkje nemen in de insluitingszone. Verwijder het schijfdeksel.

Het deksel zelf is niets interessants. Het is gewoon een stuk metaal met een rubberen pakking om stof buiten te houden. Laten we tot slot eens kijken naar het vullen van de insluitingszone.

Kostbare informatie wordt opgeslagen op metalen schijven, ook wel platters genoemd. Op de foto zie je de bovenste pannenkoek. De platen zijn gemaakt van gepolijst aluminium of glas en zijn bedekt met verschillende lagen van verschillende samenstellingen, waaronder een ferromagnetische substantie waarop de gegevens daadwerkelijk worden opgeslagen. Tussen de pannenkoeken, maar ook boven de bovenkant ervan, zien we speciale platen die verdelers of scheiders worden genoemd. Ze zijn nodig om de luchtstromen gelijk te maken en akoestische ruis te verminderen. In de regel zijn ze gemaakt van aluminium of plastic. Aluminiumafscheiders kunnen beter omgaan met het koelen van de lucht in de insluitingszone.

Zijaanzicht van pannenkoeken en scheiders.

Op sommige opritten wordt geparkeerd op speciale plastic parkeerterreinen buiten de platen.

Laten we nu de bovenste magneet verwijderen en kijken wat eronder verborgen zit.

Harde schijven maken gebruik van zeer krachtige neodymiummagneten. Deze magneten zijn zo krachtig dat ze tot 1300 keer hun eigen gewicht kunnen tillen. Plaats uw vinger dus niet tussen de magneet en metaal of een andere magneet; de klap zal zeer gevoelig zijn. Op deze foto zijn de BMG-begrenzers te zien. Hun taak is om de beweging van de hoofden te beperken en ze op het oppervlak van de platen achter te laten. BMG-begrenzers van verschillende modellen zijn verschillend ontworpen, maar er zijn er altijd twee, ze worden op allemaal gebruikt moderne harde schijven. Bij onze aandrijving bevindt de tweede begrenzer zich op de onderste magneet.

Dit is wat je daar kunt zien.

Ook zien we hier een spreekspoel, die deel uitmaakt van de magnetische kopeenheid. De spoel en de magneten vormen de VCM-aandrijving (Voice Coil Motor, VCM). De aandrijving en het blok magnetische koppen vormen een positioner (actuator) - een apparaat dat de koppen beweegt. Het zwarte plastic onderdeel met een complexe vorm wordt een actuatorgrendel genoemd. Dit is een beveiligingsmechanisme dat de BMG vrijgeeft nadat de spilmotor een bepaald aantal omwentelingen heeft bereikt. Dit gebeurt door de druk van de luchtstroom. Het slot beschermt de hoofden tegen ongewenste bewegingen in de parkeerpositie.

Laten we nu het magnetische kopblok verwijderen.

De precisie en soepele beweging van de BMG wordt ondersteund door een precisielager. Het grootste deel van de BMG, gemaakt van een aluminiumlegering, wordt meestal een beugel of tuimelaar (arm) genoemd. Aan het uiteinde van de tuimelaar zitten koppen op een veerophanging (Heads Gimbal Assembly, HGA). Meestal worden de koppen en tuimelaars zelf door verschillende fabrikanten geleverd. Een flexibele kabel (Flexible Printed Circuit, FPC) gaat naar de pad die op de besturingskaart wordt aangesloten.

Laten we de componenten van de BMG eens nader bekijken.

Een spoel verbonden met een kabel.

Handelswijze.

De volgende foto toont de BMG-contacten.

Dit is een klassiek rockerontwerp.

De kleine zwarte onderdelen aan de uiteinden van de veerhangers worden sliders genoemd. Veel bronnen geven aan dat sliders en heads hetzelfde zijn. In feite helpt de schuifregelaar bij het lezen en schrijven van informatie door het hoofd boven het oppervlak van de pannenkoeken te heffen. Op moderne harde schijven bewegen de koppen zich op een afstand van 5-10 nanometer van het oppervlak van de pannenkoeken. Ter vergelijking: een mensenhaar heeft een diameter van ongeveer 25.000 nanometer. Als er een deeltje onder de schuif terechtkomt, kan dit leiden tot oververhitting van de koppen als gevolg van wrijving en het falen ervan. Daarom is de zuiverheid van de lucht in het insluitingsgebied zo belangrijk. De lees- en schrijfelementen zelf bevinden zich aan het uiteinde van de schuifregelaar. Ze zijn zo klein dat ze alleen met een goede microscoop te zien zijn.

Hier is nog een afbeelding van de schuifregelaar.

De hoofdcontacten zijn hier duidelijk zichtbaar.

Dit is een ander belangrijk onderdeel van het BMG dat nog niet is besproken. Het wordt een voorversterker (voorversterker) genoemd. Een voorversterker is een chip die de koppen aanstuurt en het signaal versterkt dat er naartoe of vandaan komt.

Er lopen meer sporen van de voorversterker naar de koppen (aan de rechterkant) dan naar het containmentgebied (aan de linkerkant). Feit is dat een harde schijf niet tegelijkertijd met meer dan één kop kan werken (een paar schrijf- en leeselementen). De harde schijf stuurt signalen naar de voorversterker en selecteert de kop waartoe de harde schijf momenteel toegang heeft. Deze harde schijf heeft zes sporen die naar elke kop leiden. Waarom zo veel? Eén spoor is geslepen, nog twee zijn voor lees- en schrijfelementen. De volgende twee sporen zijn bedoeld voor het besturen van minidrives, speciale piëzo-elektrische of magnetische apparaten die de schuifregelaar kunnen verplaatsen of draaien. Dit helpt om de positie van de koppen boven de baan nauwkeuriger in te stellen. Het laatste pad leidt naar de verwarming. De verwarming wordt gebruikt om de vlieghoogte van de koppen te regelen. De verwarming brengt warmte over naar de ophanging die de schuifregelaar en de tuimelaar verbindt. De ophanging is gemaakt van twee legeringen met verschillende thermische uitzettingseigenschappen. Bij verhitting buigt de ophanging naar het oppervlak van de pannenkoek, waardoor de vlieghoogte van het hoofd wordt verminderd. Bij afkoeling wordt de cardanische ophanging rechtgetrokken.

Genoeg over de koppen, laten we de schijf verder demonteren. Verwijder de bovenste afscheider.

Dit is hoe hij eruit ziet.

Op de volgende foto ziet u het opvanggebied met de bovenste afscheider en het kopblok verwijderd.

De onderste magneet werd zichtbaar.

Nu de klemring (schotels klem).

Deze ring houdt het platenblok bij elkaar, waardoor ze niet ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

Pannenkoeken worden op een spindelnaaf geregen.

Nu niets de pannenkoeken meer vasthoudt, verwijder je de bovenste pannenkoek. Dat is wat eronder zit.

Nu is het duidelijk hoe ruimte voor de koppen wordt gecreëerd: er zitten afstandsringen tussen de pannenkoeken. De foto toont de tweede pannenkoek en de tweede scheider.

De afstandsring is een uiterst nauwkeurig onderdeel gemaakt van een niet-magnetische legering of polymeren. Laten we het eraf halen.

Laten we al het andere uit de schijf halen om de onderkant van het hermetische blok te inspecteren.

Zo ziet het drukvereffeningsgat eruit. Deze bevindt zich direct onder het luchtfilter. Laten we het filter eens nader bekijken.

Het verband tussen Russische en Engelse terminologie werd verduidelijkt door Leonid Vorzjev.

Artikel gekopieerd van