Werkingsprincipe van hdd. Formaat voor het opnemen van informatie op een diskette

Apparaat harde schijf

Artjom Rubtsov,R.LAB Het verband tussen Russische en Engelse terminologie werd verduidelijkt door Leonid Vorzjev.

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 het verband laten zien tussen Russische en Engelse terminologieën die de componenten beschrijven harde schijven.

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 Central Processor Unit (CPU), die alle berekeningen uitvoert, en het lees-/schrijfkanaal - een speciaal apparaat dat gegevens converteert die uit de hoofden komen. analoog signaal omgezet in digitale gegevens tijdens een leesbewerking en het coderen van de digitale gegevens in een analoog signaal tijdens een schrijfbewerking. 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 gewone 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 de 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.

Lees-schrijfkoppen (koppen) worden 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 borden.

De harde schijf is een en daarom normale operatie Er is zeer schone lucht nodig. 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.

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 in meer detail 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 dunne laag goud om de geleiding te verbeteren.

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.

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 een belangrijk deel 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 aandrijvingen het heeft een frequentie van ongeveer 1 GHz. Als u de voorversterker buiten de hermetische zone plaatst, bijv zwak signaal zal sterk verzwakken op weg naar de besturingskaart.

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 waarnaar deze moet worden verzonden dit moment de harde schijf heeft toegang. 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.

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.

Groeten aan alle bloglezers. Veel mensen zijn geïnteresseerd in de vraag hoe de harde schijf van een computer werkt. Daarom heb ik besloten het artikel van vandaag hieraan te wijden.

HDD computer (HDD of harde schijf) is nodig om informatie op te slaan nadat de computer is uitgeschakeld, in tegenstelling tot RAM () - dat informatie opslaat totdat de stroomvoorziening wordt uitgeschakeld (totdat de computer wordt uitgeschakeld).

Een harde schijf kan met recht een echt kunstwerk worden genoemd, alleen dan een technisch kunstwerk. Ja Ja precies. Alles binnenin is zo ingewikkeld. Op dit moment in alles de wereld is hard Een schijf is het meest populaire apparaat voor het opslaan van informatie, het staat op één lijn met apparaten zoals flashgeheugen (flashdrives), SSD. Veel mensen hebben gehoord over de complexiteit van de harde schijf en zijn verbijsterd over de manier waarop er zoveel informatie op past, en zouden daarom graag willen weten hoe de harde schijf van een computer is gestructureerd of waaruit deze bestaat. Vandaag zal er zo'n mogelijkheid zijn).

Een harde schijf bestaat uit vijf hoofdonderdelen. En de eerste daarvan is geïntegreerde schakeling , die de schijf met de computer synchroniseert en alle processen beheert.

Het tweede deel is de elektromotor(spil), zorgt ervoor dat de schijf draait met een snelheid van ongeveer 7200 rpm, en het geïntegreerde circuit houdt de rotatiesnelheid constant.

En nu de derde, waarschijnlijk het belangrijkste onderdeel is de tuimelaar, die zowel informatie kan schrijven als lezen. Het uiteinde van de tuimelaar is meestal gespleten om meerdere schijven tegelijk te kunnen bedienen. De tuimelaarkop maakt echter nooit contact met de schijven. Er zit een opening tussen het oppervlak van de schijf en het hoofd, de grootte van deze opening is ongeveer vijfduizend keer kleiner dan de dikte van een mensenhaar!

Maar laten we nog eens kijken wat er gebeurt als de opening verdwijnt en de tuimelaarkop in contact komt met het oppervlak van de roterende schijf. We herinneren ons nog van school dat F=m*a (volgens mij de tweede wet van Newton), waaruit volgt dat een object met een kleine massa en een enorme versnelling ongelooflijk zwaar wordt. Gezien de enorme rotatiesnelheid van de schijf zelf, wordt het gewicht van de tuimelaarkop heel erg merkbaar. Uiteraard is schijfbeschadiging in dit geval onvermijdelijk. Dit is trouwens wat er gebeurde met de schijf waarin dit gat om de een of andere reden verdween:

De rol van wrijvingskracht is ook belangrijk, d.w.z. bijna volledige afwezigheid, wanneer de rocker informatie begint te lezen, terwijl hij tot 60 keer per seconde beweegt. Maar wacht, waar is de motor die de tuimelaar aandrijft, en met zo'n snelheid? In feite is het niet zichtbaar, omdat het een elektromagnetisch systeem is dat werkt op de interactie van 2 natuurkrachten: elektriciteit en magnetisme. Door deze interactie kun je de rocker versnellen tot de snelheid van het licht, in letterlijke zin.

Vierde deel- de harde schijf zelf is waar informatie wordt geschreven en gelezen; er kunnen er meerdere zijn;

Welnu, het vijfde en laatste deel van het ontwerp van de harde schijf is natuurlijk de behuizing waarin alle andere componenten zijn geïnstalleerd. De gebruikte materialen zijn als volgt: vrijwel de gehele body is van kunststof, maar bovenklep altijd metaal. De gemonteerde behuizing wordt vaak een “hermetische zone” genoemd. Er is een mening dat er geen lucht in de insluitingszone zit, of beter gezegd, dat daar een vacuüm heerst. Deze mening is gebaseerd op het feit dat bij zulke hoge rotatiesnelheden van de schijf zelfs een stofje dat binnendringt, veel slechte dingen kan doen. En dit is bijna waar, behalve dat daar geen vacuüm is - maar er is gezuiverde, gedroogde lucht of neutraal gas - stikstof bijvoorbeeld. Hoewel, misschien wel meer eerdere versies harde schijven, in plaats van de lucht te zuiveren, werd deze eenvoudigweg weggepompt.

We hadden het over componenten, d.w.z. waaruit bestaat een harde schijf?. Laten we het nu hebben over gegevensopslag.

Hoe en in welke vorm worden gegevens opgeslagen op de harde schijf van een computer?

Gegevens worden opgeslagen in smalle sporen op het oppervlak van de schijf. Tijdens de productie worden ruim 200.000 van deze nummers op de schijf aangebracht. Elke track is verdeeld in sectoren.

Met kaarten van tracks en sectoren kunt u bepalen waar u informatie wilt schrijven of lezen. Nogmaals, alle informatie over sectoren en tracks bevindt zich in het geheugen van het geïntegreerde circuit, dat zich, in tegenstelling tot andere componenten van de harde schijf, niet in de behuizing bevindt, maar daarbuiten en meestal onderaan.

Het oppervlak van de schijf zelf is glad en glanzend, maar dit is alleen op het eerste gezicht. Bij nadere beschouwing blijkt de oppervlaktestructuur complexer te zijn. Feit is dat de schijf is gemaakt van een metaallegering bedekt met een ferromagnetische laag. Deze laag doet al het werk. De ferromagnetische laag onthoudt alle informatie, hoe? Erg makkelijk. De tuimelaarkop magnetiseert een microscopisch klein gebied op de film (ferromagnetische laag), waardoor het magnetische moment van zo'n cel in een van de volgende toestanden wordt gebracht: o of 1. Elke nul en één worden bits genoemd. Alle informatie die op een harde schijf is opgeslagen, is dus in feite een bepaalde volgorde En Een bepaalde hoeveelheid van nullen en enen. Bijvoorbeeld fotografie goede kwaliteit beslaat ongeveer 29 miljoen van dergelijke cellen en is verspreid over 12 verschillende sectoren. Ja, het klinkt indrukwekkend, maar in werkelijkheid is het dat ook grote hoeveelheid bits bezetten een zeer klein gebied op het oppervlak van de schijf. Elke vierkante centimeter van het oppervlak van een harde schijf bevat enkele tientallen miljarden bits.

Hoe een harde schijf werkt

Wij hebben alleen maar gekeken moeilijk apparaat schijf, elk van zijn componenten afzonderlijk. Nu stel ik voor om alles in een bepaald systeem te verbinden, waardoor het principe zelf duidelijk zal zijn werk hard schijf.

Dus, het principe waarop een harde schijf werkt volgende: wanneer de harde schijf wordt ingeschakeld, betekent dit dat er ofwel naar wordt geschreven, ofwel dat er informatie van wordt gelezen, ofwel dat de elektromotor (spil) aan kracht begint te winnen, en aangezien harde schijven zijn aan de spil zelf bevestigd, zodat ze ook mee beginnen te draaien. En totdat de omwentelingen van de schijf(en) een zodanig niveau hebben bereikt dat er een luchtkussen ontstaat tussen de tuimelaarkop en de schijf, bevindt de tuimelaar zich in een speciale “parkeerzone” om schade te voorkomen. Dit is hoe het eruit ziet.

Zodra de snelheid het gewenste niveau bereikt, beweegt de servoaandrijving (elektromagnetische motor) de tuimelaar, die al op de plek staat waar informatie moet worden geschreven of gelezen. Dit is precies wat eraan bijdraagt geïntegreerde schakeling, die alle bewegingen van de rocker regelt.

Er is een wijdverbreide mening, een soort mythe, dat op momenten dat de schijf “inactief” is, d.w.z. Er worden tijdelijk geen lees-/schrijfbewerkingen mee uitgevoerd en de harde schijven binnenin stoppen met draaien. Dit is echt een mythe, want in feite draaien de harde schijven in de behuizing voortdurend, zelfs als de harde schijf erin zit energiebesparende modus en er staat niets op geschreven.

Welnu, we hebben het apparaat van de harde schijf van een computer in detail bekeken. Natuurlijk is het binnen het kader van één artikel onmogelijk om over alles wat met harde schijven te maken heeft te praten. In dit artikel werd bijvoorbeeld niet gesproken - dit is een groot onderwerp, ik besloot er een apart artikel over te schrijven.

Ik heb een interessante video gevonden over hoe een harde schijf in verschillende modi werkt

Bedankt allemaal voor uw aandacht, als u zich nog niet heeft geabonneerd op updates op deze site - ik raad u ten zeerste aan dit te doen om geen interessante en nuttige materialen. Tot ziens op de blogpagina's!

Het werkingsprincipe van een harde schijf is vrij eenvoudig. Een typische harde schijf bestaat uit verschillende hoofdcomponenten, zoals:

• slagvast legeringslichaam,
• platen met magnetische coating,
• hoofdblok met positioneringsapparaat,
• elektronica-eenheid en
• elektrische aandrijving

Veel gebruikers zijn van mening dat harde schijven verzegeld zijn. Dit is echter niet waar: het is noodzakelijk om tijdens temperatuurschommelingen binnen een constante druk te handhaven. In dit opzicht is de harde schijf uitgerust met een filter dat deeltjes met een diameter tot enkele micrometers opvangt.

De elektronica-eenheid bevat een eigen opslagapparaat en verschillende subblokken die verantwoordelijk zijn voor de digitale signaalverwerking, besturing en interfacewerking. De werking van de harde schijf zelf lijkt sterk op de structuur van een bandrecorder. Het werkoppervlak van de schijf beweegt met een bepaalde snelheid ten opzichte van de leeskop. Tijdens het schrijven of lezen zweven de koppen op een luchtkussen boven het oppervlak van de schijf. Als er een stofje in de opening tussen de schijf en de kop terechtkomt, kunnen de koppen het oppervlak raken, de schijf beschadigen en zelfs doorbranden.

Een magnetische schijf kan niet alleen van metaal worden gemaakt, maar ook van glas, zoals het geval was bij modellen van IBM. Op het oppervlak van de schijf bevindt zich een magnetische laag, die dient als basis voor het vastleggen van informatie. Bits informatie worden vastgelegd met behulp van een kop, die, terwijl hij over het oppervlak van een roterende schijf gaat, miljarden horizontale discrete gebieden - domeinen - magnetiseert. Elk van deze gebieden is een logische nul of één, afhankelijk van de magnetisatie.

Aanvankelijk is het oppervlak van de pannenkoek volledig leeg, dat wil zeggen dat de magnetische domeinen op geen enkele manier georiënteerd zijn. Om het blok magnetische koppen te oriënteren, worden speciale markeringen op de magnetische schijf aangebracht - servomarkeringen. Dit wordt uitgevoerd door het “native” blok magneetkoppen, dat op zijn beurt wordt aangestuurd extern apparaat. Na het markeren kan de harde schijf zelf informatie lezen en naar het oppervlak schrijven. Voor grote harde schijfvolumes zijn er meerdere magnetische schijven in geïnstalleerd, die aan de spilmotor zijn bevestigd en een stapel pannenkoeken vormen.

Kenmerken

Koppel- V algemeen geval definieert de plaats of wijze van verbinding/contact/communicatie. Deze term wordt gebruikt in verschillende gebieden wetenschap en technologie. Moderne schijven kunnen SATA-, IDE-, USB-, IEEE 1394-, enz.-interfaces gebruiken.

Fysieke afmetingen(vormfactor) - de geïnstalleerde grootte van de harde schijf. Schijven voor personal computers en servers zijn 3,5 inch groot. 2,5 inch harde schijven worden steeds vaker gebruikt in laptops. Andere veel voorkomende formaten zijn 1,8 inch, 1,3 inch en 0,85 inch.

Spilsnelheid- aantal spilomwentelingen per minuut. De toegangstijd en de snelheid van de gegevensoverdracht zijn grotendeels afhankelijk van deze parameter. Momenteel worden harde schijven geproduceerd met de volgende standaard rotatiesnelheden: 4200, 5400 en 7200 (laptops), 7200 en 10.000 (personal computers), 10.000 en 15.000 rpm (servers en krachtige werkstations).

Willekeurige toegangstijd- Een unieke parameter voor het beoordelen van de snelheid van de harde schijf. IN de Engelse taal er wordt een analoog van willekeurige toegangstijd gebruikt. Gemiddelde toegangstijd voor moderne modellen varieert van 3 tot 15 ms. Hoe minder waarde, des te beter. Gebruikelijk, minimale tijd serverschijven hebben.

HDD-markt

Verhaal

Naam

Voor een zin als Harde schijf Drive (HDD)-taalkundigen gebruiken een retronymische naam - een term die door taalkundigen is bedacht voor een nieuwe naam voor een bestaand fenomeen om het te onderscheiden van iets nieuwer, in in dit geval van diskettes. En hier is een vreemde situatie: er zijn geen diskettes, het is niet nodig om diskettes van harde schijven te onderscheiden, maar het retroniem blijft bestaan, maar nu dient het om HDD's te onderscheiden van SSD's Solide staat Drive/Disk (SSD), die over het algemeen helemaal geen schijven zijn.

Enorme bandrecorders

Het succes van de schijven lijkt op een ongeluk. IN mechanisch apparaat, dat een integraal onderdeel is geworden elektronische systemen, wordt de bewegingstijd van de hoofden in totaal andere hoeveelheden gemeten dan de snelheid elektronische processen. Het gebrek aan harmonie in de unie tussen elektronica en mechanica werd al lang geleden opgemerkt, in de jaren vijftig, toen de eerste schijven werden gemaakt. Maar toen was er geen alternatief voor de mechanica, aangezien de halfgeleidertechnologie nog maar de eerste stappen zette; het was nodig om opzettelijk een ongelijk huwelijk te sluiten om het doel te bereiken, maar het bleek meer dan succesvol. Het doel was directe toegang tot grote (volgens die normen) hoeveelheden gegevens, wat onmogelijk bleef zolang de gegevens in de stroom werden gelezen, hetzij vanaf tape, hetzij vanaf ponskaarten. De gegevens die uit de media worden gelezen, kunnen in een klein formaat worden geplaatst werkgeheugen, of gegevens uit de drum uitwisselen en pompen. Sommige besturingssystemen hadden hulpprogramma's voor het lezen van bestanden van tapes, maar dit was een vreselijk traag proces.

Op vroeg stadium Tijdens de ontwikkeling van computersystemen waren typische harde schijven slechts experimentele modellen. Computers waren als enorme bandrecorders. In principe verschilde het opnemen en lezen van informatie niet van een gewone cassettespeler: de gegevens waren lineair gerangschikt. Degenen die zich ook pc's herinneren die op magneetbandmedia zijn gebaseerd, weten hoe het is om te wachten tot het volgende niveau is geladen: het gebruikelijke terugspoelen van de cassette naar de juiste plaats.

De eerste personal computers gebruikten een gewone audiocassetterecorder als opslagapparaat. Een diskdrive was voor hen een onbetaalbare luxe. De gebruikers die een schijf bij hun pc hadden geleverd, konden al enige schijn van vrijheid van handelen voelen. De eerste IBM-computers werden geleverd met een of twee schijfstations.

Rabinow-schijven

Het idee van een schijf als een apparaat met hoofden die door de ruimte bewegen, lag aan de oppervlakte en door veel bedrijven zijn pogingen ondernomen om dit te implementeren. Het Computermuseum in Mountain View herbergt verschillende versies van de schijven. Commercieel succes kwam eerder dan anderen bij IBM, dat meer aan ontwikkeling kon uitgeven dan anderen, dus in alle kronieken van de evolutie van schijven wordt de datum 1956 aangegeven als startpunt en de schijf die deel uitmaakte van IBM-computer 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), waarvan de naam direct de unieke mogelijkheid voor willekeurige toegang op dat moment aangeeft: Random Access Method.

Maar IBM was niet de eerste. De eerste werkdrift werd gemaakt door de geniale uitvinder Yakov Rabinov (1910-1999) in 1951, die zijn hele leven wijdde aan het werken bij het National Bureau of Standards. Hij werd geboren in Kharkov, zijn oorspronkelijke achternaam was Rabinovich, na de revolutie in 1921 verhuisden hij en zijn ouders via China naar, en werkten daarna bijna 70 jaar op de onderzoeksafdeling van het National Bureau of Standards. Rabinow werd geen wetenschapper, maar hij was een genie op het gebied van praktische uitvindingen, waaronder bijvoorbeeld een verbeterde munttechnologie die de levensduur van munten verlengde, een uitvinding die het ministerie van Financiën vele miljarden aan besparingen opleverde op de productie van metalen munten . Slechts één van zijn uitvindingen - een apparaat genaamd het Notched-Disk Magnetic Memory Device - leverde hem echter geen geld of levenslange erkenning op. Het bestond uit tien 18-inch ‘pannenkoeken’, zoals de schijven zelf later werden genoemd, met een uitgesneden segment zodat ze op de as konden worden verwisseld.

Deskundigen van IBM bestudeerden de uitvinding van Rabinow en verborgen de prioriteit niet. Na analyse van de schijf van Rabinow brachten ze in 1953 een rapport uit, 'A Proposal for Rapid Random Access File', dat de basis werd van het RAMAC-project.

1956: IBM RAMAC - kast van 975 kg

Jaren 2000: loodrechte magnetische opname

Wanneer HDD-fabrikanten Geconfronteerd met capaciteitslimieten in het begin van de jaren 2000, stroomlijnden Toshiba en Seagate de rangschikking van databits op een schijfschotel. Door de overstap van longitudinale naar loodrechte magnetische opname werd de capaciteit van de HDD maar liefst tien keer vergroot.

2012: De dichtheid van informatie op schijven kan tegen 2016 verdubbelen

Volgens een ander onderzoek van IHS iSuppli uit 2012 zou de maximale opslagdichtheid van harde schijven tegen 2016 kunnen verdubbelen. Eerder maakte hardeschijffabrikant Seagate een soortgelijke voorspelling. Volgens analisten zal dit de mogelijkheden van het gebruik van HDD's in systemen vergroten grote volumes gegevens, inclusief audio- en visuele systemen.

Een aantal technologieën waar leveranciers momenteel aan werken zullen het mogelijk maken de dichtheid van harde schijven te vergroten, met name de HAMR-technologie (Heat Assisted Magnetic Recording), die Seagate in 2006 patenteerde. Het bedrijf zei ook dat het tegen 2016 een 3,5-inch schijf van 60 TB zou kunnen uitbrengen. Volgens de voorspelling van IHS iSuppli kunnen laptopschijven tegen die tijd 10-20 TB bereiken.

Analisten merken ook op dat de opnamedichtheid tegen 2016 zal toenemen tot maximaal 1800 Gbit per vierkante inch, vergeleken met 744 Gbit in 2011. Volgens IHS iSuppli zal de opnamedichtheid op schijven in 2016 toenemen van 744 Gbit in 2011 naar 1800 Gbit per vierkante inch. Van 2011 tot 2016 zal de toename van de HDD-opnamedichtheid met gemiddeld 19% per jaar toenemen.

Vanaf de releasedatum van het HDD-onderzoek met maximale dichtheid uitgebracht door Seagate in september 2011: het bevat 4 TB aan gegevens, de schijfgrootte is 3,5 inch. De schijfdichtheid bedraagt ​​625 Gbit per vierkante inch.

HAMR HDD, die een laser op de lees-/schrijfkop van de harde schijf gebruikt om kleinere bits strakker op de draaiende schijf te plaatsen dan bij traditionele magnetische opname.

Modern idee van schijven

Schijven zijn in verschillende hoofdrichtingen geëvolueerd:

Huidige golf publiek belang SDD mag geen twijfel zaaien over de relatieve toekomst van HDD; deze schijven hebben geleefd en zullen blijven bestaan, terwijl ze zich voortdurend blijven ontwikkelen en verbeteren. In de nabije toekomst zal er een schijf van 20 TB verschijnen, en de totale productie groeit voortdurend met 1 à 3% per jaar.

het verhogen van de schijfsnelheid en -capaciteit; het verbeteren van de toegang tot de gegevens die daarop zijn vastgelegd; zoeken naar alternatieve solid-state technologieën;

Ontwikkeling in de eerste richting heeft geleid tot de opkomst van HDD's die terabyte-volumes kunnen opslaan en ondersteunen hoge snelheden aandelenbeurs.

De tweede is het maken van hardware en software die de werking van schijven ondersteunt: bestandssystemen, geschikt voor het ondersteunen van terabyte-schijven en het abstraheren van opslagfysica, incl. hogesnelheidsinterfaces, RAID-arrays die een hoge betrouwbaarheid van opslag bieden, netwerken SAN-opslag En netwerk schijven NAS

De derde is de opkomst van zeer recentelijk gecreëerde solid-state apparaten (Solid State Device, SSD) op bedrijfsniveau in combinatie met een NVMe-interface die op deze apparaten is gericht. Nu is de mogelijkheid van ‘slimme opslag’ ontstaan, dat wil zeggen automatische, kostenoptimale herverdeling van gegevensopslag tussen SSD’s, HDD’s en tapes, afhankelijk van de vraag naar gegevens.

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 lader 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, traditiegetrouw, eens een kijkje nemen definitie van moeilijk schijf op Wikipedia:

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

Gebruikt in de overgrote meerderheid van computers, en ook als afzonderlijk aangesloten opslagapparaten reservekopieën gegevens als bestandsopslag enzovoort.

Laten we het een beetje uitzoeken. Ik hou van de term " hard disk Drive ". Deze vijf woorden brengen de essentie over. HDD is een apparaat waarvan het doel is lange tijd de gegevens die erop zijn opgeslagen 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 de inhoud van het RAM-geheugen opslaan terwijl de slaapmodus wordt gebruikt;

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 (tot budget opties), maximaal 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;
• Parkeer zone - 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 opgericht 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 andere noodzakelijke informatie erover, 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 feitelijk drie grote fabrikanten van harde schijven op de markt: Western Digital (WD), Toshiba en 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 er over gesproken wordt soorten harde schijven, ze kunnen op deze manier worden verdeeld:

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

Er is ook een speciale harde soort schijven - 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 hard computerschijf:

• 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. Dit cijfer kan oplopen tot 10 TB, 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 bij externe harde schijven. 3.5″ is geïnstalleerd op pc's en servers. De vormfactor heeft ook invloed op het volume, aangezien een grotere schijf meer gegevens kan 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;
• Koppel - methode (connectortype) HDD-verbindingen naar de computer. 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:

Gegroet, vrienden!

Vandaag zullen we het hebben over zoiets als een harde schijf. Zelden heeft een computergebruiker er nog nooit van gehoord!

Een harde schijf, ook wel HDD (Hard Disk Drive) genoemd, is een apparaat voor het opslaan van informatie.

De HDD dankt zijn slangnaam aan het beroemde geweer waarmee blanke mannen Amerika veroverden. Een van de eerste modellen harde schijven werd "30/30" genoemd, wat samenviel met het kaliber van dit vuurwapen.

Hieronder zullen we het hebben over computerharde schijven.

Hoe werkt de harde schijf van een computer?

We zullen kijken naar hoe een traditionele (elektromechanische) harde schijf wordt gebruikt persoonlijke computers. Het is gebaseerd op een of meer informatie schijven. De eerste modellen met harde schijven gebruikten aluminium schijven.

Maar die eerste modellen hadden dat wel grote maat en lage capaciteit.

Diskettes en harde schijven

De schijf voor het lezen en schrijven van dergelijke schijven werd FDD genoemd (Floppy schijf Drijfveer).

Deze schijven zijn gemaakt van een rond stuk plastic met aan beide zijden een ferromagnetische coating. Ze waren dun en flexibel, vandaar dat de schijf zijn naam kreeg. Ter bescherming tegen externe invloeden deze schijven werden in een vierkante plastic behuizing geplaatst.

Schijven in HDD's hebben een vergelijkbare structuur, maar zijn dikker en buigen niet, wat terugkomt in de naam. Met behulp van een centrifuge wordt op zo’n schijf een dunne ferromagnetische laag metaaloxiden aangebracht. Gegevens worden geschreven en gelezen met behulp van magnetische koppen.

Bij opname op de magneetkop wordt deze meegeleverd informatie signaal, waardoor de oriëntatie van domeinen (ferromagnetische deeltjes) in de ferromagnetische laag verandert.

Bij het lezen induceren de gemagnetiseerde gebieden stroom in de kop, die vervolgens wordt verwerkt door het stuurcircuit (controller). De eisen aan snelheid en datavolumes nemen voortdurend toe. De beste geesten ter wereld werden naar dit gebied gestuurd. En harde schijven werden, net als de rest van de computerhardware, voortdurend verbeterd.

Er werden schijven gemaakt van glas en glaskeramiek. Dit maakte het mogelijk om hun gewicht en dikte te verminderen en de rotatiesnelheid te verhogen.

De rotatiesnelheid van de schijf nam toe van 3600 tpm naar 5400, 7200 en vervolgens naar 10.000 en zelfs 15.000 tpm! Laten we ter vergelijking zeggen dat de schijfrotatiesnelheid in FDD 360 rpm was.

Hoe hoger de rotatiesnelheid, hoe sneller de gegevens worden gelezen.

Ferromagnetische laag

Een ferromagnetische laag kan op twee manieren op het oppervlak van schijven worden aangebracht: galvanische afzetting en vacuümafzetting. In het eerste geval wordt de schijf ondergedompeld in een oplossing van metaalzouten en wordt er een dunne film metaal (kobalt) op afgezet.

Bij vacuümafzetting wordt de schijf in een afgesloten kamer geplaatst, wordt de lucht eruit gepompt en worden metaaldeeltjes afgezet met behulp van een elektrische ontlading.

Bovenop de magnetische laag wordt een beschermende koolstofcoating aangebracht. Het beschermt de dunne magnetische laag tegen vernietiging (en verlies van informatie) bij mogelijk contact met het hoofd.

Winchester heeft er misschien één fysieke schijf of meerdere. IN het laatste geval de schijven zijn samengevoegd tot een enkele structuur en roteren synchroon. Elke schijf heeft twee zijden met een ferromagnetische laag, de gegevens worden gelezen door twee verschillende koppen (bevindt zich aan de boven- en onderkant).

De koppen zijn ook tot één enkele structuur samengevoegd en bewegen synchroon.

Het mechanisme voor het bewegen van de koppen bevat een draadspiraal en een vaste permanente magneet. Wanneer stroom op de spoel wordt toegepast, wordt daarin een magnetisch veld gegenereerd dat in wisselwerking staat met de magneet. De resulterende kracht beweegt de spoel met het gehele bewegende deel van het mechanisme (en ook de koppen).

Het mechanisme bevat een veer die, bij gebrek aan kracht, de koppen naar hun oorspronkelijke positie beweegt (parkeerplaats). Dit beschermt de koppen en schijven tegen beschadiging.

Merk op dat kleine neodymiummagneten die een constant magnetisch veld creëren erg sterk zijn!

In werkende staat, de schijven draaien mee constante snelheid, “zweven” de koppen boven de schijf. Tijdens rotatie ontstaat er een aerodynamische stroming, waardoor de hoofden omhoog worden gebracht. Naarmate de technologie verbetert, neemt de afstand tussen de koppen en de schijf af.

Tot nu toe is het op enkele tientallen nanometers gebracht!

Door de afstand te verkleinen, kunt u de dichtheid van de informatie-opname vergroten. Op deze manier kan meer informatie in dezelfde hoeveelheid ruimte worden geperst.

Hoofden lezen en schrijven

IN moderne harde schijven toepassen magnetoresistieve koppen.

Het magnetoweerstandskristal kan zijn weerstand veranderen afhankelijk van de grootte en richting magnetisch veld. Terwijl het hoofd over gebieden met verschillende magnetisatie gaat, verandert de weerstand, wat wordt gedetecteerd door het regelcircuit.

De kop van de harde schijf bevat in feite twee koppen: lezen en schrijven. De opnamekop werkt volgens hetzelfde principe als de kop van oudere bandrecorders, die magneetbandcassettes gebruikten.

Het bevat een open kern, in de opening waarvan een magnetisch veld ontstaat dat de oriëntatie verandert magnetische domeinen op het oppervlak van de schijf. De “wikkeling” van de kop wordt afgedrukt met behulp van fotolithografie.

Spindel en HDA

De hoofdaandrijfmotor (spil), die de schijf roteert, bevat hydrodynamisch lager. Het verschilt van een kogellager doordat het veel minder radiale slingering heeft.

Op moderne harde schijven is de opnamedichtheid van informatie erg hoog, de nummers bevinden zich heel dicht bij elkaar.

Een grote radiale slingering zou geen toename van de opnamedichtheid mogelijk maken, of (bij een afname van de afstand tussen de sporen) zou de kop tijdens één omwenteling langs aangrenzende sporen "springen". Een hydrodynamisch lager bevat een dun laagje smeermiddel tussen de bewegende en stilstaande delen.

Concluderend zeggen we dat de spil, schijven, kop met aandrijving in een apart compartiment zijn geplaatst. De eerste modellen harde schijven bevatten lekkende compartimenten die waren uitgerust met een filter met zeer kleine cellen om de druk gelijk te maken.

Toen verschenen er afgesloten compartimenten, waarin een gat zat, afgesloten met een flexibel membraan. Het membraan kan in beide richtingen buigen, waardoor het verschil in luchtdruk binnen en buiten het compartiment met de koppen wordt gecompenseerd.

In het volgende deel van het artikel zullen we onze kennismaking met hoe de harde schijf is ontworpen en werkt, voortzetten.

Victor Geronda was bij je. Tot ziens op de blog!