Principe van lezen en schrijven op de harde schijf. Magnetische en optische stations

Een harde schijf (HDD) \ HDD (Hard Disk Drive) \ harde schijf (media) is een materieel object dat informatie kan opslaan.

Informatieopslagen kunnen worden ingedeeld volgens de volgende criteria:

• informatieopslagmethode: magneto-elektrisch, optisch, magneto-optisch;
• soort informatiedrager: schijven op diskettes en harde magnetische schijven, optische en magneto-optische schijven, magneetband, solid-state geheugenelementen;
• de manier om toegang tot informatie te organiseren - drijfveren van directe, sequentiële en blokkering van toegang;
• type opslagapparaat - ingebed (intern), extern, stand-alone, mobiel (draagbaar), enz.

Een aanzienlijk deel van de informatieopslaginrichtingen die momenteel in gebruik zijn, zijn gebaseerd op magnetische media.

Harde schijf

Winchester bevat een reeks platen, meestal metalen schijven bedekt met een magnetisch materiaal - schotel (gamma-ferrietoxide, bariumferriet, chroomoxide ...) en onderling verbonden door een spil (as, as).
De schijven zelf (ongeveer 2 mm dik) zijn gemaakt van aluminium, messing, keramiek of glas. (zie foto)

Beide oppervlakken van de schijven worden gebruikt voor het opnemen. Gebruikt 4-9 platen... De as draait met een hoge constante snelheid (3600-7200 rpm.)
Rotatie van schijven en radicale beweging van koppen wordt uitgevoerd met behulp van 2 elektrische motoren.
Gegevens worden geschreven of gelezen met lees/schrijfkoppenéén voor elk oppervlak van de schijf. Het aantal koppen is gelijk aan het aantal werkvlakken van alle schijven.

Informatie wordt op strikt gedefinieerde plaatsen op de schijf vastgelegd - concentrisch sporen (sporen) ... De tracks zijn onderverdeeld in: sector. Eén sector bevat 512 bytes aan informatie.

De uitwisseling van gegevens tussen RAM en LMD wordt sequentieel uitgevoerd met een geheel getal (cluster). TROS- ketens van opeenvolgende sectoren (1,2,3,4, ...)

Speciaal motor met behulp van de beugel plaatst u de lees-/schrijfkop boven het gespecificeerde spoor (verplaatst het radiaal).
Wanneer de schijf wordt gedraaid, wordt de kop boven de gewenste sector geplaatst. Het is duidelijk dat alle koppen gelijktijdig bewegen en de leesinformatiekoppen gelijktijdig bewegen en informatie lezen van dezelfde sporen van verschillende informatie van dezelfde sporen van verschillende schijven.

De sporen van de harde schijf met hetzelfde serienummer op verschillende harde schijven worden genoemd cilinder .
De lees-/schrijfkoppen bewegen langs het oppervlak van de plaat. Hoe dichter de kop bij het oppervlak van de schijf is zonder deze aan te raken, hoe hoger de toegestane opnamedichtheid.

Winchester-apparaat

Magnetisch principe van het lezen en schrijven van informatie

magnetisch principe van informatieregistratie

De fysieke basis van de processen van het opnemen en reproduceren van informatie op magnetische media werd gelegd in het werk van de natuurkundigen M. Faraday (1791 - 1867) en D.K. Maxwell (1831 - 1879).

Bij magnetische opslagmedia wordt digitaal opgenomen op een magnetisch gevoelig materiaal. Dergelijke materialen omvatten sommige soorten ijzeroxiden, nikkel, kobalt en zijn verbindingen, legeringen, evenals magnetoplasten en magnetolasten met viskeuze kunststoffen en rubber, micropoeder magnetische materialen.

De magnetische coating is enkele micrometers dik. De coating wordt aangebracht op een niet-magnetisch substraat, dat onderscheid maakt tussen kunststoffen voor magneetbanden en diskettes, en aluminiumlegeringen en composieten voor harde schijven. De magnetische coating van de schijf heeft een domeinstructuur, d.w.z. bestaat uit vele kleine gemagnetiseerde deeltjes.

Magnetisch domein (van het Latijnse dominium - bezit) is een microscopisch, uniform gemagnetiseerd gebied in ferromagnetische monsters, gescheiden van aangrenzende gebieden door dunne overgangslagen (domeingrenzen).

Onder invloed van een extern magnetisch veld worden de intrinsieke magnetische velden van de domeinen georiënteerd in overeenstemming met de richting van de magnetische veldlijnen. Na het stoppen van de werking van het externe veld, worden zones van remanente magnetisatie gevormd op het oppervlak van het domein. Dankzij deze eigenschap wordt informatie over het effect van het magnetische veld opgeslagen op het magnetische medium.

Bij het vastleggen van informatie wordt met behulp van een magneetkop een extern magnetisch veld gecreëerd. Tijdens het lezen van de informatie van de remanente magnetisatiezone, die tegenover de magnetische kop ligt, wordt tijdens het lezen elektromotorische kracht (EMF) daarin geïnduceerd.

Het schema voor het schrijven en lezen van een magnetische schijf wordt gegeven in figuur 3.1 De verandering in de richting van de EMF gedurende een bepaalde periode wordt geïdentificeerd met een binaire eenheid en de afwezigheid van deze verandering wordt geïdentificeerd met nul. De opgegeven periode wordt genoemd bit-element.

Het oppervlak van een magnetisch medium wordt gezien als een reeks gestippelde posities, die elk worden geassocieerd met een stukje informatie. Aangezien de locatie van deze posities niet nauwkeurig wordt bepaald, zijn voor het opnemen voorgedrukte markeringen nodig om u te helpen de gewenste opnameposities te vinden. Om dergelijke synchronisatiemarkeringen aan te brengen, moet de schijf in tracks worden verdeeld.
en sectoren - opmaak.

Het organiseren van snelle toegang tot informatie op schijf is een belangrijke fase van gegevensopslag. Online toegang tot elk deel van het schijfoppervlak wordt geboden, ten eerste door het een snelle rotatie te geven en ten tweede door de magnetische lees-/schrijfkop langs de straal van de schijf te bewegen.
De diskette draait met 300-360 rpm, terwijl de harde schijf met 3600-7200 rpm draait.

Het logische apparaat van de harde schijf

De magnetische schijf is in eerste instantie niet klaar voor gebruik. Om het in werkende staat te brengen, moet het: geformatteerd, d.w.z. de schijfstructuur moet worden gemaakt.

De structuur (lay-out) van de schijf wordt gemaakt tijdens het formatteringsproces.

Opmaak magnetische schijven bevat 2 fasen:

1. fysieke opmaak (laag niveau)
2. logisch (hoog niveau).

Fysiek formatteren verdeelt het werkoppervlak van een schijf in afzonderlijke gebieden, genaamd sectoren die zich langs concentrische cirkels bevinden - sporen.

Daarnaast worden sectoren bepaald die niet geschikt zijn voor het schrijven van gegevens, deze worden gemarkeerd als slechte om het gebruik ervan te vermijden. Elke sector is de kleinste gegevenseenheid op de schijf en heeft zijn eigen adres voor directe toegang. Het sectoradres omvat het zijdenummer van de schijf, het tracknummer en het sectornummer op de track. De fysieke parameters van de schijf zijn ingesteld.

In de regel hoeft de gebruiker zich niet bezig te houden met fysieke formattering, aangezien harde schijven in de meeste gevallen in geformatteerde vorm worden geleverd. Over het algemeen moet dit worden gedaan door een gespecialiseerd servicecentrum.

Opmaak op laag niveau moet gebeuren in de volgende gevallen:

• als er een storing optreedt in track 0, wat problemen veroorzaakt bij het opstarten vanaf de harde schijf, maar de schijf zelf is beschikbaar bij het opstarten vanaf een diskette;
• als u een oude schijf weer in werkende staat brengt, bijvoorbeeld een schijf die is verplaatst van een kapotte computer.
• als de schijf geformatteerd bleek te zijn om met een ander besturingssysteem te werken;
• als de schijf niet meer normaal werkte en alle herstelmethoden geen positieve resultaten gaven.

Houd er rekening mee dat fysieke opmaak is een zeer krachtige operatie- wanneer het wordt uitgevoerd, worden de gegevens die op de schijf zijn opgeslagen volledig gewist en is het volledig onmogelijk om ze te herstellen! Begin daarom niet met formatteren op laag niveau als u niet zeker weet of u alle belangrijke gegevens buiten de harde schijf hebt opgeslagen!

Nadat u het formatteren op laag niveau hebt uitgevoerd, volgt de volgende stap - het maken van een partitie van de harde schijf in een of meer logische schijven - de beste manier om met de verwarring van mappen en bestanden op de schijf om te gaan.

Zonder hardware-elementen aan uw systeem toe te voegen, krijgt u de mogelijkheid om met verschillende delen van één harde schijf te werken zoals met meerdere schijven.
Dit verhoogt de capaciteit van de schijf niet, maar u kunt de organisatie ervan aanzienlijk verbeteren. Bovendien kunnen verschillende logische schijfeenheden voor verschillende besturingssystemen worden gebruikt.

Bij logische opmaak de uiteindelijke voorbereiding van het medium voor het opslaan van gegevens vindt plaats door de logische organisatie van schijfruimte.
De schijf is voorbereid voor het schrijven van bestanden naar sectoren die zijn gemaakt door formattering op laag niveau.
Nadat de schijfpartitioneringstabel is gemaakt, volgt de volgende stap - logische formattering van afzonderlijke delen van de partitie, hierna logische schijven genoemd.

Logische schijf - dit is een bepaald gebied van de harde schijf dat op dezelfde manier werkt als een aparte schijf.

Logische opmaak is een veel eenvoudiger proces dan opmaak op laag niveau.
Om het uit te voeren, start u op vanaf de diskette die het FORMAT-hulpprogramma bevat.
Als u meerdere logische stations hebt, formatteert u ze allemaal achter elkaar.

Tijdens logisch formatteren wordt de schijf toegewezen systeemgebied, die uit 3 delen bestaat:

• opstartsector en partitietabel (Boot record)
• bestandstoewijzingstabellen (FAT), waarin het aantal tracks en sectoren waarin bestanden zijn opgeslagen zijn opgenomen
• root directory (Root Directory).

Informatie wordt in delen vastgelegd via het cluster. Hetzelfde cluster kan geen 2 verschillende bestanden hebben.
Bovendien kan in dit stadium een ​​naam aan de schijf worden toegekend.

Een harde schijf kan worden opgesplitst in meerdere logische schijven en omgekeerd kunnen 2 harde schijven worden gecombineerd tot één logische schijf.

Het wordt aanbevolen om ten minste twee partities op de harde schijf aan te maken (twee logische schijven): een daarvan is bestemd voor het besturingssysteem en de software, de tweede schijf is uitsluitend bestemd voor gebruikersgegevens. Zo worden gegevens en systeembestanden afzonderlijk van elkaar opgeslagen en in het geval van een storing in het besturingssysteem is de kans veel groter dat gebruikersgegevens worden opgeslagen.

Kenmerken van harde schijven

Harde schijven (harde schijven) verschillen van elkaar in de volgende kenmerken:

1. capaciteit
2. snelheid - de tijd van toegang tot gegevens, de snelheid van het lezen en schrijven van informatie.
3. interface (verbindingsmethode) - het type controller waarop de harde schijf moet worden aangesloten (meestal IDE / EIDE en verschillende SСSI-varianten).
4. andere mogelijkheden

1. Capaciteit:- de hoeveelheid informatie die op de schijf past (bepaald door het niveau van de fabricagetechnologie).
Vandaag is de capaciteit 500-2000 GB of meer. Ruimte op de harde schijf is nooit te veel.

2. Snelheid van werken (snelheid) schijf wordt gekenmerkt door twee indicatoren: schijf toegangstijd en schijf lees-/schrijfsnelheid.

Toegangstijd - de tijd die nodig is om de lees-/schrijfkoppen te verplaatsen (positioneren) naar het gewenste spoor en de gewenste sector.
De gemiddelde karakteristieke toegangstijd tussen twee willekeurig geselecteerde tracks is ongeveer 8-12ms (milliseconden), snellere schijven hebben een tijd van 5-7ms.
De overgangstijd naar een aangrenzende track (naastliggende cilinder) is minder dan 0,5 - 1,5 ms. Het kost ook tijd om naar de gewenste sector te gaan.
De totale schijfomzettijd voor de huidige harde schijven is 8-16 ms, de gemiddelde sectorlatentie is 3-8 ms.
Hoe korter de toegangstijd, hoe sneller de schijf zal werken.

Lees/schrijfsnelheid(I/O-bandbreedte) of datasnelheid (overdracht)- de tijd voor het overbrengen van sequentieel gelokaliseerde gegevens hangt niet alleen af ​​van de schijf, maar ook van de controller, bustypes, processorsnelheid. De snelheid van langzame schijven is 1,5-3 Mb / s, voor snelle - 4-5 Mb / s, voor de meest recente - 20 Mb / s.
Winchesters met SCSI-interface ondersteunen de rotatiefrequentie van 10000 rpm. en de gemiddelde zoektijd is 5 ms, de gegevensoverdrachtsnelheid is 40-80 Mb / s.

3.HDD-aansluiting interface standaard - d.w.z. het type controller waarop de harde schijf moet worden aangesloten. Deze bevindt zich op het moederbord.
Er zijn drie hoofdverbindingsinterfaces:

1. IDE en zijn verschillende varianten

IDE (Integrated Disk Electronics) of (ATA) Advanced Technology Attachment
Voordelen - eenvoud en lage kosten

Overdrachtssnelheden: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb/s. Naarmate de gegevens evolueren, ondersteunt de interface de uitbreiding van de lijst met apparaten: harde schijf, superfloppy, magneto-optica,
NML, cd-rom, cd-r, dvd-rom, LS-120, ZIP.

Sommige elementen van parallellisatie (knijpen en loskoppelen / opnieuw verbinden), gegevensintegriteitscontrole tijdens verzending worden geïntroduceerd. Het belangrijkste nadeel van IDE is een klein aantal aangesloten apparaten (niet meer dan 4), wat duidelijk niet genoeg is voor een high-end pc.
Tegenwoordig zijn IDE-interfaces overgeschakeld naar de nieuwe Ultra ATA-uitwisselingsprotocollen. Uw bandbreedte aanzienlijk vergroten
Mode 4 en DMA (Direct Memory Assess) Mode 2 maakt gegevensoverdracht mogelijk met een snelheid van 16,6 Mb/s, maar de werkelijke gegevensoverdrachtsnelheid zou veel lager zijn.
Ultra DMA/33 en Ultra DMA/66 standaarden, ontwikkeld in februari 98. door Quantum hebben respectievelijk 3 bedrijfsmodi 0,1,2 en 4, in de tweede modus ondersteunt de vervoerder
transmissiesnelheid 33Mb/s. (Ultra DMA / 33 Mode 2) Deze hoge snelheid kan alleen worden bereikt door uitwisseling met de buffer van de schijf. Om te profiteren van
Ultra DMA-normen moeten aan 2 voorwaarden voldoen:

1. Hardware-ondersteuning op het moederbord (chipset) en vanaf de schijf zelf.

2. om de Ultra DMA-modus te behouden, net als andere DMA (direct geheugen Assess-direct geheugentoegang).

Vereist speciale driver voor verschillende chipsets. In de regel zijn ze inbegrepen in het pakket van het moederbord, indien nodig kan het worden "gedownload"
van internet vanaf de pagina van de fabrikant van het moederbord.

De Ultra DMA-standaard is achterwaarts compatibel met eerdere langzamere controllers.
De versie van vandaag: Ultra DMA / 100 (eind 2000) en Ultra DMA / 133 (2001).

SATA
Vervanging van IDE (ATA) door geen andere Fireware high-speed seriële bus (IEEE-1394). Door het gebruik van de nieuwe technologie kan de transmissiesnelheid gelijk worden aan 100Mb / s,
de betrouwbaarheid van het systeem wordt verhoogd, hierdoor kunnen apparaten worden geïnstalleerd zonder een pc, wat absoluut onmogelijk is in de ATA-interface.

SСSI (Small Сomputer System Interfaсe)- apparaten zijn 2 keer duurder dan de gebruikelijke, ze vereisen een speciale controller op het moederbord.
Gebruikt voor servers, publicatiesystemen, CAD-systemen. Bieden hogere prestaties (snelheid tot 160Mb/s), een breed scala aan aangesloten opslagapparaten.
De SCSI-controller moet samen met de bijbehorende schijf worden aangeschaft.

SCSI-voordeel ten opzichte van IDE - flexibiliteit en prestaties.
Flexibiliteit ligt in een groot aantal aangesloten apparaten (7-15), en voor IDE (maximaal 4), een langere kabellengte.
Prestaties - hoge overdrachtssnelheden en de mogelijkheid om meerdere transacties tegelijkertijd te verwerken.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) tot 40Mb/s 16-bit versie Ultra2 - SСSI-standaard tot 80Mb/s

2. Een andere SCSI-interfacetechnologie genaamd Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) stelt u in staat verbinding te maken tot 100 Mbps, terwijl de kabellengte maximaal 30 meter is. Met de FC-AL-technologie kunt u een "hot" verbinding maken, dwz. onderweg, heeft extra lijnen voor foutcontrole en correctie (technologie is duurder dan conventionele SСSI).

4. Andere kenmerken van moderne harde schijven

De enorme verscheidenheid aan modellen harde schijven maakt het moeilijk om de juiste te kiezen.
Naast de benodigde capaciteit is ook de performance erg belangrijk, die vooral wordt bepaald door de fysieke eigenschappen.
Deze kenmerken zijn de gemiddelde zoektijd, rotatiesnelheid, interne en externe overdrachtssnelheid en de grootte van het cachegeheugen.

4.1 Gemiddelde zoektijd.

De harde schijf heeft enige tijd nodig om de magnetische kop van de huidige positie naar een nieuwe te verplaatsen, wat nodig is om het volgende stukje informatie te lezen.
In elke specifieke situatie is dit tijdstip anders, afhankelijk van de afstand die het hoofd moet afleggen. Doorgaans bieden specificaties alleen gemiddelde waarden en de middelingsalgoritmen die door verschillende bedrijven worden gebruikt, verschillen over het algemeen, dus directe vergelijking is moeilijk.

Fujitsu en Western Digital voeren bijvoorbeeld alle mogelijke paren sporen uit, Maxtor en Quantum gebruiken de random access-methode. Het verkregen resultaat kan bovendien worden gecorrigeerd.

De zoektijdwaarde voor schrijven is vaak iets hoger dan voor lezen. Sommige fabrikanten geven alleen een lagere waarde in hun specificaties (om uit te lezen). In ieder geval is het handig om naast de gemiddelde waarden rekening te houden met het maximum (door de hele schijf),
en de minimale (dat wil zeggen, track naar track) zoektijd.

4.2 Rotatiesnelheid

Vanuit het oogpunt van de snelheid van toegang tot het gewenste fragment van de plaat, beïnvloedt de rotatiesnelheid de waarde van de zogenaamde latente tijd, die ervoor zorgt dat de schijf met de vereiste sector naar de magnetische kop draait.

De gemiddelde waarde van deze tijd komt overeen met een halve schijfomwenteling en is 8,33 ms bij 3600 tpm, 6,67 ms bij 4500 tpm, 5,56 ms bij 5400 tpm, 4,17 ms bij 7200 tpm.

De latentiewaarde is vergelijkbaar met de gemiddelde zoektijd, dus in sommige modi kan deze dezelfde, zo niet meer, prestatie-impact hebben.

4.3 Interne baudrate

- de snelheid waarmee gegevens worden geschreven naar of gelezen van schijf. Vanwege de zone-opname heeft het een variabele waarde - hoger op de buitenste sporen en lager op de binnenste sporen.
Bij het werken met lange bestanden is het in veel gevallen deze parameter die de overdrachtssnelheid beperkt.

4.4 Externe baudrate

- snelheid (piek) waarmee gegevens via de interface worden verzonden.

Het hangt af van het type interface en heeft meestal vaste waarden: 8.3; 11.1; 16,7 Mb/s voor verbeterde IDE (PIO-modus2, 3, 4); 33,3 66,6 100 voor Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s voor respectievelijk synchrone SСSI, Fast SСSI-2, FastWide SСSI-2 Ultra SСSI (16 bits).

4.5 Beschikbaarheid van het eigen cachegeheugen van de harde schijf en de grootte ervan (schijfbuffer).

De grootte en organisatie van het cachegeheugen (interne buffer) kan de prestaties van de harde schijf aanzienlijk beïnvloeden. Evenals voor regulier cachegeheugen,
de prestatiewinst neemt drastisch af na het bereiken van een bepaald volume.

Grote gesegmenteerde cache is handig voor krachtige SСSI-schijven die worden gebruikt in multitasking-omgevingen. Hoe meer cache, hoe sneller de harde schijf werkt (128-256Kb).

De impact van elk van de parameters op de algehele prestaties is moeilijk te isoleren.

Vereisten voor harde schijven

De belangrijkste vereiste voor de schijven is dat de betrouwbaarheid van de werking wordt gegarandeerd door de lange levensduur van de componenten van 5-7 jaar; goede statistieken, namelijk:

• gemiddelde tijd tussen storingen niet minder dan 500 duizend uur (topklasse 1 miljoen uur of meer.)
• ingebouwd systeem voor actieve bewaking van de status van schijfknooppunten SMART / Self Monitoring Analyse en Rapportage Technologie.

Technologie SLIM. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) is een open industriestandaard die destijds is ontwikkeld door Compaq, IBM en een aantal andere fabrikanten van harde schijven.

De essentie van deze technologie ligt in de interne zelfdiagnose van de harde schijf, waarmee u de huidige staat kunt beoordelen en informatie kunt geven over mogelijke toekomstige problemen die kunnen leiden tot gegevensverlies of schijfstoringen.

Constante bewaking van de toestand van alle vitale elementen van de schijf wordt uitgevoerd:
koppen, werkoppervlakken, een elektromotor met een spindel, een elektronica-eenheid. Als bijvoorbeeld signaalverzwakking wordt gedetecteerd, wordt de informatie overschreven en vindt verdere waarneming plaats.
Als het signaal weer wordt verzwakt, worden de gegevens naar een andere locatie overgebracht en wordt dit cluster als defect en ontoegankelijk geplaatst en komt in plaats daarvan een ander cluster beschikbaar uit de schijfreserve.

Houd bij het werken met een harde schijf rekening met het temperatuurregime waarin de schijf werkt. Fabrikanten garanderen de probleemloze werking van de harde schijf bij omgevingstemperaturen in het bereik van 0C tot 50C, hoewel de grenzen in principe zonder ernstige gevolgen in beide richtingen met ten minste 10 graden kunnen worden gewijzigd.
Bij grote temperatuurafwijkingen kan zich geen luchtspleet van de vereiste dikte vormen, wat tot beschadiging van de magnetische laag zal leiden.

Over het algemeen besteden HDD-fabrikanten veel aandacht aan de betrouwbaarheid van hun producten.

Het grootste probleem is het binnendringen van vreemde deeltjes in de schijf.

Ter vergelijking: een deeltje tabaksrook is twee keer de afstand tussen het oppervlak en het hoofd, de dikte van een mensenhaar is 5-10 keer groter.
Voor het hoofd zal een ontmoeting met dergelijke objecten resulteren in een sterke klap en als gevolg daarvan gedeeltelijke schade of volledig falen.
Uiterlijk is dit merkbaar als het verschijnen van een groot aantal regelmatig geplaatste onbruikbare clusters.

Gevaarlijk zijn kortstondige versnellingen (overbelastingen) met een grote modulus, als gevolg van stoten, vallen, enz. Door een klap raakt het hoofd bijvoorbeeld scherp een magnetische
laag en veroorzaakt zijn vernietiging op de juiste plaats. Of, omgekeerd, beweegt het eerst in de tegenovergestelde richting, en dan, onder invloed van de elastische kracht, is het als een veer die het oppervlak raakt.
Hierdoor komen er deeltjes van een magnetische coating in de behuizing, die opnieuw de kop kunnen beschadigen.

Denk niet dat ze onder invloed van middelpuntvliedende kracht wegvliegen van de schijf - de magnetische laag
zal ze stevig naar zich toe trekken. In principe zijn de gevolgen niet de inslag zelf (je kunt op de een of andere manier in het reine komen met het verlies van een bepaald aantal clusters), maar het feit dat er in dit geval deeltjes worden gevormd, die zeker verdere schade aan de schijf zullen veroorzaken.

Om dergelijke zeer onaangename gevallen te voorkomen, hebben verschillende firma's hun toevlucht genomen tot allerlei trucs. Naast het eenvoudig vergroten van de mechanische sterkte van de schijfcomponenten, wordt ook gebruik gemaakt van de intelligente S.M.A.R.T.-technologie, die de betrouwbaarheid van de opname en de gegevensveiligheid op het medium bewaakt (zie hierboven).

Eigenlijk wordt de schijf niet altijd op zijn volledige capaciteit geformatteerd, er is enige marge. Dit komt vooral doordat het bijna onmogelijk is om een ​​drager te maken,
waarop absoluut het gehele oppervlak van hoge kwaliteit zou zijn, zullen er zeker bad clusters (slecht) zijn. Wanneer een low-level schijf wordt geformatteerd, wordt de elektronica geconfigureerd als:
zodat het deze slechte gebieden omzeilt, en voor de gebruiker was het volledig onmerkbaar dat de media een defect heeft. Maar als ze zichtbaar zijn (bijvoorbeeld na opmaak
het hulpprogramma geeft hun nummer weer anders dan nul), dan is dit al erg slecht.

Als de garantie niet is verlopen (en naar mijn mening is het het beste om een ​​HDD met garantie te kopen), breng de schijf dan onmiddellijk naar de verkoper en vraag om een ​​vervangend medium of een terugbetaling.
De verkoper zal natuurlijk meteen beginnen te zeggen dat een paar slechte gebieden nog geen reden tot zorg zijn, maar geloof hem niet. Zoals eerder vermeld, zal dit paar waarschijnlijk nog veel meer anderen veroorzaken, en vervolgens is een volledige storing van de harde schijf over het algemeen mogelijk.

De schijf is bijzonder gevoelig voor schade in goede staat, dus plaats de computer niet op een plaats waar deze kan worden blootgesteld aan verschillende schokken, trillingen, enzovoort.

De harde schijf voorbereiden op het werk

Laten we bij het begin beginnen. Stel dat u een harde schijf en lintkabel apart van uw computer hebt gekocht.
(Feit is dat wanneer u een geassembleerde computer koopt, u ​​een schijf ontvangt die klaar is voor gebruik).

Een paar woorden over het omgaan met hem. Een harde schijf is een zeer complex product dat naast elektronica ook fijnmechanica bevat.
Daarom vereist het een zorgvuldige behandeling - schokken, vallen en sterke trillingen kunnen het mechanische onderdeel beschadigen. Het aandrijfbord bevat in de regel veel kleine elementen en is niet bedekt met stevige afdekkingen. Om deze reden moet u voor de veiligheid ervan zorgen.
Het eerste dat u moet doen nadat u een harde schijf heeft ontvangen, is de bijbehorende documentatie lezen - deze zal waarschijnlijk veel nuttige en interessante informatie bevatten. In dit geval moet u op de volgende punten letten:

• de aanwezigheid en opties voor het installeren van jumpers die de configuratie (installatie) van de schijf bepalen, bijvoorbeeld het definiëren van een dergelijke parameter als de fysieke naam van de schijf (misschien wel, maar misschien niet),
• het aantal koppen, cilinders, sectoren op schijven, het niveau van voorcompensatie en het type schijf. Deze informatie moet worden ingevoerd wanneer daarom wordt gevraagd door het computerinstallatieprogramma.
  Al deze informatie is nodig bij het formatteren van de schijf en het voorbereiden van de machine om ermee te werken.
• Als de pc zelf de parameters van uw harde schijf niet bepaalt, wordt het installeren van een schijf waarvoor geen documentatie bestaat een groter probleem.
  De meeste harde schijven bevatten labels met de naam van de fabrikant, het apparaattype (merk) en een tabel met ongeldige nummers.
  Daarnaast kan de aandrijving informatie geven over het aantal koppen, cilinders en sectoren en de hoogte van de voorcompensatie.

Eerlijkheidshalve moet worden gezegd dat vaak alleen de titel op een schijf staat. Maar zelfs in dit geval kunt u de vereiste informatie vinden in het naslagwerk,
of door het vertegenwoordigingskantoor van het bedrijf te bellen. Tegelijkertijd is het belangrijk om antwoord te krijgen op drie vragen:

• hoe moeten de jumpers worden ingesteld om de omvormer als master \ slave te kunnen gebruiken?
• hoeveel cilinders, koppen op de schijf, hoeveel sectoren per spoor, wat is de precompensatiewaarde?
• Welk type schijf is het meest geschikt voor deze schijf uit het ROM-BIOS?

Met deze informatie in de hand kunt u doorgaan met het installeren van de harde schijf.

Ga als volgt te werk om een ​​harde schijf in uw computer te installeren:

1. Koppel de systeemeenheid volledig los van de voeding, verwijder het deksel.
2. Sluit de kabel van de harde schijf aan op de moederbordcontroller. Als u een tweede schijf installeert, kunt u een platte kabel van de eerste gebruiken als er een extra connector op zit, en u moet er rekening mee houden dat de werkingssnelheid van verschillende harde schijven langzaam wordt vergeleken met de zijkant.
3. Wijzig indien nodig de jumpers in overeenstemming met de manier waarop de harde schijf wordt gebruikt.
4. Installeer de schijf in een vrije ruimte en sluit de lintkabel van de controller op het bord aan op de harde schijf-connector met een rode streep op de voeding, voedingskabel.
5. Maak de harde schijf stevig vast met vier schroeven aan beide zijden, span de kabels netjes / span de kabels in de computer zodat u ze niet doorknipt bij het sluiten van de kap,
6. Sluit de systeemeenheid.
7. Als de pc zelf de harde schijf niet heeft gedetecteerd, wijzigt u de configuratie van de computer met behulp van Setup, zodat de computer weet dat er een nieuw apparaat aan is toegevoegd.

Winchester-fabrikanten

Winchesters met dezelfde capaciteit (maar van verschillende fabrikanten) hebben meestal min of meer vergelijkbare kenmerken, en de verschillen komen vooral tot uiting in het behuizingsontwerp, de vormfactor (ofwel afmetingen) en de garantieperiode. En dat laatste moet speciaal worden vermeld: de kosten van informatie op een moderne harde schijf zijn vaak vele malen hoger dan de eigen prijs.

Als uw schijf defecten vertoont, moet u proberen deze te repareren - vaak betekent dit dat uw gegevens alleen aan extra risico's worden blootgesteld.
Een veel slimmere manier is om het defecte apparaat te vervangen door een nieuw exemplaar.
Het leeuwendeel van de harde schijven op de Russische (en niet alleen) markt bestaat uit producten van IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

de naam van de fabrikant die dit type aandrijving produceert,

bedrijf Quantum (www.quantum.com.), opgericht in 1980, is een van de veteranen op de schijfmarkt. Het bedrijf staat bekend om zijn innovatieve technische oplossingen gericht op het verbeteren van de betrouwbaarheid en prestaties van harde schijven, toegangstijd tot gegevens op de schijf en lees-/schrijfsnelheid op de schijf, de mogelijkheid om te informeren over mogelijke toekomstige problemen die kunnen leiden tot gegevensverlies of schijfstoring.

- Een van de gepatenteerde technologieën van Quantum is SPS (Shock Protection System), ontworpen om de schijf te beschermen tegen schokken.

- ingebouwd programma DPS (Data Protection System), ontworpen om de duurste op te slaan - de gegevens die erop zijn opgeslagen.

bedrijf Western Digital (www.wd.сom.) is ook een van de oudste diskdrive-bedrijven, het heeft zijn ups en downs in zijn geschiedenis gekend.
Het bedrijf heeft onlangs de nieuwste technologieën in zijn schijven kunnen introduceren. Onder hen is het vermeldenswaard zijn eigen ontwikkelingstechnologie Data Lifeguard, die een verdere ontwikkeling is van de S.M.A.R.T. Het probeert de keten logisch te beëindigen.

Volgens deze technologie wordt het schijfoppervlak regelmatig gescand in de periode dat het niet door het systeem wordt gebruikt. In dit geval worden de gegevens gelezen en wordt hun integriteit gecontroleerd. Als er problemen worden geconstateerd in het proces van toegang tot een sector, worden de gegevens overgedragen naar een andere sector.
Informatie over sectoren van lage kwaliteit wordt ingevoerd in een interne lijst met defecten, waardoor het schrijven naar defecte sectoren in de toekomst kan worden voorkomen.

Stevig Seagate (www.seagate.com) zeer bekend in onze markt. Trouwens, ik raad de harde schijven van dit specifieke bedrijf aan als betrouwbare en duurzame.

In 1998 maakte ze een nieuwe comeback met de release van de Medalist Pro-serie.
met een toerental van 7200 rpm, hiervoor speciale lagers gebruiken. Voorheen werd deze snelheid alleen gebruikt in SСSI-schijven, wat de prestaties verbeterde. In dezelfde serie wordt de SeaShield-systeemtechnologie gebruikt om de schijf en de daarop opgeslagen gegevens beter te beschermen tegen de effecten van elektrostatica en schokken. Tegelijkertijd wordt ook het effect van elektromagnetische straling verminderd.

Alle geproduceerde schijven ondersteunen S.M.A.R.T.
Seagate overweegt een verbeterde versie van zijn SeaShield-systeem met meer functies in de nieuwe schijven.
Veelbetekenend is dat Seagate de hoogste slagvastheid claimt in de branche voor de bijgewerkte serie, de 300G die niet werkt.

Stevig IBM (www.opslag.ibm.com) hoewel het tot voor kort pas een grote leverancier was op de Russische markt voor harde schijven, kreeg het al snel een goede reputatie voor zijn snelle en betrouwbare schijven.

Stevig Fujitsu (www.Fujitsu.com) is een grote en ervaren fabrikant van diskdrives, niet alleen magnetisch, maar ook optisch en magneto-optisch.
Toegegeven, het bedrijf is geenszins een leider op de markt van harde schijven met een IDE-interface: het beheert (volgens verschillende onderzoeken) ongeveer 4% van deze markt en zijn belangrijkste belangen liggen op het gebied van SCSI-apparaten.

Terminologisch woordenboek

Aangezien sommige van de opslagelementen die een belangrijke rol spelen bij de werking ervan vaak worden gezien als abstracte concepten, volgt hieronder een uitleg van de belangrijkste termen.

Toegangstijd- de tijd die de harde schijf nodig heeft om gegevens te zoeken en over te dragen van of naar het geheugen.
De prestaties van harde schijven worden vaak bepaald door de toegangs(toegangs)tijd.

Cluster (Сluster) Is de kleinste ruimte-eenheid waarmee het besturingssysteem werkt in de bestandslocatietabel. Typisch bestaat een cluster uit 2-4-8 of meer sectoren.
Het aantal sectoren is afhankelijk van het type schijf. Zoeken naar clusters in plaats van afzonderlijke sectoren vermindert de overhead van het besturingssysteem in de tijd. Grote clusters zorgen voor snellere prestaties
schijf, aangezien het aantal clusters in dit geval minder is, maar tegelijkertijd wordt de ruimte (ruimte) op de schijf slechter gebruikt, omdat veel bestanden kleiner kunnen zijn dan het cluster en de resterende bytes van het cluster niet worden gebruikt.

Controller (UU) (Сcontroller)- circuits, meestal geplaatst op een uitbreidingskaart, die de werking van de harde schijf regelen, inclusief de beweging van de kop en het lezen en schrijven van gegevens.

Cilinder- tracks die zich aan alle kanten van alle discs tegenover elkaar bevinden.

Aandrijvingshoofd- een mechanisme dat langs het oppervlak van een harde schijf beweegt en elektromagnetische registratie of uitlezing van gegevens mogelijk maakt.

Bestandstoewijzingstabel (FAT)- een record gegenereerd door het besturingssysteem, dat de plaatsing van elk bestand op de schijf bijhoudt en welke sectoren worden gebruikt en die vrij zijn om nieuwe gegevens naar hen te schrijven.

hoofd kloof- de afstand tussen de aandrijfkop en het schijfoppervlak.

Interleave- de relatie tussen de rotatiesnelheid van de schijf en de organisatie van sectoren op de schijf. Doorgaans overschrijdt de rotatiesnelheid van de schijf het vermogen van de computer om gegevens van de schijf op te halen. Tegen de tijd dat de controller gegevens leest, is de volgende opeenvolgende sector de kop al gepasseerd. Daarom worden gegevens in een of twee sectoren naar de schijf geschreven. U kunt de interleaving-volgorde wijzigen wanneer u een schijf formatteert met speciale software.

Logische schijf- bepaalde delen van het werkoppervlak van de harde schijf, die als afzonderlijke schijven worden beschouwd.
Sommige logische schijfeenheden kunnen worden gebruikt voor andere besturingssystemen, zoals UNIX.

Parkeren (Parkeren)- het verplaatsen van de aandrijfkoppen naar een bepaald punt en ze in een stationaire toestand vastzetten op ongebruikte delen van de schijf, om schade te minimaliseren wanneer de schijf wordt geschud wanneer de koppen het oppervlak van de schijf raken.

Verdeling- het splitsen van een harde schijf in logische schijven. Alle schijven zijn gepartitioneerd, hoewel kleine schijven maar één partitie kunnen hebben.

Schijf (schotel)- de metalen schijf zelf, bedekt met een magnetisch materiaal, waarop gegevens zijn vastgelegd. Een harde schijf heeft meestal meer dan één schijf.

RLL (Run-length-beperkt) Is een coderingsschema dat door sommige controllers wordt gebruikt om het aantal sectoren per track te vergroten om meer gegevens op te nemen.

Sector- de verdeling van schijfsporen, de basiseenheid van grootte die door de drive wordt gebruikt. OS-sectoren zijn meestal 512 bytes.

Positioneringstijd (zoektijd)- de tijd die de kop nodig heeft om van de baan waarop hij is geïnstalleerd naar een andere gewenste baan te gaan.

Track (Track)- concentrische schijfverdeling. De tracks zijn als de tracks op een plaat. In tegenstelling tot de sporen op een plaat, die een continue spiraal zijn, zijn de sporen op een schijf cirkelvormig. De sporen zijn op hun beurt onderverdeeld in clusters en sectoren.

Track-to-track zoektijd- de tijd die de aandrijfkop nodig heeft om naar een aangrenzend spoor te gaan.

Overdrachtssnelheid- de hoeveelheid informatie die per tijdseenheid wordt uitgewisseld tussen de schijf en de computer. Het omvat ook de zoektijd van de track.

Als we de harde schijf als geheel beschouwen, dan bestaat deze uit twee hoofdonderdelen: dit is het elektronicabord, waarop het "brein" van de harde schijf zich bevindt. Er zit een processor op, er zit ook een besturingsprogramma op, random access memory, een versterker voor opnemen en uitlezen. Het mechanische gedeelte omvat onderdelen als een blok magneetkoppen met de afkorting BMG, een motor die de platen laat draaien en natuurlijk de platen zelf. Laten we elk onderdeel eens nader bekijken.

Hermetisch blok.

Het hermetische blok, ook bekend als de harde schijfbehuizing, is bedoeld voor het bevestigen van alle onderdelen en vervult ook de functie van bescherming tegen het binnendringen van stofdeeltjes op het oppervlak van de platen. Het is vermeldenswaard dat de HDA alleen kan worden geopend in een speciaal voorbereide ruimte om te voorkomen dat stof en vuil in de behuizing komen.

Geïntegreerde schakeling.

Een geïntegreerde schakeling of elektronicakaart synchroniseert de werking van de harde schijf met de computer en bestuurt alle processen, in het bijzonder handhaaft het een constante rotatiesnelheid van de spil en dienovereenkomstig de plaat, die wordt uitgevoerd door de motor.

Elektrische motor.

Een elektromotor of motor laat de platen draaien: ongeveer 7200 omwentelingen per seconde (de gemiddelde waarde wordt genomen, er zijn harde schijven waarbij de snelheid hoger is en 15000 omwentelingen per seconde bereikt, en er zijn ook bij een lagere snelheid van ongeveer 5400, de snelheid van toegang tot de benodigde informatie hangt af van de rotatiesnelheid van de platen (harde schijf).

Tuimelaar.

De rocker is bedoeld voor het opnemen en uitlezen van informatie van harddisk platters. Het uiteinde van de rocker is verdeeld en er zit een blok magneetkoppen op, dit is gedaan zodat je van meerdere platen informatie kunt schrijven en lezen.

Magnetisch kopblok.

De tuimelaar bevat een blok magneetkoppen, dat vaak faalt, maar deze "vaak" parameter is zeer voorwaardelijk. Magnetische koppen bevinden zich aan de boven- en onderkant van de platen en worden gebruikt om rechtstreeks informatie van de platen op de harde schijf te lezen.

Platen.

Informatie wordt direct opgeslagen op de platen, ze zijn gemaakt van materialen als aluminium, glas en keramiek. De meest voorkomende is aluminium, maar de zogenaamde "elite-schijven" zijn gemaakt van de andere twee materialen. De eerste geproduceerde platen waren bedekt met ijzeroxide, maar deze ferromagneet had een groot nadeel. Met een dergelijke stof beklede schijven hadden weinig slijtvastheid. Op dit moment bedekken de meeste fabrikanten van harde schijven de platen met chroomkobalt, dat een orde van grootte hogere veiligheidsmarge heeft dan ijzeroxide. Kunststof platen worden op dezelfde afstand van elkaar aan de spindel bevestigd, dit ontwerp wordt "pakket" genoemd. Onder de schijven bevindt zich een motor of elektromotor.

Elke zijde van de plaat is verdeeld in sporen, die op hun beurt op een andere manier in sectoren of blokken zijn verdeeld, alle sporen van dezelfde diameter vertegenwoordigen een cilinder.

Alle moderne harde schijven hebben een zogenaamde "engineering cylinder", deze slaat service-informatie op, zoals hdd-model, serienummer, etc. Deze informatie is bedoeld om door een computer te worden gelezen.

Hoe een harde schijf werkt

De basisprincipes van de werking van de harde schijf zijn sinds het begin weinig veranderd. Het apparaat van de harde schijf lijkt erg 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 is constant en is een van de belangrijkste kenmerken. De kop beweegt langs de plaat op een bepaalde vaste afstand van het oppervlak. Hoe korter deze afstand, hoe nauwkeuriger de informatie wordt gelezen en hoe hoger de informatieregistratiedichtheid kan zijn.

Als je naar de harde schijf kijkt, zie je alleen een stevige metalen behuizing. Het is volledig afgedicht en beschermt de drive tegen stofdeeltjes, die, indien gevangen in de nauwe opening tussen de kop en het oppervlak van de schijf, de gevoelige magnetische laag en de schijf kunnen beschadigen. Bovendien beschermt de behuizing de schijf tegen elektromagnetische interferentie. Alle mechanismen en enkele elektronische componenten bevinden zich in de behuizing. Mechanismen zijn de schijven zelf die informatie opslaan, de koppen die informatie van de schijven schrijven en lezen, en de motoren die alles in beweging zetten.

De schijf is een ronde plaat met een zeer vlak oppervlak, meestal gemaakt van aluminium, minder vaak van keramiek of glas, bedekt met een dunne ferromagnetische laag. Veel schijven gebruiken een laag ijzeroxide (die een gewone magneetband bedekt), maar de nieuwste harde schijven gebruiken een laag kobalt van ongeveer tien micron dik. Deze coating is duurzamer en stelt u bovendien in staat om de opnamedichtheid aanzienlijk te verhogen. De technologie van de toepassing ervan ligt dicht bij die welke wordt gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingen.

Het aantal schijven kan verschillen - van één tot vijf, het aantal werkoppervlakken is respectievelijk twee keer zo groot (twee op elke schijf). Dit laatste bepaalt (net als het materiaal voor de magnetische coating) de capaciteit van de harde schijf. Soms worden de buitenste vlakken van de buitenste schijven (of een ervan) niet gebruikt, wat het mogelijk maakt om de hoogte van de aandrijving te verminderen, maar het aantal werkvlakken neemt af en kan oneven 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 een elektrische wisselstroom, geleverd aan 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 wordt weergegeven door vele kleine gebieden van spontane (spontane) magnetisatie. Stel je voor de duidelijkheid voor dat de schijf bedekt is met een laag van zeer kleine kompaspijlen die in verschillende richtingen wijzen. Dergelijke pijldeeltjes worden domeinen genoemd. Onder invloed van een extern magnetisch veld worden de intrinsieke magnetische velden van de domeinen georiënteerd in overeenstemming met hun richting. Na het stoppen van de werking van het externe veld, worden zones van remanente magnetisatie gevormd op het oppervlak van de schijf. De informatie die op de schijf is opgenomen, wordt dus opgeslagen. Gebieden van remanente magnetisatie, die tegengesteld zijn aan de opening van de magnetische kop tijdens de rotatie van de schijf, induceren daarin een elektromotorische kracht, die varieert afhankelijk van de grootte van de magnetisatie.

Het schijvenpakket, gemonteerd op een spindelas, wordt aangedreven door een speciale motor die er compact onder is geplaatst. Om de starttijd van de aandrijving te verkorten, draait de motor bij het inschakelen enige tijd in een geforceerde modus. Daarom moet de voeding van de computer een piekvermogensreserve hebben. Nu over het werk van de koppen. Ze bewegen met behulp van een stappenmotor en "zweven" als het ware op een afstand van een fractie van een micron van het schijfoppervlak, zonder het aan te raken. Als resultaat van het registreren van informatie worden gemagnetiseerde gebieden gevormd op het oppervlak van de schijven, in de vorm van concentrische cirkels.

Ze worden magnetische strepen genoemd. Bewegend stoppen de koppen boven elk volgend nummer. De reeks sporen die zich op alle oppervlakken onder elkaar bevinden, wordt een cilinder genoemd. Alle aandrijfkoppen bewegen tegelijkertijd en hebben toegang tot de cilinders met dezelfde naam met dezelfde nummers.

Er zijn twee belangrijke opnamemethoden: frequentiemodulatie (FM) en gemodificeerde FM. In de controller (adapter) van het diskettestation worden de gegevens in binaire code verwerkt en in sequentiële code naar het diskettestation verzonden.

Frequentie methode: modulatie is dubbele frequentie. Bij het opnemen aan het begin van het klokinterval wordt de stroom omgeschakeld naar de MG en verandert de richting van de oppervlaktemagnetisatie. Het schakelen van de schrijfstroom markeert het begin van de schrijfcycli en wordt tijdens het lezen gebruikt om synchronisatiesignalen te genereren.

De methode heeft de eigenschap zelfsynchronisatie... Het schrijven van "1" in het midden van het klokinterval keert de stroom om, maar het schrijven van "0" niet. Bij het uitlezen op de momenten van het midden van het klokinterval wordt de aanwezigheid van een signaal van willekeurige polariteit bepaald.

De aanwezigheid van een signaal op dit moment komt overeen met "1", en de afwezigheid - met "0".

Opnameformaat voor diskette-informatie

Elke track op een floppydisk is verdeeld in sectoren. De sectorgrootte is het belangrijkste kenmerk van het formaat en bepaalt de kleinste hoeveelheid gegevens die in een enkele I / O-bewerking kan worden geschreven. De formaten die in de diskettedrive worden gebruikt, verschillen in het aantal sectoren per track en het volume van één sector. Het maximale aantal sectoren per track wordt bepaald door het besturingssysteem. De sectoren zijn van elkaar gescheiden door intervallen waarin geen informatie wordt vastgelegd. Het product van het aantal sporen door het aantal sectoren en het aantal zijden van een diskette bepaalt de informatiecapaciteit.

Elke sector bevat een overheadveld en een dataveld. Adresmarkering is een speciale code die verschilt van gegevens en het begin van een sector of gegevensveld aangeeft. Hoofd nummer geeft een van de twee MG's aan die zich op de corresponderende zijden van de diskette bevinden. Sectornummer is een logische sectorcode die mogelijk niet overeenkomt met het fysieke nummer. Sectorlengte: geeft de grootte van het gegevensveld aan. Controlebytes bedoeld

Gemiddelde toegangstijd naar de schijf in milliseconden wordt geschat door de volgende uitdrukking: waar is het aantal tracks op het werkoppervlak van de GMD; - tijd van verplaatsing van MG van baan naar baan; is de insteltijd van het positioneringssysteem.

Diskette-ontwerp

Harde schijf (HDD)

Harde magnetische schijf- het is een ronde metalen plaat met een dikte van 1,5 ... 2 mm, bedekt met een ferromagnetische laag en een speciale beschermlaag. Beide oppervlakken van de schijf worden gebruikt voor schrijven en lezen.

Werkingsprincipe

Op harde schijven worden gegevens geschreven en gelezen door universele lees-/schrijfkoppen vanaf het oppervlak van roterende magnetische schijven, verdeeld in sporen en sectoren (elk 512 bytes).

De meeste stations hebben twee of drie schijven (waarmee op vier of zes zijden kan worden opgenomen), maar er zijn ook stations met maximaal 11 of meer schijven. Sporen van hetzelfde type (gelijk geplaatst) aan alle zijden van de schijven worden gecombineerd tot een cilinder. Elke zijde van de schijf heeft zijn eigen lees-/schrijfspoor, maar alle koppen zijn op een gemeenschappelijke staaf of rek gemonteerd. Daarom kunnen de koppen niet onafhankelijk van elkaar bewegen en alleen synchroon bewegen.

De rotatiesnelheid van harde schijven in de eerste modellen was 3.600 rpm (d.w.z. 10 keer meer dan in een floppy drive), momenteel is de rotatiesnelheid van harde schijven toegenomen tot 5.400, 5.600, 6.400, 7.200, 10.000 en zelfs 15.000 rpm .

Tijdens de normale werking van de harde schijf raken de lees-/schrijfkoppen de schijven niet (en mogen ze ook niet raken). Maar als je de stroom uitzet en de schijven stopt, zinken ze naar de oppervlakte. Tijdens bedrijf van het apparaat wordt een zeer kleine luchtspleet (luchtkussen) gevormd tussen de kop en het oppervlak van de roterende schijf. Als er een stofje in deze opening komt of als er een schok optreedt, zal de kop "botsen" met de schijf. De gevolgen hiervan kunnen verschillen - van het verlies van enkele bytes aan gegevens tot het uitvallen van de hele schijf. Daarom zijn bij de meeste schijven de oppervlakken van magnetische schijven gelegeerd en gecoat met speciale smeermiddelen, waardoor de apparaten bestand zijn tegen de dagelijkse "ups" en "landingen" van de koppen, evenals meer ernstige schokken.

Sommige van de modernste schijven gebruiken een laad-/ontlaadmechanisme in plaats van het CSS-ontwerp (Contact Start Stop), dat voorkomt dat de koppen in contact komen met de harde schijven, zelfs als de schijf is uitgeschakeld. Het laad-/ontlaadmechanisme maakt gebruik van een hellend paneel dat zich net boven het buitenoppervlak van de harde schijf bevindt. Wanneer de drive is uitgeschakeld of in de energiebesparende modus staat, schuiven de koppen op dit paneel. Wanneer stroom wordt geleverd, worden de koppen alleen ontgrendeld wanneer de rotatiesnelheid van de harde schijven de vereiste waarde bereikt. De luchtstroom die wordt gecreëerd door de rotatie van de schijven (aerostatische lagering) vermijdt mogelijk contact tussen de kop en het oppervlak van de harde schijf.

Omdat de pakken magnetische schijven in goed afgesloten dozen zitten en niet gerepareerd kunnen worden, is de spoordichtheid erop erg hoog - tot 96.000 of meer per inch (Hitachi Travelstar 80GH). HDA-eenheden (Head Disk Assembly) worden geassembleerd in speciale werkplaatsen, onder omstandigheden van bijna volledige steriliteit. Er zijn maar een paar bedrijven die de HDA onderhouden, dus het is erg duur om onderdelen in de verzegelde HDA-eenheid te repareren of te vervangen.

De methode om gegevens naar een harde magnetische schijf te schrijven

Voor opname op een harde schijf worden FM-, gemodificeerde frequentiemodulatie (MFM) en RLL-methoden gebruikt, waarbij elke databyte wordt omgezet in een 16-bits code.

Met de MFM-methode verdubbelt de gegevensregistratiedichtheid in vergelijking met de FM-methode. Als het te schrijven databit één is, wordt het voorgaande klokbit niet geschreven. Als "0" is geschreven en het vorige bit was "1", dan wordt het sync-signaal ook niet geschreven, evenals het databit. Als de bit "0" voor "0" staat, wordt het sync-signaal opgenomen.

Sporen en sectoren

Spoor is een "ring" van gegevens aan één kant van de schijf. De tracks op de schijf zijn verdeeld in genummerde secties die sectoren worden genoemd.

Het aantal sectoren kan verschillen, afhankelijk van de dichtheid van de sporen en het type aandrijving. Een track op een floppydisk kan bijvoorbeeld 8 tot 36 sectoren bevatten en een track op de harde schijf kan 380 tot 700 bevatten. Sectoren die zijn gemaakt met standaardformatteringsprogramma's zijn 512 bytes groot.

Sectoren op een baan worden vanaf één genummerd, in tegenstelling tot koppen en cilinders, die vanaf nul worden geteld.

Bij het formatteren van een schijf worden aan het begin en het einde van elke sector extra gebieden gemaakt om hun nummers vast te leggen, evenals andere service-informatie, waardoor de controller het begin en einde van de sector identificeert. Hierdoor kunt u onderscheid maken tussen niet-geformatteerde en geformatteerde schijfcapaciteiten. Na het formatteren wordt de capaciteit van de schijf verminderd.

Aan het begin van elke sector wordt de kop geschreven (of prefix - prefix deel), die het begin- en sectornummer bepaalt, en aan het einde - de conclusie (of achtervoegsel - achtervoegsel deel), die de controlesom bevat ( controlesom) nodig om de integriteit van de gegevens te controleren.

Het formatteren op laag niveau van moderne harde schijven gebeurt in de fabriek, de fabrikant geeft alleen de geformatteerde capaciteit van de schijf op. Elke sector kan 512 bytes aan gegevens opslaan, maar het gegevensgebied is slechts een deel van de sector. Elke sector op een schijf neemt gewoonlijk 571 bytes in beslag, waarvan er slechts 512 bytes zijn toegewezen voor gegevens.

Om sectoren te wissen, worden er vaak speciale reeksen bytes naar geschreven. Voorvoegsels, achtervoegsels en spaties- ruimte, wat het verschil is tussen niet-geformatteerde en geformatteerde schijfcapaciteiten, en gaat "verloren" na het formatteren.

Het low-level formatteringsproces resulteert in een verschuiving in de sectornummering, waardoor sectoren op aangrenzende sporen met hetzelfde nummer ten opzichte van elkaar worden verschoven. Sector 9 van het ene spoor ligt bijvoorbeeld naast sector 8 van het volgende spoor, dat op zijn beurt naast sector 7 van het volgende spoor ligt, enzovoort. De optimale hoeveelheid verplaatsing wordt bepaald door de verhouding van de rotatiesnelheid van de schijf tot de radiale snelheid van de kop.

Sectoridentificatie (ID) bestaat uit velden voor het registreren van cilinder-, kop- en sectornummers, evenals een CRC-controleveld om de nauwkeurigheid van het lezen van de ID-informatie te controleren. De meeste controllers gebruiken het zevende bit van het head-nummerveld om slechte sectoren te markeren tijdens formattering op laag niveau of oppervlakteanalyse.

Opname start interval volgt direct na de CRC-bytes; het zorgt ervoor dat de informatie in het volgende gegevensgebied correct wordt geschreven. Bovendien dient het om de CRC-analyse (checksum) van de sectoridentificatie te voltooien.

Het gegevensveld kan 512 bytes aan informatie opslaan. Daarachter bevindt zich nog een CRC-veld om de juistheid van het gegevensrecord te controleren. In de meeste stations is de grootte van dit veld twee bytes, maar sommige controllers kunnen werken met langere velden met foutcorrectiecodes ( Foutcorrectiecode - ECC). Met de foutcorrectiebytes die in dit veld zijn geschreven, kunnen sommige fouten worden gedetecteerd en gecorrigeerd wanneer ze worden gelezen. De effectiviteit van deze operatie hangt af van de geselecteerde correctiemethode en de kenmerken van de controller. Afschrijvingsinterval maakt volledige byte-parsing mogelijk ECC (CRC).

Het interval tussen schrijfbewerkingen is nodig om te voorkomen dat gegevens uit de volgende sector per ongeluk worden gewist bij het schrijven naar de vorige sector. Dit kan gebeuren als de schijf iets langzamer is gedraaid dan de daaropvolgende schrijfbewerkingen tijdens het formatteren.

Formaat voor het opnemen van informatie op een harde magnetische schijf

Harde schijven gebruiken doorgaans gegevensformaten met een vast aantal sectoren per track (17, 34 of 52) en 512 of 1024 bytes per sector. Sectoren zijn gemarkeerd met een magnetische marker.

Het begin van elke sector wordt aangegeven door een adresmarkering. Synchronisatiebytes worden aan het begin van het identificatie- en gegevensveld geschreven, die worden gebruikt om het gegevenstoewijzingsschema van de HDD-adapter te synchroniseren. De sectoridentificatie bevat het schijfadres in het pakket, weergegeven door de cilinder-, kop- en sectorcodes. Vergelijkings- en vlagbytes worden bovendien in de identifier geïntroduceerd. De vergelijkingsbyte vertegenwoordigt hetzelfde nummer voor elke sector (de juiste lezing van de identifier wordt uitgevoerd). De vlagbyte bevat een vlag - een indicator van de staat van het spoor.

Besturingsbytes worden eenmaal in het identifier-veld geschreven wanneer de sector-identifier wordt geschreven, en in het dataveld - elke keer voor elke nieuwe data-write. De checkbytes worden gebruikt om leesfouten vast te stellen en te corrigeren. De meest gebruikte polynomiale correctiecodes (afhankelijk van de circuitimplementatie van de adapter).

De gemiddelde toegangstijd tot informatie op een harde schijf is:

waarbij tn de gemiddelde positioneringstijd is;

F is de rotatiesnelheid van de schijf;

tobm - wisseltijd.

De uitwisselingstijd is afhankelijk van de technische middelen van de controller en het type interface, de aanwezigheid van een ingebouwde buffercache, het coderingsalgoritme voor schijfgegevens en de interleaving-factor.

Schijven formatteren

Er zijn twee soorten schijfformattering::

• fysieke opmaak of opmaak op laag niveau;
• logische opmaak of opmaak op hoog niveau.

Bij het formatteren van diskettes met Windows Verkenner of het DOS FORMAT-commando worden beide bewerkingen uitgevoerd.

Voor harde schijven moeten deze bewerkingen echter afzonderlijk worden uitgevoerd. Bovendien is er voor een harde schijf een derde fase tussen de twee aangegeven formatteringsbewerkingen - het partitioneren van de schijf in partities. Partitioneren is absoluut essentieel als u van plan bent meerdere besturingssystemen op dezelfde computer te gebruiken. De fysieke opmaak is altijd hetzelfde, ongeacht de eigenschappen van het besturingssysteem en de opmaakopties op hoog niveau. Het systeem wijst een stationsletter toe aan een volume of logische schijfeenheid.

Het formatteren van een harde schijf gebeurt dus in drie stappen..

• Opmaak op laag niveau.
• Organisatie van partities op een schijf.
• Opmaak op hoog niveau.

Opmaak op laag niveau

Tijdens het formatteringsproces op laag niveau worden de tracks op de schijf opgesplitst in sectoren. Tegelijkertijd worden de koppen en conclusies van de sectoren (voor- en achtervoegsels) vastgelegd en worden ook de intervallen tussen de sectoren en sporen gevormd. Het datagebied van elke sector is gevuld met dummy-waarden of speciale testdatasets.

In de eerste controllers ST-506/412 bij het schrijven volgens de methode MFM tracks waren verdeeld in 17 sectoren, en in controllers van hetzelfde type, maar met RLL-codering van het aantal sectoren verhoogd tot 26. In schijven ESDI een track bevat 32 of meer sectoren. IDE-schijven hebben ingebouwde controllers en, afhankelijk van hun type, varieert het aantal sectoren van 17-700 of meer. SCSI-schijven zijn IDE-schijven met een ingebouwde SCSI-busadapter (de controller is ook ingebouwd), dus het aantal sectoren per track kan volledig willekeurig zijn en hangt alleen af ​​van het type controller dat is geïnstalleerd.

Vrijwel alle IDE- en SCSI-drives gebruiken de zogenaamde zone-opname met een variabel aantal sectoren per track. Sporen verder van het centrum, en dus langer, bevatten meer sectoren dan die dicht bij het centrum. Een manier om de capaciteit van een harde schijf te vergroten, is door de buitenste cilinders in meer sectoren te verdelen dan de binnenste cilinders. In theorie kunnen de buitenste cilinders meer gegevens bevatten omdat ze een grotere omtrek hebben.

In schijven die de zoneregistratiemethode niet gebruiken, bevat elke cilinder dezelfde hoeveelheid gegevens, hoewel de spoorlengte van de buitenste cilinders twee keer zo lang kan zijn als de binnenste. Dit leidt tot een inefficiënt gebruik van de opslagcapaciteit, aangezien het medium een ​​betrouwbare opslag moet bieden van gegevens die zijn vastgelegd met dezelfde dichtheid als in de binnencilinders. In het geval dat het aantal sectoren per spoor vast ligt, zoals bij oudere controllers het geval is, wordt de opslagcapaciteit bepaald door de opnamedichtheid van het interne (kortste) spoor.

Zone-opname verdeelt cilinders in groepen die zones worden genoemd, en naarmate u naar de buitenrand van de schijf gaat, worden de tracks verdeeld in steeds meer sectoren. In alle cilinders die tot één zone behoren, is het aantal sectoren op de sporen gelijk. Het mogelijke aantal zones is afhankelijk van het type aandrijving; op de meeste apparaten zijn er 10 of meer. De snelheid van data-uitwisseling met de drive kan variëren en is afhankelijk van de zone waarin de heads zich op een bepaald moment bevinden. Dit gebeurt omdat er meer sectoren in de buitenste zones zijn en de rotatiesnelheid van de schijf constant is (dwz de lineaire bewegingssnelheid van de sectoren ten opzichte van de kop bij het lezen en schrijven van gegevens op de buitenste sporen is hoger dan aan de binnenzijde).

Met behulp van de zone-opnamemethode bevat elk schijfoppervlak al 545,63 sectoren per track. Als u de zone-opnamemethode niet gebruikt, is elke track beperkt tot 360 sectoren. De versterking bij gebruik van de zone-opnamemethode is ongeveer 52%.

Let op de verschillen in baudrate voor elke zone. Aangezien het spiltoerental 7.200 tpm is, wordt één omwenteling voltooid in 1/120 van een seconde of 8,33 milliseconden. Tracks in de buitenste zone (nul) hebben een gegevensoverdrachtsnelheid van 44,24 MB / s en in de binnenste zone (15) - slechts 22,12 MB / s. De gemiddelde gegevensoverdrachtsnelheid is 33,52 MB / s.

Schijfpartities organiseren

Partities die op een harde schijf zijn gemaakt, bieden ondersteuning voor verschillende bestandssystemen, die zich elk op een specifieke partitie op de schijf bevinden.

Elk bestandssysteem gebruikt een specifieke methode om de ruimte die door een bestand wordt ingenomen te verdelen in logische eenheden die clusters of eenheidsblokken van geheugen worden genoemd. Een harde schijf kan een tot vier partities hebben, die elk een bestandssysteem van een of meer typen ondersteunen. Momenteel gebruiken pc-compatibele besturingssystemen drie soorten bestandssystemen.

FAT (Bestandstoewijzingstabel). Het is het standaard bestandssysteem voor DOS, Windows 9x en Windows NT. In FAT-partities onder DOS is de toegestane lengte van bestandsnamen 11 tekens (8 tekens van de werkelijke naam en 3 tekens van de extensie), en het volume van het volume (logische schijf) is maximaal 2 GB. Onder Windows 9x / Windows NT 4.0 en hoger is de toegestane lengte van bestandsnamen 255 tekens.

Met FDISK kunt u slechts twee fysieke FAT-partities op een harde schijf maken, een primaire en een secundaire partitie, terwijl een secundaire partitie maximaal 25 logische volumes kan maken. Partition Magic kan vier hoofdpartities maken of drie hoofdpartities en één extra.

FAT32 (bestandstoewijzingstabel, 32-bits - 32-bits bestandstoewijzingstabel)... Gebruikt met Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 en Windows 2000. In FAT-tabellen komen 32 toewijzingscellen overeen met 32-bits getallen. Met deze bestandsstructuur kan het volume (logische schijf) maximaal 2 TB (2048 GB) bedragen.

NTFS (Windows NT-bestandssysteem)... Alleen beschikbaar op Windows NT / 2000 / XP / 2003. Bestandsnamen kunnen maximaal 256 tekens lang zijn en de partitiegrootte (theoretisch) is 16 EB (16 ^ 1018 bytes). NTFS biedt extra mogelijkheden die niet door andere bestandssystemen worden geboden, zoals beveiliging.

Nadat u partities hebt gemaakt, moet u formatteren op hoog niveau uitvoeren met behulp van de hulpprogramma's van het besturingssysteem.

Opmaak op hoog niveau

Met opmaak op hoog niveau creëert het besturingssysteem structuren voor het werken met bestanden en gegevens. De opstartsector van het volume (Volume Opstartsector - VBS), twee exemplaren van de bestandstoewijzingstabel (FAT) en de hoofdmap ( Hoofdmap). Met behulp van deze gegevensstructuren wijst het besturingssysteem schijfruimte toe, houdt het de locatie van bestanden bij en "omzeilt" het zelfs defecte gebieden op de schijf om problemen te voorkomen. In wezen gaat formatteren op hoog niveau minder over formatteren dan over het maken van een schijfinhoudsopgave en bestandstoewijzingstabellen.

Veel gebruikers zijn geïnteresseerd in de harde schijf. En niet zonder reden, want tegenwoordig is het meest voorkomende opslagapparaat op een computer de HDD. Verder zullen de principes van de werking en structuur worden geanalyseerd.

Winchester is in wezen als een draaitafel. Het bevat ook platen en leeskoppen. De HDD is echter complexer. Als we de harde schijf demonteren, zullen we zien dat de platen grotendeels van metaal zijn en bedekt zijn met een magnetische laag. Daarop worden gegevens vastgelegd. Afhankelijk van het volume van de harde schijf zijn er 4 tot 9. Ze zijn gemonteerd op een as die een "spil" wordt genoemd en heeft een hoge rotatiesnelheid van 3600 tot 10000 tpm voor consumentenproducten.

Naast het platenblok bevindt zich het leeskopblok. Het aantal koppen wordt bepaald door het aantal magnetische schijven, namelijk één voor elk schijfoppervlak. In tegenstelling tot een harde schijfspeler raakt de kop het oppervlak van de platters niet, maar hangt er overheen. Dit elimineert mechanische slijtage. Aangezien de platen een hoge rotatiesnelheid hebben en de koppen zich op een uiterst kleine constante afstand erboven moeten bevinden, is het erg belangrijk dat er niets in de behuizing kan komen. Het kleinste stofje kan immers al fysieke schade veroorzaken. Daarom is het mechanische deel hermetisch afgesloten met een omhulsel en wordt het elektronische deel naar buiten uitgenomen.

Sommige gebruikers zijn geïnteresseerd in het demonteren van een harde schijf. Het moet duidelijk zijn dat de analyse van een werkende aandrijving een schending van de strakheid ervan inhoudt. En dit zal het op zijn beurt onbruikbaar maken. Doe dit daarom niet als u niet klaar bent om alle gegevens op het opslagmedium te verliezen. Als u geen dringende behoefte heeft om de schijf te openen, maar gewoon nieuwsgierig bent naar waar de harde schijf uit bestaat, kunt u een foto zien van de gedemonteerde HDD.

Daarom worden harde schijven op magnetische schijven tijdens reparatie gedemonteerd en in een speciale laminaire doos gemonteerd. Het handhaaft de omgeving die nodig is voor dergelijke werkzaamheden met behulp van een luchttoevoersysteem met een hoge zuiverheid en dichtheid. Als u uw schijf thuis hebt gedemonteerd, maakt u deze zeker onbruikbaar.

De niet-actieve leeskoppen bevinden zich naast het plateau. Dit wordt ook wel de "parkeerpositie" genoemd. Een speciaal apparaat brengt de koppen pas in het werkgebied wanneer de schijf is versneld tot de vereiste snelheid. Ze bewegen allemaal samen, niet elk afzonderlijk. Hierdoor heeft u snel toegang tot alle gegevens.

Het elektronische bord of de controller is meestal aan de onderkant van de harde schijf bevestigd. Ze wordt nergens door beschermd en is hierdoor behoorlijk kwetsbaar voor mechanische en thermische schade. Zij is het die de mechanica controleert. Winchester verschilt van een laptop van een standaard 3,5-inch alleen in grootte. Het werkingsprincipe van een harde schijf is precies hetzelfde. Ze kunnen alleen verschillen in het aantal magnetische pannenkoeken en de opslagcapaciteit.

Zoals kan worden opgespoord, is de harde schijf onderhevig aan schokken, schokken, krassen, aanzienlijke temperatuurveranderingen en stroompieken. En dat maakt hem niet helemaal een betrouwbare informatiedrager. Hierdoor valt de harde schijf op een laptop vaker uit dan op een stationaire pc. Draagbare apparaten worden immers voortdurend geschud, soms laten vallen, in de kou gezet of in de zon gezet. En dit heeft op zijn beurt een negatief effect op de harde schijf.

Stel de HDD niet bloot aan vallen en schokken, zorg voor voldoende ventilatie in de behuizing en voer manipulaties met de schijf alleen uit als de stroom is uitgeschakeld om de levensduur van de HDD te verlengen. Deze tekortkomingen leidden tot de opkomst van een nieuw type SSD harde schijven. Geleidelijk verdringen ze HDD's, die ooit op geweldige media leken.

Logisch apparaat

We hebben geleerd hoe een harde schijf er van binnen uitziet. Nu zullen we de logische structurering ervan analyseren. De gegevens worden in tracks naar de harde schijf van de computer geschreven, die zijn onderverdeeld in specifieke sectoren. Elke sector is 512 bytes groot. Opeenvolgende sectoren worden samengevoegd tot een cluster.

Wanneer u een nieuwe HDD installeert, moet u deze formatteren, anders ziet de computer gewoon de vrije ruimte op de schijf niet. Opmaak kan fysiek en logisch zijn. De eerste omvat het partitioneren van de schijf in sectoren. Sommigen van hen kunnen worden gedefinieerd als "slecht", dat wil zeggen onbruikbaar voor gegevensregistratie. In de meeste gevallen is de schijf al op deze manier geformatteerd voordat hij wordt verkocht.

Logische formattering omvat het maken van een logische partitie op een harde schijf. Dit maakt het mogelijk om het werken met informatie aanzienlijk te vereenvoudigen en te optimaliseren. Een logische partitie (of, zoals het ook wordt genoemd, "logische schijf") wordt toegewezen aan een bepaald gebied van de schijf. Je kunt ermee werken als met een losse harde schijf. Om te begrijpen hoe een harde schijf met zijn partities werkt, volstaat het om de harde schijf visueel in 2-4 delen te verdelen, afhankelijk van het aantal logische volumes. Voor elk volume kunt u een eigen formatteringssysteem toepassen: FAT32, NTFS of exFAT.

Technische data

HDD's verschillen van elkaar in de volgende gegevens:

• volume;
• spindel rotatiesnelheid;
• koppel.

Tot op heden is het gemiddelde volume van een harde schijf 500-1000 GB. Het bepaalt de hoeveelheid informatie die u naar het medium kunt schrijven. De spilsnelheid bepaalt hoe snel u toegang hebt tot gegevens, dat wil zeggen, informatie lezen en schrijven. De meest voorkomende interface is SATA, die de verouderde en trage IDE verving. Ze verschillen van elkaar in bandbreedte en type connector om op het moederbord aan te sluiten. Merk op dat een moderne laptopschijf alleen een SATA- of SATA2-interface kan hebben.

Dit artikel onderzocht hoe een harde schijf werkt, de werkingsprincipes, technische gegevens en logische structuur.

Harde schijf

Artjom Rubtsov,R.LAB De verduidelijking van de relatie tussen de Russischtalige en Engelstalige terminologie werd uitgevoerd door Leonid Vorzhev.

Het doel van dit artikel is om de structuur van een moderne harde schijf te beschrijven, te vertellen over de belangrijkste componenten, te laten zien hoe ze eruit zien en hoe ze worden genoemd. Daarnaast zullen we de relatie laten zien tussen de Russischtalige en Engelstalige terminologie die de componenten van harde schijven beschrijft.

Laten we voor de duidelijkheid eens kijken naar een 3,5-inch SATA-schijf. Het wordt een gloednieuwe terabyte Seagate ST31000333AS. Laten we eens kijken naar onze cavia.

Groene printplaat met koperen sporen, voedingsconnectoren en SATA-connectoren wordt een elektronicakaart of besturingskaart (Printed Circuit Board, PCB) genoemd. Het dient om de werking van de harde schijf te regelen. De zwarte aluminium behuizing en de inhoud ervan worden de Head and Disk Assembly (HDA) genoemd, door experts ook wel de "pot" genoemd. De case zelf zonder inhoud wordt ook wel HDA (base) genoemd.

Laten we nu de PCB verwijderen en de componenten bekijken die erop zijn geplaatst.

Het eerste dat opvalt, is een grote chip in het midden - een microcontroller of processor (Micro Controller Unit, MCU). Op moderne harde schijven bestaat de microcontroller uit twee delen: de centrale processor (Central Processor Unit, CPU) zelf, die alle berekeningen uitvoert, en het lees-/schrijfkanaal, een speciaal apparaat dat het analoge signaal van de koppen omzet in digitale gegevens tijdens een leesbewerking en codeer digitale gegevens in een analoog signaal wanneer ze worden geschreven. De processor heeft IO-poorten voor het aansturen van de rest van de PCB-componenten en het overbrengen van gegevens via de SATA-interface.

De geheugenchip is een gewoon DDR SDRAM-geheugen. De geheugengrootte bepaalt de grootte van de cache van de harde schijf. Deze print heeft 32 MB Samsung DDR-geheugen, wat de schijf theoretisch 32 MB cache geeft (en dit is precies de hoeveelheid die in de specificaties van de harde schijf staat), maar dit is niet helemaal waar. Het gaat erom dat het geheugen logisch is verdeeld in buffergeheugen (cache) en firmwaregeheugen. De processor heeft wat geheugen nodig om de firmwaremodules te laden. Voor zover we weten, geven alleen Hitachi / IBM de werkelijke cachegrootte aan in het specificatieblad; met betrekking tot de rest van de schijven, is de grootte van de cache voor iedereen een gok.

De volgende chip is een Voice Coil Motor-controller (VCM-controller). Bovendien bestuurt deze chip de secundaire voedingen op het bord, van waaruit de processor en de voorversterker (voorversterker) chip in de HDA worden gevoed. Het is de belangrijkste verbruiker van PCB-energie. Het regelt de rotatie van de spindel en de beweging van de kop. De kern van de VCM-controller kan zelfs bij 100 ° C werken.

Een deel van de firmware van de schijf is opgeslagen in het flashgeheugen. Wanneer de schijf van stroom wordt voorzien, laadt de microcontroller de inhoud van de flash-chip in het geheugen en begint de code uit te voeren. Zonder een correct geladen code zal de schijf niet eens willen draaien. Als er geen flash-chip op het bord zit, is deze ingebouwd in de microcontroller.

De trillingssensor (schoksensor) reageert op schokken die gevaarlijk zijn voor de schijf en stuurt een signaal naar de VCM-controller. De VCM zal de koppen onmiddellijk parkeren en kan het draaien van de schijf stoppen. In theorie zou een dergelijk mechanisme de schijf moeten beschermen tegen extra schade, maar in de praktijk werkt het niet, dus laat de schijf niet vallen. Op sommige schijven heeft de trillingssensor een verhoogde gevoeligheid en reageert hij op de minste trillingen. Met de gegevens die van de sensor worden verkregen, kan de VCM-controller de beweging van de koppen corrigeren. Op dergelijke schijven zijn ten minste twee trillingssensoren geïnstalleerd.

Er is nog een ander beschermend apparaat op het bord - de Transient Voltage Suppression (TVS). Het beschermt het bord tegen stroompieken. In het geval van een stroomstoot, zal de TVS doorbranden, waardoor er een kortsluiting naar aarde ontstaat. Op dit bord zijn twee TV's geïnstalleerd, voor 5 en 12 volt.

Laten we nu eens kijken naar de HDA.

Onder het bord bevinden zich de contacten van de motor en koppen. Daarnaast is er een klein, bijna onmerkbaar gaatje (ademgat) in de schijfbehuizing. Het dient om de druk gelijk te maken. Veel mensen denken dat er een vacuüm in de harde schijf zit. In feite is dit niet het geval. Door dit gat kan de schijf de druk binnen en buiten het insluitingsgebied gelijkmaken. Aan de binnenkant is dit gat afgedekt met een (ademfilter)filter dat stof- en vochtdeeltjes opvangt.

Laten we nu in het insluitingsgebied kijken. Verwijder het schijfdeksel.

Het deksel zelf is niet interessant. Het is gewoon een stuk metaal met een rubberen pakking om stof buiten te houden. Laten we tot slot eens kijken naar de vulling van het insluitingsgebied.

Kostbare informatie wordt opgeslagen op metalen schijven, ook wel pannenkoeken of platters genoemd. Op de foto zie je de bovenste pannenkoek. Platen zijn gemaakt van gepolijst aluminium of glas en zijn bedekt met verschillende lagen van verschillende samenstellingen, waaronder een ferromagnetische substantie, die in feite de gegevens opslaat. Tussen de pannenkoeken, maar ook boven de pannenkoeken, zien we speciale platen die verdelers of scheiders (dempers of scheiders) worden genoemd. Ze zijn nodig om luchtstromen te egaliseren en akoestische ruis te verminderen. Ze zijn meestal gemaakt van aluminium of plastic. Aluminium verdelers zijn beter bestand tegen luchtkoeling in de insluitingsruimte.

Zijaanzicht van pannenkoeken en afscheiders.

De lees-schrijfkoppen (koppen) worden geïnstalleerd op de uiteinden van de beugels van de magnetische kopeenheid, of BMG (Head Stack Assembly, HSA). De parkeerzone is het gebied waarin de koppen van een gezonde schijf zich moeten bevinden als de spil wordt gestopt. Op deze schijf bevindt de parkeerzone zich dichter bij de spindel, zoals te zien is op de foto.

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

De harde schijf is een nauwkeurig positioneringsmechanisme en vereist zeer schone lucht om goed te kunnen functioneren. Tijdens gebruik kunnen zich microscopisch kleine metaal- en vetdeeltjes vormen in de harde schijf. In de schijf zit een recirculatiefilter om de lucht direct te reinigen. Het is een hightech apparaat dat constant de kleinste deeltjes opvangt en vangt. Het filter bevindt zich in het pad van de luchtstromen die ontstaan ​​door de rotatie van de platen.

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

Harde schijven gebruiken zeer krachtige neodymiummagneten. Deze magneten zijn zo krachtig dat ze 1.300 keer hun eigen gewicht kunnen optillen. Plaats uw vinger dus niet tussen een magneet en een metalen of andere magneet - de impact zal erg gevoelig zijn. Deze foto toont de BMG-boeien. Hun taak is om de beweging van de koppen te beperken, zodat ze op het oppervlak van de platen blijven. BMG-begrenzers van verschillende modellen zijn op verschillende manieren gerangschikt, maar er zijn er altijd twee, ze worden gebruikt op alle moderne harde schijven. Op onze oprit bevindt de tweede halte zich op de onderste magneet.

Dit is wat je daar kunt zien.

Ook zien we hier een spreekspoel, die onderdeel is van de magneetkopeenheid. De spoel en magneten vormen de aandrijving van de Voice Coil Motor (VCM). De actuator en de kopconstructie vormen een actuator - het apparaat dat de koppen beweegt. Een zwart plastic stuk met een complexe vorm wordt een actuatorgrendel genoemd. Dit is een beschermingsmechanisme dat de BMG vrijgeeft nadat de spindelmotor een bepaald toerental heeft bereikt. Dit komt door de druk van de luchtstroom. De vergrendeling beschermt de koppen tegen ongewenste bewegingen in de parkeerstand.

Laten we nu de magnetische kop verwijderen.

Precisie en soepele beweging van de BMG wordt ondersteund door een precisielager. Het grootste deel van de BMG, gemaakt van aluminiumlegering, wordt meestal een arm of een tuimelaar genoemd. Aan het einde van de rocker bevinden zich koppen op een veerophanging (Heads Gimbal Assembly, HGA). Meestal worden de koppen en tuimelaars zelf geleverd door verschillende fabrikanten. Flexibele kabel (Flexible Printed Circuit, FPC) gaat naar een pad dat past bij de besturingskaart.

Laten we de componenten van de BMG in meer detail bekijken.

Een spoel aangesloten op een kabel.

Handelswijze.

De volgende foto toont de contacten van BMG.

De pakking zorgt voor de dichtheid van de verbinding. Lucht kan dus alleen via het drukvereffeningsgat de binnenkant van het schijf-/kopsamenstel binnendringen. Deze schijf heeft een dunne laag vergulde contacten om de geleidbaarheid te verbeteren.

Dit is een klassiek tuimelaarontwerp.

De kleine zwarte stukjes aan de uiteinden van de veerhangers worden sliders genoemd. Veel bronnen geven aan dat sliders en heads één en hetzelfde zijn. In feite helpt de schuifregelaar om informatie te lezen en te schrijven door het hoofd boven het oppervlak van de pannenkoeken te brengen. Op moderne harde schijven bewegen de koppen 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 komt, kan dit leiden tot oververhitting van de koppen als gevolg van wrijving en hun falen, daarom is de reinheid van de lucht in het insluitingsgebied zo belangrijk. De lees- en schrijfelementen zelf bevinden zich aan het einde 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 hij 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 houdt de vlucht van de schuif bijna evenwijdig aan het oppervlak van de pannenkoek.

Hier is nog een slider-afbeelding.

De contacten van de koppen zijn hier duidelijk zichtbaar.

Dit is een ander belangrijk onderdeel van de BMG dat nog niet is besproken. Het wordt een voorversterker (voorversterker) genoemd. Een voorversterker is een chip die de koppen bestuurt en het signaal dat van of naar hen komt, versterkt.

De voorversterker wordt om een ​​heel eenvoudige reden direct in de BMG geplaatst - het signaal dat van de koppen komt is erg zwak. Op moderne schijven heeft het een frequentie van ongeveer 1 GHz. Als u de voorversterker buiten het insluitingsgebied plaatst, wordt een dergelijk zwak signaal op weg naar de besturingskaart sterk gedempt.

Er lopen meer sporen van de voorversterker naar de koppen (rechts) dan naar de insluiting (links). Feit is dat een harde schijf niet tegelijkertijd met meer dan één kop (een paar schrijf- en leeselementen) kan werken. 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 de grond, twee andere zijn voor de lees- en schrijfelementen. De volgende twee sporen zijn voor het aansturen van mini-actuatoren, speciale piëzo-elektrische of magnetische apparaten die de schuif kunnen bewegen of draaien. Dit helpt om de positie van de koppen boven de baan nauwkeuriger in te stellen. Het laatste pad leidt naar de kachel. De kachel wordt gebruikt om de vlieghoogte van de koppen aan te passen. De verwarming geeft warmte af aan de ophanging die de schuif en de tuimelaar verbindt. De ophanging is gemaakt van twee legeringen met verschillende thermische uitzettingskenmerken. Bij verhitting buigt de ophanging naar het oppervlak van de pannenkoek, waardoor de vlieghoogte van het hoofd wordt verminderd. Bij afkoeling wordt de suspensie recht.

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

Dit is hoe het eruit ziet.

Op de volgende foto ziet u de insluiting met de bovenste verdeler en de kopmontage verwijderd.

De onderste magneet werd zichtbaar.

Nu klemmen de schotels.

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

Pannenkoeken zijn geregen op een spindel (spilnaaf).

Nu niets de pannenkoeken vasthoudt, verwijdert u de bovenste pannenkoek. Dat is wat eronder zit.

Nu is duidelijk waarom de ruimte voor de koppen is gemaakt - er zijn afstandsringen tussen de pannenkoeken. De foto toont de tweede pannenkoek en de tweede separator.

De afstandsring is een precisiestuk gemaakt van niet-magnetische legering of polymeren. Laten we het uitdoen.

Laten we al het andere van de schijf halen om de onderkant van de HDA 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 buitenaf binnenkomt noodzakelijkerwijs stof bevat, heeft het filter meerdere lagen. Het is veel dikker dan het circulatiefilter. Het bevat soms silicageldeeltjes om de luchtvochtigheid tegen te gaan.