Čo je pevný disk

HDD, pevný disk, pevný disk - to všetko sú názvy jedného známeho úložného zariadenia. V tomto materiáli vám povieme o technickom základe takýchto pohonov, o tom, ako môžu byť na nich uložené informácie a o ďalších technických odtieňoch a princípoch prevádzky.

Zariadenie pevného disku

Na základe úplného názvu tohto úložného zariadenia - pevného disku (HDD) - môžete ľahko pochopiť, čo je základom jeho práce. Vzhľadom na nízke náklady a trvanlivosť sú tieto pamäťové médiá inštalované v rôznych počítačoch: počítačoch, prenosných počítačoch, serveroch, tabletoch atď. Výraznou vlastnosťou HDD je schopnosť uchovávať obrovské množstvo dát, pričom má veľmi malé rozmery. Nižšie opisujeme jeho vnútornú štruktúru, zásady práce a ďalšie prvky. Začnime!

Napájací zdroj a elektronická doska

Zelené sklenené vlákna a medené stopy spolu s konektormi na pripojenie napájacieho zdroja a zásuvky SATA sa nazývajú plošný spoj (PCB). Tento integrovaný obvod slúži na synchronizáciu disku s počítačom a navádzanie všetkých procesov na pevný disk. Čierne hliníkové telo a to, čo je vnútri, sa nazýva zapečatená jednotka (Head Assembly and Disk Assembly, HDA).

Integrovaný obvod pevného disku

V centre integrovaného obvodu je veľký čip - je to mikrokontrolér (Micro Controller Unit, MCU). V dnešných HDDach mikroprocesor obsahuje dve komponenty: centrálnu počítačovú jednotku (Centrálna procesorová jednotka, CPU), ktorá vykonáva všetky výpočty a kanál na čítanie a zápis , špeciálne zariadenie, ktoré prevádza analógový signál z hlavy do diskrétneho, keď je zaneprázdnený a naopak digitálne na analógové počas nahrávania. Mikroprocesor má vstupné / výstupné porty , s ktorými riadi ostatné prvky umiestnené na doske a vykonáva výmenu informácií prostredníctvom SATA pripojenia.

Druhý čip, ktorý sa nachádza na diagrame, je pamäťová pamäť DDR SDRAM (pamäťový čip). Jeho počet určuje objem vyrovnávacej pamäte pevného disku. Tento čip je rozdelený do pamäte firmvéru, ktorý je čiastočne obsiahnutý v jednotke flash, a vyrovnávacej pamäte potrebnej procesorom na načítanie firmvérových modulov.

Tretí čip sa nazýva regulátor hlasovej cievky (regulátor VCM). Spravuje ďalšie napájacie zdroje, ktoré sú umiestnené na doske. Sú napájané mikroprocesorom a predzosilňovačom umiestneným v zapečatenej jednotke. Tento regulátor vyžaduje viac energie ako ostatné komponenty na doske, pretože je zodpovedný za otáčanie vretena a pohyb hlavy. Jadro prepínacieho predzosilňovača je schopné pracovať pri zahrievaní na 100 ° C! Keď je pevný disk napájaný, mikrokontrolér uvoľní obsah čipu do pamäte a začne vykonávať pokyny v ňom. Ak sa kód nesprávne načíta, HDD dokonca nebude môcť začať propagovať. Taktiež môže byť do mikrokontroléra zabudovaná flash pamäť a nie je obsiahnutá na doske.

Šokový snímač umiestnený na diagrame určuje úroveň pretrepávania. Ak zistí, že jeho intenzita je nebezpečná, signál sa pošle riadiacej jednotke motora a hlavy, po ktorom okamžite zaparkuje hlavy alebo úplne zastaví rotáciu pevného disku. Teoreticky je tento mechanizmus navrhnutý tak, aby chránil HDD pred rôznymi mechanickými poškodeniami, avšak v praxi to s ním nefunguje. Preto nie je nutné uvoľňovať pevný disk, pretože môže viesť k nedostatočnej prevádzke snímača vibrácií, čo môže spôsobiť úplnú nefunkčnosť zariadenia. Niektoré HDD majú snímače, ktoré sú precitlivené na vibrácie a reagujú na najmenší prejav vibrácií. Údaje, ktoré VCM získava, pomáhajú pri nastavovaní pohybu hláv, takže sú disky vybavené aspoň dvoma takými senzormi.

Iným zariadením navrhnutým na ochranu pevného disku je prístroj na ochranu proti prechodnému napätiu (TVS), ktorý je navrhnutý tak, aby zabránil možnému poruche pri výpadku napájania. V jednom schéme môže byť niekoľko takýchto obmedzovačov.

Integrovaný obvod v bližšom zobrazení na pevnom disku

Povrch HDA

Pod integrovanou doskou sú kontakty z motorov a hláv. Tu môžete vidieť aj takmer neviditeľnú technickú dieru (dychový otvor), ktorý vyrovnáva tlak vnútri a zvnútra hermetickej zóny jednotky a ničí mýtus, že vo vnútri pevného disku je vákuum. Vnútorná oblasť je pokrytá špeciálnym filtrom, ktorý neprepúšťa prach a vlhkosť priamo do pevného disku.

HDD hermetický blokový povrch

Interná HDA

Pod krytom hermetického bloku, čo je obvyklá kovová vrstva a gumové tesnenie, ktoré ho chráni pred vlhkosťou a prachom, sú magnetické disky.

Obal HDD HD

Môžu sa tiež nazývať palacinky alebo platne . Disky sú zvyčajne vyrobené zo skla alebo hliníka, ktoré boli predbežne leštené. Potom sú pokryté niekoľkými vrstvami rôznych látok, medzi ktorými je aj feromagnet - vďaka nemu je možné zaznamenávať a ukladať informácie na pevný disk. Klapky alebo oddeľovače sú umiestnené medzi doskami a nad najvyššou palacinkou. Vyrovnávajú prúdenie vzduchu a znižujú akustický šum. Zvyčajne vyrobené z plastu alebo hliníka.

Interiér hermetického bloku v HDD

Oddeľovacie platne, ktoré boli vyrobené z hliníka, robia lepšie úlohu pri znižovaní teploty vzduchu vo vnútri hermetickej zóny.

Separátory a palacinky pri približovaní k HDD

Magnetický blok hlavy

Na koncoch držiakov umiestnených v bloku magnetických hláv (Head Stack Assembly, HSA) sú umiestnené čítacie a zapisovacie hlavy. Keď je vreteno zastavené, mali by byť v prípravnej oblasti - to je miesto, kde sú hlavy pracovného pevného disku umiestnené v čase, keď hriadeľ nefunguje. V niektorých pevných diskoch dochádza k parkovaniu na plastových prípravných plochách, ktoré sa nachádzajú mimo dosky.

Pripravte oblasť na HDD

Pre normálnu prevádzku pevného disku je čo najčistejšie a obsahuje minimálne cudzie častice. Časom sa v akumulátore vytvárajú mikročastice mazadla a kovu. Na ich výstupy sú HDD vybavené recirkulačnými filtrami , ktoré neustále zbierajú a zadržiavajú veľmi malé častice látok. Sú inštalované v dráhe prúdenia vzduchu, ktoré sú vytvorené v dôsledku otáčania dosiek.

HDD cirkulačný filter

V NZHMD inštalujte neodymové magnety, ktoré môžu prilákať a udržať hmotnosť, ktorá môže byť 1300 krát väčšia než jej vlastná. Účelom týchto magnetov v HDD je obmedziť pohyb hlavíc tým, že ich držíte na plastových alebo hliníkových placky.

Neodymové magnety v pevnom disku

Ďalšou časťou jednotky s magnetickou hlavou je hlasová cievka. Spolu s magnetmi tvorí pohon BMG , ktorý spolu s BMG tvorí pohon (pohon) - zariadenie, ktoré poháňa hlavy. Ochranný mechanizmus pre toto zariadenie sa nazýva západka (západka pohonu). Oslobodzuje BMG hneď, ako vreteno zachytí dostatočný počet otáčok. V procese uvoľňovania bol zahrnutý tlak prúdenia vzduchu. Zvierka zabraňuje pohybu hlavy v preparatívnom stave.

Cievka a západka pevného disku

Pod BMG bude presné ložisko. Zachováva hladkosť a presnosť tohto zariadenia. Tam je tiež zložka vyrobená z hliníkovej zliatiny, ktorá sa nazýva lúč . Na jej konci sú na pružinovom zavesení hlavy umiestnené. Flexibilný kábel (Flexibilný tlačený obvod, FPC) vedie od rukoväte k kontaktnej doske, ktorá je pripojená k doske s elektronikou.

Kohútik, ložisko, flexibilný kábel V pevnom disku

Tu je cievka, ktorá je pripojená k káblu:

Cievka pripojená k káblu v pevnom disku

Tu vidíte ložisko:

Ložisko HDD

Tu sú kontakty BMG:

Kontakty BMG v HDD

Tesnenie pomáha zaistiť tesné uchopenie. Z tohto dôvodu vzduch vstupuje do jednotky s diskami a hlavami iba cez otvor, ktorý vyrovnáva tlak. Kontakty tohto disku sú pokryté najjemnejším zlacením, čo zlepšuje vodivosť.

Tesnenie HDD

Typická zostava konzoly:

Klasický dizajnový rocker v pevnom disku

Na konci jarnej pružiny sú malé časti - posúvače (posuvníky). Pomáhajú čítať a zapisovať údaje zdvíhaním hlavy nad doskami. V moderných pohonoch pracujú hlavy vo vzdialenosti 5 - 10 nm od povrchu kovových palaciniek. Prvky informácií o čítaní a písaní sú umiestnené na úplných koncoch jazdcov. Sú tak malé, že ich možno pozorovať len pomocou mikroskopu.

Posúvač HDD

Tieto časti nie sú úplne ploché, pretože majú na sebe aerodynamické drážky, ktoré slúžia na stabilizáciu výšky letu posúvača. Vzduch pod ňou vytvára vankúš (vzduchový nosník, ABS), ktorý udržiava let rovnobežný s povrchom taniera.

Prvky písania a čítania na posuvnom ovládači v pevnom disku

Predzosilňovač je čip, ktorý je zodpovedný za ovládanie hláv a zosilnenie signálu z nich alebo z nich. Je umiestnený priamo v BMG, pretože signál generovaný hlavami nemá dostatočný výkon (asi 1 GHz). Bez zosilňovača v uzavretej zóne by sa jednoducho rozptýlila na ceste k integrovanému obvodu.

Predzosilňovač HDD

Z tohto prístroja je viac dráh smerom k hlavám ako do hermetickej zóny. Vysvetľuje to skutočnosť, že pevný disk môže v určitom čase interagovať iba s jedným z nich. Mikroprocesor pošle požiadavky na predzosilňovač tak, aby vybral hlavu, ktorú potrebuje. Z disku na každý z nich je niekoľko skladieb. Sú zodpovední za uzemnenie, čítanie a písanie, riadenie miniatúrnych pohonov, prácu so špeciálnym magnetickým zariadením, ktoré ovláda posuvný ovládač, čo umožňuje zvýšiť presnosť umiestnenia hláv. Jeden z nich by mal viesť k ohrievaču, ktorý reguluje výšku letu. Táto konštrukcia funguje takto: teplo sa prenáša z ohrievača na zavesenie, ktoré spája posúvač a výkyvnú páku. Suspenzia je vytvorená zo zliatin, ktoré majú rôzne expanzné parametre od prichádzajúceho tepla. Keď teplota stúpa, ohýba sa smerom k doske, čím sa znižuje vzdialenosť od hlavy k hlave. Pri znížení množstva tepla sa vyskytuje opačný efekt - hlava sa pohybuje od palačier.

Takto vyzerá horný oddeľovač:

Špičkový splitter v pevnom disku

Táto fotografia obsahuje zapečatenú oblasť bez hlavnej jednotky a horného oddeľovača. Môžete si tiež všimnúť spodný magnet a upínací krúžok (svorka platne):

Uzavretá zóna bez krytu v pevnom disku

Tento krúžok obsahuje dohromady bloky palacinky, ktoré zabraňujú akémukoľvek vzájomnému pohybu:

Tlakový krúžok HDD

Samotné dosky sú navlečené na náboji vretena:

HDD palacinky navlečené na vretene

Ale čo je pod hornou doskou:

Rozdeľovacie krúžky na HDD

Ako vidíte, priestor pre hlavy je vytvorený pomocou špeciálnych deliacich krúžkov (distančných krúžkov). Jedná sa o veľmi presné časti, ktoré sú vyrobené z nemagnetických zliatin alebo polymérov:

Rozdeľovací krúžok zblízka

V spodnej časti HDA je priestor na vyrovnávanie tlaku umiestnený priamo pod vzduchovým filtrom. Vzduch, ktorý je mimo uzatvorenej jednotky, obsahuje samozrejme prachové častice. Na vyriešenie tohto problému je nainštalovaný viacvrstvový filter, ktorý je omnoho silnejší ako ten rovnaký kruhový filter. Niekedy nájdete stopy silikátového gélu, ktorý by mal absorbovať všetku vlhkosť:

Miesto na vyrovnanie tlaku na HDD

záver

Tento článok poskytuje podrobný opis vnútorného pevného disku. Dúfame, že tento materiál bol pre vás zaujímavý a pomohol sa naučiť veľa nových vecí z oblasti počítačového vybavenia.