Що таке жорсткий диск або вінчестер?

2. Як працює жорсткий диск?

При включенні комп'ютера блок управління подає харчування на привід з магнітними дисками і чекає поки останній не вийде на задану частоту обертання. Як тільки це відбувається комп'ютер отримує сигнал про готовність HDD. Далі йде запит інформації. У справу вступає блок позиціонування, який задає потрібне положення актуатора. Дані зчитуються і потрапляють в інтерфейсний блок, а від туди в оперативну пам'ять .

Раніше актуатори стосувалися магнітних дисків. Зі збільшенням швидкості останніх треба було інша технологія. При цьому актуатор ширяв над магнітною поверхнею і стосувався в певному місці диска. Технологія пішла далі, швидкості обертання пластин виросли і блок з актуаторами стали паркувати поза пластин. Тобто актуатори знаходяться поруч з пластинами поки не досягне встановленої швидкість обертання магнітних дисків.

Завдяки високій швидкості обертання дисків створюється повітряний потік, який піднімає головку актуатора над поверхнею. Цей же повітряний потік здуває з поверхні потрапили всередину пилинки на спеціальний фільтр в корпусі. Так само в корпусі є адсорбент для видалення залишків вологи.

У сучасних жорстких дисках відстань між зчитує головкою і поверхнею магнітної платини <10 нм. Завдяки тому, що зчитують головки ніколи не стосуються магнітних пластин відсутнє тертя і продовжується термін життя HDD.

Кожна магнітна пластина розділена на кільцеві доріжки шириною близько 60 нм. Останні в свою чергу поділені на кластери. Зазвичай кластер дорівнює 4 КБ. Кожен біт інформації являє собою майданчик на доріжці, яка може бути намагнічена -1 чи ні -0. Ці майданчики так само називаються доменами. Чим менше розмір цього майданчика, тим більше інформації поміститься на доріжці і більш ємний вийде жорсткий диск. На початку розвитку застосовувалася поздовжній запис. Майданчик розташовувалася уздовж доріжки. Надалі цю технологію замінила перпендикулярна запис, що дозволило збільшити щільність даних і в свою чергу збільшити ємності HDD.

Сукупність доріжок рівновіддалених від центру обертання двигуна називається циліндром.

До того як жорсткі диски перетнули межу ємності в 500 MB вистачало системи позиціонування CHS (cylinder-head-sector циліндр-голівка-сектор). Зі збільшенням обсягу в 1994 році була прийнята лінійна система позиціонування LBA (linear block addressing). У випадку з CHS жорсткий диск був прозорий для операційних систем, Із застосуванням же лінійної адресації система звертається до потрібного сектору жорсткого диска, а вже блок управління HDD розбирається де знаходиться фізично цей сектор.

Блок позиціонування актуатора. Приводиться в рух за допомогою соленоїдного двигуна. Останній складається з статора і котушки. Статор складається з одного або двох постійних, сильних неодімових магнітів. Точне позиціонування кронштейна з головками відбувається шляхом подачі напруги певної сили на котушку (малюнок взятий з http://www.3dnews.ru/editorial/640707)

Від сили магнітів залежить швидкість позиціонування головок і отже - час доступу до інформації. Останнє в жорстких дисках варіюється в межах від 3 до 12 мс. Чим час менше, тим швидше і дорожче жорсткий диск. У компанії WD є три серії жорсткий дисків : Зелена, синя і чорна. У зеленій застосовується один неодимовий магніт і швидкість обертання шпинделя 5400 об / хв. За рахунок цього виходить досить скромна продуктивність, зате пристойна економічність і низьке енергоспоживання. У синіх дисків застосовується такий же магніт і швидкість обертання піднімається до 7200 об / хв. За швидкісними характеристиками він займає проміжне положення між зеленими і чорними HDD. У чорних ж застосовуються два магніти і швидкість в 7200 об / хв. Це дозволяє домогтися максимальної швидкодії. Ще вище підняти швидкодію можна підвищивши швидкість обертання двигуна з магнітними пластинами до 10000 або 15000 об / хв. Ці диски мають мінімальним часом доступу до інформації та застосовуються в основному в серверах. твердотільні диски зі швидкістю доступу <1 мс поки залишаються поза конкуренцією.

Жорсткі диски при роботі виробляють два види шуму. Від швидкообертаючих магнітних дисків і від удару блоку з головками об обмежувач. Останній виникає при поверненні блоку з головками в паркувальну позицію. Для зменшення цього удару виробники ставлять гумові підкладки, але іноді і це не рятує, особливо в спритних дисках. Існує два шляхи зниження шуму від HDD. Перший зробити амортизуючі кріплення в корпусі ПК. Про це детальніше можна прочитати тут . Шлях другий - використовувати технологію AAM, про яку написав докладніше тут .

3. Виробництво і виробники жорстких дисків

На початку було близько 70 виробників HDD. Завдяки конкуренції їх залишилося всього три. Це Toshiba, Seagate і WD. На схемі нижче ви можете подивитися в будь року відбувалися поглинання

Виробництво. У механічному цеху з алюмінієвої болванки циліндричної форми нарізаються заготовки. Потім заготівлях надається потрібна форма можливо навіть на токарних верстатах. Після заготівлі надходять в полірувальний цех де поверхні поліруються до потрібного рівня. Потім відбувається контроль і заготовки йдуть в цех нанесення магнітного покриття. Після знову відбувається контроль. Потім відбувається збірка жорсткого диска і низькорівневе форматування . При цьому процесі магнітні пластини розбиваються на доріжки і перевіряються на биті або не читані сектора. Останні відразу позначаються щоб виключити в них запис інформації. На кожній доріжці є певний резерв секторів. Саме з цього резерву відбувається заміна виявлених при роботі збійних ділянок.

Окремо необхідно сказати про виробництво головок для читання і запису інформації. У сучасних жорстких дисках кожен актуатор складається з двох головок, для читання і для запису. Складність виробництва головок порівнянна зі складністю виробництва процесорів , Так само використовується фотолітографія. Пристрої головок становить виробничу таємницю.

висновок

У статті ми торкнулися трошки історії привівши картинку першого жорсткого диска випущеного в 1956 році. Сказали можливу причину називання накопичувачів на магнітних жорстких диска коротким словом - гвинт. Потім розглянули склад жорсткого диска, то що ховається всередині його корпусу. Постаралися приділити увагу кожному блоку окремо. Розглянули роботу жорсткого диска. В кінці розібралися з виробниками і самим виробництвом HDD. Сподіваюся ви разом зі мною просунулися в темі HDD.

зараз з'явилися твердотільні накопичувачі - SSD і були деякі висловлювання, з приводу того що вони скоро замінять HDD. Мені самому ця думка здавалася справедливою, так як швидкості практично на порядок вище, немає механічної складової, відповідно стійкість до зовнішніх впливів колосальна. А це важливо для ноутбуків , нетбуків і іншої портативної техніки.

Дякую, що поділилися статтею в соціальних мережах. Всього Вам Доброго!

З повагою, Антон Дяченко

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.