6. Жёсткие диски

6.1. Устройство жёсткого диска

Жёсткий диск представляет собой жёсткую плотно закрытую (но не герметичную) металлическую коробку, в которой размещены от 1 до 5-ти круглых пластин, которые крепятся на оси – шпинделе, вращающейся с высокой скоростью (5400- 15000 об/мин) с помощью электродвигателя, который расположен внутри той же коробки. Пластины (platters) обычно изготавливаются из алюминия, но некоторые фирмы используют стекло, пластик или керамику, менее подверженные температурным расширениям и имеющие необходимую жёсткость при вращении. На каждую пластину с обеих сторон нанесено специальное магнитное покрытие. Обычно на пластины жёсткого диска напыляют железо, кобальт или никель. Эти химические элементы обладают высокими магнитными свойствами. Запись/считывание информации на жёстких дисках осуществляется с помощью магнитных головок, которые имеют очень малую массу и при вращении диска поднимаются над его поверхностью на воздушной подушке, создаваемой аэродинамикой диска и формой магнитной головки.

Принцип записи информации на жёсткий диск в общих чертах схож с тем, как ведётся запись на магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, которая индуцирует магнитное поле, воздействующее на диск. Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей произвольной (спонтанной) намагниченности, каждую из которых можно образно представить как группу маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Эти мельчайшие магнитные частицы-стрелки, каждая размером всего 7-9 нм, называются зёрнами. Малые области магнитной поверхности диска, каждую из которых намагничивают отдельно, называют домен. В каждом домене содержится примерно 70-100 зёрен. Под воздействием внешнего магнитного поля от магнитных головок собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением этого внешнего поля. После прекращения внешнего магнитного воздействия на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким способом сохраняется записанная на диск информация. При чтении данных с диска, участки остаточной намагниченности, расположенные при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности.

Магнитные головки перемещаются вдоль вращающейся пластины от края к её центру с помощью линейного двигателя, устроенного наподобие катушки динамика, что обеспечивает быстроту срабатывания. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Выполнив запись/чтение на одной дорожке, магнитные головки перемещаются на другую дорожку. Совокупность дорожек, расположенных одна под другой на всех пластинах диска, называют цилиндром.

К корпусу жёсткого диска обычно крепится печатная плата с электронной схемой, обеспечивающей работу диска. К жёсткому диску обычно прикреплены два кабеля: кабель питания и интерфейсный кабель, по которому передаются данные и команды от компьютера к жёсткому диску.