Устройство современного жёсткого диска
Современные жёсткие диски, несмотря на кажущуюся простоту устройства, можно смело отнести в высокотехнологичным устройствам и тому есть несколько причин, например наличие высокоточной механики, работающей под управлением очень сложного программного обеспечения.
Большинство современных пользователей персональных компьютеров и ноутбуков даже не подозревает, как устроен жёсткий диск и потому зачастую совершают ряд очень распространённых ошибок, приводящих к выходу из строя накопителя.
Современный жёсткий диск по большому счёту состоит из двух компонентов - гермозоны (гермоблока) и платы управления (электроники). В свою очередь, каждый из этих компонентов состоит из множества других, более мелких, зачастую даже узкоспециализированных. Рассмотрим каждый из компонентов по отдельности:
Плата управления - электроника жёсткого диска
Плата управления жёсткого диска - узкоспециализированный компьютер, назначением которого является обмен информацией с материнской платой компьютера и управлением внутренних процессор, происходящих в жёстком диске.
Рассмотрим назначение наиболее важных элементов платы управления. Самая крупная микросхема на плате - центральный процессор. Не заблуждайтесь, это далеко не такой же процессор, как скажем в наших домашних компьютерах или ноутбуках. Это специализированный, цифро-аналоговый процессор, который занимается обработкой как цифровой информации, поступающей с компьютера, так и аналоговой информации, поступающей с блока магнитных голов. По некоторым характеристикам такие специализированные процессоры могут превосходить Intel Core I7, даже не смотря на меньшую тактовую частоту.
Вторым важным компонентом (правее процессора) является микросхема DRAM - это ничто иное как кэш память жёсткого диска. Почему она нужна, я объяснять не буду, так как не расскажу ничего нового, скажу лишь, что её назначение мало чем отличается от кэша центральных процессоров наших компьютеров.
Третьим важным компонентом является драйвер двигателя (на фотографии третья по размеру микросхема, чуть правее микросхемы памяти). Назначение данной микросхемы определяет её название - запуск и остановка шпиндельного двигателя, контроль его оборотов, управление сервоприводом и у некоторых дисков, формирование напряжения питания некоторых компонентов и узлов.
Есть ещё один очень важный компонент на плате управления - ПЗУ в данном случае она расположена чуть ниже микросхемы DRAM (чёрная, по 4 ножки с каждой из двух сторон). В этой микросхеме находится базовая программа и стартовая адаптивная информация, необходимая для успешного запуска и инициализации жёсткого диска. Основной же программный код находится на магнитных пластинах носителя в так называемой служебной зоне. В последнее время, на самых современных жёстких дисках такая микросхема отсутствует, её содержимое теперь находится в процессоре жёсткого диска и жёстко связано с содержимым служебной информации, иными словами это делает невозможным ремонт жёсткого диска методом замены платы управления.
Гермозона - гермоблок жёсткого диска
Гермоблок жёсткого диска - высокоточное устройство, в котором взаимодействую несколько очень важных компонентов. Данное устройство состоит из следующих компонентов - шпиндельного двигателя, пакета магнитных пластин, блока магнитных голов, находящихся на гибких подвесах, сервопривода, постоянного магнита и коммутатора - предусилителя.
Рассмотрим назначение каждого компонента по отдельности:
1. Шпиндельный двигатель - это устройство, состоящее из двух компонентов - двигателя, сделанного на жидкостных подшипниках и шпинделя, к которому крепятся магнитные пластины. Скорость вращения шпинделя у современных жёстких дисков составляет 5400, 5900, 7200, 10000 и 15000 тысяч оборотов в минуту. Скорость вращения напрямую влияет на некоторые аспекты производительности накопителя.
2. Пакет магнитных пластин - это то самое место, на котором хранится наша ценная информация. Магнитные пластины современных жёстких дисков изготавливают из специальных биметаллических сплавов, обладающих очень маленьким коэффициентом температурного расширения с нанесением специализированного магнитного покрытия. Некоторые производители жёстких дисков в качестве основы используют стекло с напылением магнитного слоя. К основным характеристикам магнитных пластин можно отнести плотность хранения данных и чем выше она, тем более производительным будет жёсткий диск. У некоторых моделей жёстких дисков производители специально занижают плотность, тем самым уменьшая объём жёсткого диска. Делается это для уменьшения количества брака, неизбежно возникающего в результате производства. Поэтому, например, жёсткие диски Seagate 7200.12 ёмкостью 500Gb и 160Gb будут иметь разную производительность, естественно не в пользу младшего собрата.
3. Поворотная рамка сервопривода (позиционера) и постоянный магнит образую так называемый сервопривод. Это устройство занимается тем, что перемещает магнитные головки по поверхности магнитных пластин.
4. Блок магнитных голов. Прямым назначением данного устройства является чтение и запись информации. На устройство блока магнитных голов необходимо обратить особое внимание. Размер каждой головки меньше спичечной и это при том, что каждая из головок состоит из "канала чтения" и "канала записи". Переключением режимов чтения, записи, а так же выбором активной головки занимается специализированная микросхема, именуемая "коммутатор - предусилитель". Ещё одним немаловажным моментов является то, что у современных жёстких дисков головки "плавают" над поверхностью пластин на расстоянии несколько нанометров, а у самых современных, сделанных по технологии перпендикулярной записи ещё и могут изменять расстояние до магнитной пластины. Такие маленькие расстояния к сожалению очень пагубно сказываются на удароустойчивости современных жёстких дисков. В результате падения, либо сильной тряски магнитные головки могут задеть поверхность магнитных пластин и тогда происходит либо прилипание голов к пластине, либо обрыв магнитных голов, либо просто их повреждение. В некоторых случаях повреждаются и пластины - остаются царапины, которые нельзя отполировать, отшлифовать, программно обойти и т.д. К сидению !!! Подвесы, на которых находятся магнитные головки гибкие и во время работы головки "плавают" только за счёт воздушного потока, создаваемого вращением пластин !!! По этому будьте осторожны при работе с ноутбуком либо портативным жёстким дисков !!!