Анатомия жесткого диска

Времена идут, и все меняется. Немало изменений претерпели в течение своей эволюции и дисковые накопители. Одно из первых устройств, которых с натяжкой можно назвать гордым словом "винчестер", было выпущено компанией IBM - оно состояло из нескольких отдельных блоков, а по размерам превосходило современный настольный ПК! К счастью, прогресс не стоит на месте - сегодня жесткие диски легко умещаются на ладони. А вот внутреннее устройство приводов со времен "программистов в белых халатах" стало гораздо сложнее - и механическая, и электронная части теперь представляют собой маленькое чудо техники. И все же, давайте попробуем разобраться, выяснив для начала, где хранится сама информация.

Крутится, вертится... диск магнитный

Итак, информация, записанная на винчестер, хранится на специальном магнитном диске. Почему именно на диске, а не, скажем, на ленте, как в магнитофоне? Во-первых, магнитный диск обеспечивает несоизмеримо большую плотность записи, благодаря особенностям его покрытия. Он представляет собой пластину из алюминия, керамики или стекла, на которую нанесен слоем высококачественного ферромагнетика. В первых моделях использовали покрытия на основе окислов железа и бариевых ферритов - теперь предпочтение все чаще отдают окиси хрома или металлическим пленочным покрытиям. Они позволяют достичь более высокую плотности записи и увеличить прочность поверхности. Последний параметр особенно важен для винчестеров переносных компьютеров, где велика вероятность ударов. Вторая причина, по которой отдают предпочтение дискам, а не ленте, связана с простотой поиска информации. Ведь чтобы добраться от начала до конца дорожки в кассете, необходимо ее всю перемотать, тогда как на диске достаточно перейти от его края к центру. Надежность хранения данных - тоже немаловажный параметр: жесткий диск легче защитить от повреждений, нежели ленту.

Наконец, самый главный аргумент в пользу дисков - это скорость обмена данными - "раскрутить" ленту до тех скоростей, с которыми работают винчестеры, едва ли представляется возможным. Заметим, что, в зависимости от модели привода, скорость вращения двигателя может составлять 3600, 4500, 5400, 7200 и более об/мин (у токарного станка и то меньше! ).

Диски, которых обычно бывает от одного до трех, и редко - больше, собраны в так называемый дисковый пакет, насаженный на ось - шпиндель, под которым (или прямо внутри него) находится двигатель, создающий вращающееся магнитное поле. Это достигается размещением по окружности двигателя нескольких обмоток, через которые при помощи специальной схемы по очереди пропускается ток. На самом шпинделе закреплен постоянный магнит, который под действием этого поля тоже начинает вращаться, раскручивая дисковый пакет.

Особое место занимает борьба с трением - от этого напрямую зависят долговечность и надежность всей системы в целом. Кроме того, трение ведет к нежелательному разогреву: во-первых, при изменении температуры меняются размеры деталей, что может нарушить их точную подгонку, во-вторых, колебания температурного режима негативно влияют на работу электронных компонент.

В отличие от дискет и старых винчестеров, диски которых в процессе изготовления только покрывались магнитным материалом и поставлялись "чистыми", без какой-либо записанной информации, диски современных винчестеров проходят первичную, или низкоуровневую, разметку (Low Level Formatting) на специальном высокоточном технологическом стенде. В ходе этого процесса на диски записываются служебные метки (так называемая сервоинформация), а также формируются привычные дорожки и секторы. Таким образом, когда-то новый винчестер нужно было "форматировать на низком уровне", то сейчас этого делать не то, чтобы не нужно - это просто невозможно без специального оборудования, и различные "программы низкоуровневого форматирования" чаще всего просто обнуляют секторы, хотя порой могут и необратимо испортить саму служебную разметку.