От какво се състои твърдият диск?
Твърд диск, твърд диск - всичко това са имената на едно добре известно устройство за съхранение. В този материал ще ви разкажем за техническата база на тези задвижвания, за това как може да се съхранява информация за тях и за други технически нюанси и принципи на работа.
съдържание
Устройство с твърд диск
Въз основа на пълното име на това устройство за съхранение - твърд диск (HDD) - можете лесно да разберете какво стои в основата на неговата работа. Поради ниската си цена и издръжливост, тези носители за съхранение се инсталират на различни компютри: персонални компютри, лаптопи, сървъри, таблети и т.н. Характерна особеност на твърдия диск е способността да се съхраняват огромни количества данни, но притежаващи много малки размери. По-долу описваме вътрешната му структура, принципите на работа и други особености. Нека да започнем!
Електронен панел и електроника
Зелените листове от стъклопласт и мед, заедно с конектори за свързване на захранването и SATA гнездо, се наричат печатна платка (PCB). Тази интегрална схема се използва за синхронизиране на диска с компютър и насочване на всички процеси в харддиска. Черното алуминиево тяло и това, което е вътре в него, се нарича запечатано устройство (главата и събранието на диска, HDA).
В центъра на интегралната схема е голям чип - това е микроконтролер (Micro Controller Unit, MCU). В днешните твърди дискове микропроцесорът съдържа два компонента: централния изчислителен блок (Central Processor Unit, CPU), който прави всички изчисления и канала за четене и запис , специално устройство, което преобразува аналогов сигнал от главата в дискретно, когато е зает с четене и обратно цифров към аналогов докато записвате. Микропроцесорът има входно / изходни портове , с които управлява другите елементи, разположени на дъската, и осъществява обмена на информация чрез SATA връзка.
Другият чип, който се намира на диаграмата, е DDR SDRAM памет (чип с памет). Нейният номер определя обема на кеша на твърдия диск. Този чип е разделен на паметта на фърмуера, частично съдържащ се във флаш устройството, и на буфера, необходим на процесора, за да се заредят фърмуерните модули.
Третият чип се нарича контролер на гласовата бобина (VCM контролер). Управлява допълнителни захранващи устройства, които се намират на борда. Те се захранват от микропроцесор и превключвател, съдържащ се в запечатано устройство. Този контролер изисква повече енергия от другите компоненти на дъската, тъй като той е отговорен за въртенето на шпиндела и движението на главите. Сърцевината на превключвателя на превключвателя може да работи при загряване до 100 ° C! Когато HDD се захранва, микроконтролерът разтоварва съдържанието на флаш паметта в паметта и започва да изпълнява инструкциите в нея. Ако кодът не успее да се зареди правилно, HDD дори няма да може да започне популяризацията. Също така флаш паметта може да бъде вградена в микроконтролера и да не се съдържа на борда.
Сензорът за удар, разположен на диаграмата, определя нивото на треперене. Ако счита, че неговата интензивност е опасна, ще бъде изпратен сигнал до контролера на двигателя и главния контролер, след което той веднага ще паркира главите или ще спре завъртането на HDD. На теория този механизъм е предназначен да защити твърдия диск от различни механични повреди, но на практика той не работи добре с него. Поради това не е необходимо да изпускате твърдия диск, защото това може да доведе до неадекватна работа на вибрационния сензор, което може да доведе до пълната неспособност на устройството. Някои твърди дискове имат сензори, които са свръхчувствителни към вибрациите и реагират на най-малката проява на вибрации. Данните, получени от VCM, помагат при регулирането на движението на главите, така че дисковете са оборудвани с поне два такива сензора.
Друго устройство, предназначено за защита на твърдия диск, е преобразувателят на преходни напрежения (TVS), предназначен да предотврати евентуална повреда в случай на пренапрежение на захранването. В една схема може да има няколко такива ограничители.
Повърхността на HDA
Под интегрираната платка има контакти от двигатели и глави. Тук можете да видите и почти невидима техническа дупка (дупка), която изравнява налягането вътре и извън херметичната зона на устройството, унищожавайки мита, че във вътрешността на твърдия диск има вакуум. Вътрешната му площ е покрита със специален филтър, който не пропуска прах и влага директно в твърдия диск.
Вътрешно HDA
Под капака на херметичния блок, който е обикновен метален слой и гумено уплътнение, което го предпазва от влага и прах, има магнитни дискове.
Те могат да се наричат и палачинки или чинийки . Дисковете обикновено се изработват от стъкло или алуминий, които са предварително полирани. След това те са покрити с няколко слоя от различни вещества, сред които има и феромагнит - благодарение на него е възможно да записвате и съхранявате информация на твърд диск. Клапи или сепаратори се намират между плочите и над най-горната палачинка. Те изравняват въздушния поток и намаляват акустичния шум. Обикновено от пластмаса или алуминий.
Сепараторните плочи, които са изработени от алуминий, по-добре да понижават температурата на въздуха в херметичната зона.
Магнитна глава блок
В краищата на скобите, разположени в блока с магнитни глави (Head Stack Assembly, HSA), се намират глави за четене / запис. Когато спирачът е спрян, те трябва да са в подготвителната зона - това е мястото, където главите на работния твърд диск се намират в момента, когато валът не работи. В някои твърди дискове има паркинг на пластмасови подготвителни зони, които се намират извън плочите.
За нормална работа на твърдия диск се изисква възможно най-чист, съдържащ минимум чужди частици. С течение на времето в акумулатора се образуват микрочастици смазващо вещество и метал. За да бъдат изведени, твърдите дискове са оборудвани с филтри за рециркулация , които постоянно събират и задържат много малки частици от вещества. Те са инсталирани по пътя на въздушния поток, които се образуват благодарение на въртенето на плочите.
В NZHMD инсталирайте неодимови магнити, които могат да привличат и задържат тегло, което може да бъде 1300 пъти по-голямо от своето. Целта на тези магнити в твърдия диск е да ограничат движението на главите, като ги държат върху пластмасови или алуминиеви палачинки.
Друга част от магнитното главно устройство е гласова намотка. Заедно с магнитите образува задвижващото устройство BMG , което заедно с BMG представлява задвижката (задвижващо устройство) - устройство, което придвижва главите. Защитният механизъм за това устройство се нарича заключване (задвижващо устройство). Освобождава BMG веднага, щом вретеното вдигне достатъчно обороти. В процеса на освобождаване се включва налягането на въздушния поток. Скобата предотвратява всяко движение на главите в подготвителното състояние.
Под BMG ще има прецизен лагер. Поддържа гладкостта и точността на това устройство. Съществува и компонент, изработен от алуминиева сплав, която се нарича греда . На края, на пружинно окачване, са разположени главите. Гъвкав кабел (Flexible Printed Circuit, FPC) води от ролковото рамо до контактната подложка, която е свързана към платката за електроника.
Тук е намотка, която е свързана към кабела:
Тук можете да видите лагера:
Ето контактите на BMG:
Уплътнението спомага за осигуряване на здраво захващане. Поради това въздухът влиза в уреда с дискове и глави само през отвор, който изравнява налягането. Контактите на този диск са покрити с най-доброто позлатяване, което подобрява проводимостта.
Типичен монтажен възел:
В края на пружинните окачвания са малки части - плъзгачи (плъзгачи). Те помагат да се четат и записват данни чрез повдигане на главата над плочите. В съвременните дискове главите работят на разстояние от 5-10 nm от повърхността на металните палачинки. Елементите на информацията за четене и запис се намират в самите краища на плъзгачите. Те са толкова малки, че могат да се видят само с помощта на микроскоп.
Тези части не са напълно плоски, тъй като имат сами аеродинамични канали, които служат за стабилизиране на височината на полета на плъзгача. Въздухът под него създава възглавница (Air Bearing Surface, ABS), която поддържа полет, успореден на повърхността на плочата.
Предварително усилвател е чип, който е отговорен за контрола на главите и усилването на сигнала към тях или към тях. Той се намира директно в BMG, тъй като сигналът, генериран от главите, е с недостатъчна мощност (около 1 GHz). Без усилвател в запечатана зона, той просто ще се разсее по пътя към интегралната схема.
От това устройство има повече песни към главите, отколкото към херметичната зона. Това се обяснява с факта, че твърдият диск може да взаимодейства само с един от тях в даден момент от времето. Микропроцесорът изпраща искания към предусилвателя, така че да избира главата, от която се нуждае. От диска до всеки от тях има няколко песни. Те са отговорни за заземяването, четенето и писането, управлението на миниатюрни задвижвания, работа със специално магнитно оборудване, което може да контролира плъзгача, което позволява да се увеличи точността на местоположението на главите. Един от тях трябва да доведе до нагревател, който регулира височината на полета си. Тази конструкция работи по следния начин: топлината се прехвърля от нагревателя към окачването, което свързва плъзгача и ролковото рамо. Суспензията е създадена от сплави, които имат различни параметри на разширение от входящата топлина. Когато температурата се повиши, тя се огъва към плочата, като по този начин намалява разстоянието от нея до главата. Когато се намалява количеството топлина, се случва обратният ефект - главата се отдалечава от палачинката.
Ето как изглежда горният разделител:
Тази снимка съдържа запечатана зона без главата и горния сепаратор. Можете също така да забележите долния магнит и пръстена за захващане (скоба за табла):
Този пръстен съдържа блокове от палачинки заедно, предотвратяващи всяко движение един спрямо друг:
Самите пластини са нанизани на шпинделна глава:
Но това, което е под горната плоча:
Както виждате, пространството за главите се създава с помощта на специални разделителни пръстени (пръстени с разделители). Това са части с висока точност, произведени от немагнитни сплави или полимери:
В долната част на HDA има пространство за изравняване на налягането, разположено непосредствено под въздушния филтър. Въздухът, който е извън запечатания модул, разбира се, съдържа прахови частици. За да се реши този проблем, е инсталиран многослоен филтър, който е много по-дебел от същия кръгъл филтър. Понякога можете да намерите следи от силикатен гел върху него, който трябва да абсорбира цялата влага:
заключение
Тази статия предоставя подробно описание на вътрешния твърд диск. Надяваме се, че този материал ви интересува и ви помага да научите много нови неща от областта на компютърното оборудване.