HDD, қатты диск, қатты диск - мұның бәрі белгілі мәліметтерді сақтау құрылғысының аттары. Бұл материалда біз осындай дискілердің техникалық негіздері туралы, оларда ақпаратты қалай сақтауға болатындығы және басқа да техникалық нюанстар мен жұмыс принциптері туралы айтып береміз.
Қатты диск құрылғысы
Осы сақтау құрылғысының толық атауына негізделген - қатты диск жетегі (HDD) - сіз оның жұмысының негізінде не жатқанын оңай түсінуге болады. Олардың арзандығы мен ұзақ мерзімділігіне байланысты бұл сақтау құралдары әртүрлі компьютерлерге орнатылады: компьютерлер, ноутбуктер, серверлер, планшеттер және т.б. HDD-дің айрықша ерекшелігі - өте үлкен емес көлемде деректерді сақтау мүмкіндігі. Төменде біз оның ішкі құрылымы, жұмыс принциптері және басқа да ерекшеліктері туралы сөйлесетін боламыз. Бастайық!
Гермоблок және электроника тақтасы
Ондағы жасыл шыны талшықты және мыс жолдар, қуат көзі мен SATA ұясын қосатын коннекторлармен бірге аталады. басқару тақтасы (Баспа схемасы, ПХД). Бұл интегралды схема дискіні компьютермен синхрондауға және HDD ішіндегі барлық процестерді басқаруға қызмет етеді. Қара алюминий корпусы және ішіндегісі деп аталады герметикалық қондырғы (Бас және дискілерді жинау, HDA).
Интегралды схеманың ортасында үлкен чип орналасқан - бұл микроконтроллер (Микро контроллер бөлімі, MCU). Қазіргі HDD-де микропроцессор екі компоненттен тұрады: орталық есептеу блогы (Орталық процессорлар бөлімі, процессор), ол барлық есептеулермен айналысады, және арна оқу және жазу - оқу кезінде бос уақытта аналогтық сигналды дискретті сигналға түрлендіретін арнайы құрылғы және керісінше - жазу кезінде цифрлық аналогқа. Микропроцессор бар кіріс / шығыс порттарыоның көмегімен бортта қалған элементтерді басқарады және SATA байланысы арқылы ақпарат алмасады.
Электр тізбегінде орналасқан тағы бір чип DDR SDRAM (жад микросхемасы). Оның мөлшері қатты дискідегі кэш көлемін анықтайды. Бұл чип микробағдарлама жадына, ішінара флеш-дискіге және процессорға микробағдарламалық жасақтаманың модульдерін жүктеу үшін қажет буферге бөлінеді.
Үшінші чип деп аталады қозғалтқыш және бас контроллері (Voice Coil мотор контроллері, VCM контроллері). Ол бортта орналасқан қосымша қуат көздерін басқарады. Олар микропроцессормен және сөндіру қосқышы герметикалық қондырғыдағы (алдын-ала күшейткіш). Бұл контроллер борттағы басқа компоненттерге қарағанда көп энергияны қажет етеді, өйткені ол шыбықтың айналуы мен бастың қозғалысы үшін жауап береді. Реттеуіш-қосқыштың өзегі 100 ° C дейін қызған кезде жұмыс істей алады! Қуат HDD-ге жеткізілген кезде, микроконтроллер флэш-чиптің мазмұнын жадқа түсіріп, ондағы нұсқауларды орындауды бастайды. Егер код дұрыс жүктелмесе, HDD тіпті жарнаманы бастай алмайды. Сондай-ақ, флэш-жад микроконтроллермен біріктірілуі мүмкін және бортта жоқ.
Схемада орналасқан діріл сенсоры (соққы сенсоры) діріл деңгейін анықтайды. Егер ол оның қарқындылығын қауіпті деп санаса, қозғалтқыш пен бастың басқару контроллеріне сигнал жіберіледі, содан кейін ол дереу бастарды қояды немесе HDD-нің айналуын толығымен тоқтатады. Теориялық тұрғыдан, бұл механизм HDD-ны әртүрлі механикалық зақымданудан қорғауға арналған, бірақ іс жүзінде бұл оған көп пайда әкелмейді. Сондықтан қатты дискіні тастамау керек, өйткені бұл діріл сенсорының дұрыс жұмыс істемеуіне әкелуі мүмкін, бұл құрылғының толық жұмыс істемеуіне әкелуі мүмкін. Кейбір HDD-лерде дірілге аса сезімтал сенсорлар бар, олар оның шамалы көрінісіне жауап береді. VCM алатын мәліметтер бастардың қозғалысын реттеуге көмектеседі, сондықтан дискілер осы сенсорлардың кемінде екеуімен жабдықталған.
HDD-ны қорғауға арналған тағы бір құрылғы өтпелі кернеу шектегіші (Кернеуді төмендету, TVS), электр қуатының кернеуі жағдайында мүмкін істен шығудың алдын алуға арналған. Бір схемада бірнеше осындай шектеулер болуы мүмкін.
Гермоблоктың беті
Интегралды схеманың астында қозғалтқыштар мен бастардан байланыс бар. Мұнда сіз дерлік көрінбейтін техникалық шұңқырды көре аласыз (дем шығаратын тесік), бұл қондырғының герметикалық аймағындағы және сыртындағы қысымды теңестіреді, қатты дискіде вакуум бар деген аңызды жояды. Оның ішкі аумағы шаң мен ылғалды тікелей HDD-ге өткізбейтін арнайы фильтрмен қапталған.
Гермобты ішектер
Кәдімгі металл қабаты және оны ылғал мен шаңнан қорғайтын резеңке тығыздағыш болып табылатын герметикалық қондырғының қақпағының астында магниттік дискілер орналасқан.
Оларды да атауға болады құймақ немесе тақталар (табақшалар). Әдетте дискілер алдын-ала жылтыратылған әйнектен немесе алюминийден жасалады. Содан кейін олар әртүрлі заттардың бірнеше қабаттарымен жабылған, олардың арасында ферромагнет бар - оның арқасында ақпаратты қатты дискіге жазып, сақтау мүмкіндігі бар. Пластиналардың арасында және жоғарғы құймақ үстінде бөлгіштер (демпфирлер немесе сепараторлар). Олар тіпті ауа ағындарын шығарады және акустикалық шуды азайтады. Әдетте пластиктен немесе алюминийден жасалады.
Алюминийден жасалған сепаратор тақталары герметикалық аймақтың ішіндегі ауа температурасын төмендеткенде жақсы.
Магниттік бас блогы
Жақшалардың ұштарында орналасқан магниттік бас блогы (Head Stack Assembly, HSA), оқу / жазу бастары орналасқан. Шпиндель тоқтаған кезде олар пісіру аймағында болуы керек - бұл жұмыс істейтін қатты дискінің бастары білік жұмыс істемейтін уақытта орналасады. Кейбір HDD-де тұрақ плиталардың сыртында орналасқан пластик дайындау алаңдарында жүреді.
Қатты дискіні қалыпты жұмыс істеуі үшін ең аз бөгде бөлшектері бар таза ауа қажет. Уақыт өте келе дискіде майлаудың және металлдың микробөлшектері пайда болады. Оларды шығару үшін HDD жабдықталған айналым сүзгілері (рециркуляциялық сүзгі), олар үнемі заттардың кішкентай бөлшектерін жинайды және ұстап алады. Олар плиталардың айналуы нәтижесінде пайда болатын ауа ағындарының жолына орнатылады.
Неодимий магниттері HDD-ге орнатылады, ол өз салмағынан 1300 есе артық салмақты тарта алады және ұстай алады. HDD-дегі магниттердің мақсаты - пластикалық немесе алюминий құймақтан жоғары ұстап, бастың қозғалысын шектеу.
Магниттік бас блогының тағы бір бөлігі катушкалар (дауыстық катушка). Магнитпен бірге ол түзіледі BMG жетегібұл BMG-мен бірге позиционер (қоздырғышы) - бастарды жылжытатын құрылғы. Бұл құрылғының қорғаныс механизмі деп аталады қысқыш (қозғағыштың ілмегі). Ол BMG-ді шыбық жеткілікті жылдамдыққа ие болғаннан кейін босатады. Шығару процесінде ауа қысымы қатысады. Бекіту дайындық жағдайында бастардың кез-келген қозғалысына кедергі келтіреді.
BMG астында дәл мойынтірек болады. Бұл қондырғының тегістігі мен дәлдігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар алюминий қорытпасынан жасалған бөлік бар, ол аталады рокер (қол). Оның соңында серіппелі аспада бастар орналасқан. Рокерден шығады икемді кабель (Икемді баспа схемасы, FPC), электронды тақтаға қосылатын төсемге апарады.
Міне, кабельге қосылған катушкалар:
Бұл жерде сіз подшипникті көре аласыз:
Мұнда BMG байланыстары бар:
Сөмке (тығыздағыш) тығыз ұстауға көмектеседі. Осының арқасында ауа дискіні және бастиекті қондырғыға тек қысымды төмендететін тесік арқылы кіреді. Бұл дискінің контактілері өткізгіштігін жақсартатын ең жақсы жалтыратылған.
Кронштейннің әдеттегі жиынтығы:
Көктемгі ұштарда кішігірім бөліктер бар - жүгірткілер (жүгірткілер). Олар тақталардың үстінен басын көтеру арқылы деректерді оқып, жазуға көмектеседі. Қазіргі заманғы дискілерде бастар металл құймақ бетінен 5-10 нм қашықтықта жұмыс істейді. Ақпаратты оқуға және жазуға арналған элементтер жүгірткілердің ең шетінде орналасқан. Олар соншалықты кішкентай, оларды тек микроскоп арқылы көруге болады.
Бұл бөліктер мүлдем тегіс емес, өйткені оларда аэродинамикалық ойықтар бар, олар жүгірткінің ұшу биіктігін тұрақтандыруға қызмет етеді. Астындағы ауа пайда болады жастық (Air Bearing Surface, ABS), ол параллель ұшу тақтасының беттерін қолдайды.
Алдын-ала күшейткіш - бастиектерді басқаруға және оларға немесе одан сигналды күшейтуге жауапты чип. Ол тікелей BMG-де орналасқан, өйткені бастар шығаратын сигнал жеткіліксіз (шамамен 1 ГГц). Жабық жерде күшейткіш болмаса, ол жай интегралдық тізбектің жолымен шашыраңқы болар еді.
Бұл құрылғыдан бастарға қарай тығыз аймаққа қарағанда көп жолдар бар. Бұл қатты диск белгілі бір уақытта олардың біреуімен ғана әрекеттесе алатындығымен түсіндіріледі. Микропроцессор алдын-ала күшейткішке қажетті басын таңдайтын етіп сұраулар жібереді. Дискіден олардың әрқайсысына бірнеше жол бар. Олар жерге тұйықтауға, оқуға және жазуға, миниатюралық дискілерді басқаруға, бастиектердің дәлдігін арттыруға мүмкіндік беретін сырғытпаны басқара алатын арнайы магниттік жабдықтармен жұмыс істейді. Олардың бірі ұшудың биіктігін реттейтін жылытқышқа әкелуі керек. Бұл дизайн келесідей жұмыс істейді: жылу жылытқыштан слайдер мен рокерді қосатын суспензияға беріледі. Суспензия кіретін жылудан әр түрлі кеңейту параметрлері бар қорытпалардан жасалады. Температураның жоғарылауымен ол пластинаға қарай иіліп, сол арқылы оның басына дейінгі қашықтықты азайтады. Жылу мөлшерінің төмендеуімен кері әсер пайда болады - бас құймақтан алыстайды.
Жоғарғы бөлгіштің көрінісі:
Бұл суретте бастары жоқ және жоғарғы бөлгіші жоқ тығыз аймақ бар. Төменгі магнитті байқай аласыз және қысым сақинасы (тақталар қысқышы):
Бұл сақина құймақ блоктарын бірге ұстайды, бір-біріне қатысты кез-келген қозғалысқа жол бермейді:
Пластиналардың өздері ілулі білік (шыбықтың торабы):
Міне, үстіңгі тақтайда:
Көріп отырғаныңыздай, бастарға арналған орын арнайы көмегімен жасалады аралық сақиналар (аралық сақиналар). Бұл магниттік емес қорытпалардан немесе полимерлерден жасалған дәлдіктегі бөліктер:
Қысым қондырғысының төменгі жағында тікелей ауа фильтрінің астында орналасқан қысым теңестіретін орын бар. Тығыздалған қондырғыдан тыс ауа, әрине, шаңнан тұрады. Бұл мәселені шешу үшін бірдей дөңгелек сүзгіден гөрі көп қабатты сүзгі орнатылады. Кейде оған барлық ылғалды сіңіретін силикат гельінің іздері табылуы мүмкін:
Қорытынды
Бұл мақалада HDD интервалдарының толық сипаттамасы келтірілген. Бұл материал сіз үшін қызықты болды және компьютер техникасы саласынан көп нәрсе үйренуге көмектесті деп сенеміз.
