بسیاری از کاربران رایانه شخصی می دانند که هارد دیسک برای چیست، اما بسیاری از آنها نمی دانند. از مقاله یاد خواهید گرفت که چرا یک هارد دیسک دیسک سخت نامیده می شود، چگونه کار می کند، ویژگی های مهم و همچنین اصل عملکرد یک هارد دیسک.

کمی تاریخچه:
طبق یک افسانه در سال 1973، HDDنام مستعار غیررسمی خود را زمانی که اولین HDD ظاهر شد به دست آورد. حجم آن 30 مگابایت + 30 مگابایت در یک محفظه دیگر بود. HDD توسط تیمی از مهندسان توسعه داده شد، برای مقدار حافظه آن نام رمز "30-30" داده شد، این نام بسیار شبیه به سلاح محبوب در آن زمان بود که کالیبر فشنگ آن 30-30 وینچستر بود. .
جالب اینجاست که در اوایل دهه 90 در ایالات متحده، این نام از فرهنگ لغت خارج شد. در روسیه، مربوط به حال حاضر است، علاوه بر این، از مخفف "پیچ" استفاده می شود.

ویژگی های مهم:
از آنجایی که بازار مدرن مملو از هارد دیسک های مختلف، SSD و غیره است، این ویژگی ها و پارامترها به شما در درک بهتر این موضوع در هنگام خرید کمک می کند. هارد دیسک.

1. اتصال: اساسا دیسکهای سختاتصال به مادربرداز طریق رابط SATA اما استثناهایی وجود دارد، به عنوان مثال، رابط eSATA، این یک چیز نیست. علاوه بر این، Fire-Wire، IDE محبوبیت بیشتری پیدا می کنند.
2. ظرفیت با یک مقدار مشخص می شود، نشانگر میزان اطلاعاتی که روی هارد دیسک قرار می گیرد. کامپیوترهای مدرن دارای هارد دیسک 500 گیگابایتی یا 1 ترابایتی هستند.
3. اندازه فیزیکی: ابعاد نیز مهم هستند، می توان از آنها برای تعیین اینکه برای کدام رایانه در نظر گرفته شده است استفاده کرد. به عنوان مثال، هارد دیسک برای یک لپ تاپ 2.5 اینچ خواهد بود، برای یک کامپیوتر رومیزی، 3.5 اینچ مورد نیاز است.
4. چرخش: سرعت چرخش نیز یک پارامتر مهم است. هر چه مقدار عددی نشانگر بیشتر باشد، سرعت پیچ نیز بیشتر می شود. میانگین بازار 5400 - 7200 دور در دقیقه است.
5. حافظه میانی: در غیر این صورت بافر نامیده می شود. سرعت خواندن و نوشتن روی هارد دیسک متفاوت است، برای اینکه به نوعی آن را صاف کنند، مهندسان یک حافظه متوسط ​​​​به دست آوردند، به نظر می رسد تفاوت در مقادیر را هموار می کند.

دستگاه وینچستر:
داخل هارد دیسک:
- برد الکترونیکی؛
- موتور؛
- سرهای مغناطیسی؛
- دیسک مغناطیسی؛
1. برد الکترونیک - مدارهای یکپارچهبرای کار راه آهن مسئول دریافت و پردازش دستورات از رایانه شخصی است. مدار همچنین از: رام، رم، ریز مدارها و پردازنده اصلی تشکیل شده است.
2. موتور یا موتور الکتریکی برای کنترل کنترل کننده و سرعت طراحی شده است.
3. هدهای مغناطیسی وظیفه نوشتن و خواندن اطلاعات روی دیسک را بر عهده دارند.
4. دیسک مغناطیسی مهمترین چیز است، عملکرد کل هارد به عملکرد آن بستگی دارد. AT انواع مدرنروی هارد دیسک چندین دیسک مغناطیسی نصب شده است.

اصل کار وینچستر:
وقتی کامپیوتر به شبکه متصل است، برق هارد دیسک را تغذیه می کند، اما بعد چه اتفاقی می افتد، همه چیز چگونه کار می کند؟ پس از روشن شدن HDD، کنترل کننده اصلی شروع به کار می کند، سپس موتور می چرخد. پس از رسیدن سرعت به پارامتر مورد نظر، سرهایی که سیگنال را می خوانند به کار متصل می شوند. هنگام راه اندازی، داده های مربوط به وضعیت دیسک خوانده می شود، پس از آن اطلاعات ذخیره شده توسط کاربر متصل می شود. حالا تو می دانی، هارد کامپیوتر چگونه کار می کندچگونه می تواند متفاوت باشد، چه ویژگی هایی دارد.

هارد دیسک چگونه چیده می شود؟ هارد دیسک ها چیست؟ آنها در کامپیوتر چه نقشی دارند؟ چگونه با اجزای دیگر تعامل دارند؟ در انتخاب و خرید هارد دیسک چه پارامترهایی را در نظر بگیرید، از این مقاله خواهید آموخت.

HDD- نام کوتاه برای " درایو هارد دیسکشما همچنین انگلیسی را ملاقات خواهید کرد HDD- و زبان عامیانه وینچستریا به اختصار پیچ.

AT کامپیوتر سختدیسک وظیفه ذخیره سازی داده ها را بر عهده دارد. اتاق عمل سیستم ویندوز، برنامه ها، فیلم ها، عکس ها، اسناد، تمام اطلاعاتی که در رایانه خود دانلود می کنید در هارد دیسک شما ذخیره می شود. و اطلاعات موجود در کامپیوتر با ارزش ترین چیز است! اگر پردازنده یا کارت گرافیک خراب شود، می توان آنها را خریداری و جایگزین کرد. اما بازیابی عکس های خانوادگی از دست رفته از تعطیلات تابستان گذشته، یا داده های حسابداری یکساله برای یک کسب و کار کوچک، چندان آسان نیست. بنابراین، قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها مورد توجه ویژه قرار می گیرد.

چرا به جعبه فلزی مستطیلی دیسک می گویند؟ برای پاسخ به این سوال، باید به داخل آن نگاهی بیندازیم و دریابیم که هارد دیسک چگونه کار می کند. در تصویر زیر می بینید که هارد از چه قطعاتی تشکیل شده است و هر قسمت چه وظایفی را انجام می دهد.برای بزرگنمایی کلیک کنید. (برگرفته از itc.ua)

همچنین پیشنهاد می کنم گزیده ای از برنامه Discovery Channel را در مورد نحوه کار و عملکرد هارد مشاهده کنید.

سه واقعیت دیگر که باید در مورد هارد دیسک بدانید.

1. هارد دیسک کندترین قسمت کامپیوتر است.هنگامی که رایانه یخ زده است، به نشانگر توجه کنید سخت کار کندیسک اگر مکرراً چشمک می زند یا روشن می ماند، در این صورت هارد در حال اجرای دستورات یکی از برنامه ها است، در حالی که بقیه برنامه ها بیکار هستند و منتظر نوبت خود هستند. اگر سیستم عامل رم پرسرعت کافی برای اجرای برنامه نداشته باشد، از فضای هارد دیسک استفاده می کند که سرعت کل کامپیوتر را به شدت کاهش می دهد. بنابراین، یکی از راه‌های افزایش سرعت کامپیوتر، افزایش میزان رم است.
2. هارد دیسک نیز شکننده ترین قسمت کامپیوتر است.همانطور که از ویدیو فهمیدید، موتور دیسک را تا چندین هزار دور در دقیقه می چرخاند. در این حالت، سرهای مغناطیسی در جریان هوای ایجاد شده توسط دیسک چرخان، بالای دیسک شناور می شوند. فاصله بین دیسک و هد در دستگاه های مدرن حدود 10 نانومتر است. اگر دیسک در این مرحله تحت ضربه یا شوک قرار گیرد، ممکن است هد دیسک را لمس کند و با داده های ذخیره شده روی آن به سطح آسیب برساند. در نتیجه، به اصطلاح بلوک های بد- مناطق ناخوانا، که به دلیل آن کامپیوتر نمی تواند هیچ فایلی را بخواند یا سیستم را بوت کند. در حالت خاموش، هدها در خارج از محل کار "پارک" می شوند و بار اضافی ناشی از ضربه برای هارد دیسک چندان وحشتناک نیست. لطفا این کار را انجام دهید. پشتیبان گیریداده های مهم!
3. ظرفیت هارد دیسک اغلب کمی کمتر از چیزی است که فروشنده یا سازنده مشخص می کند.دلیل آن این است که سازندگان اندازه دیسک را بر اساس این واقعیت نشان می دهند که 1,000,000,000 بایت در یک گیگابایت وجود دارد در حالی که 1,073,741,824 بایت وجود دارد.

خرید هارد دیسک

اگر تصمیم دارید با اتصال یک هارد دیسک اضافی یا جایگزینی هارد دیسک قبلی با یک هارد بزرگتر، میزان ذخیره سازی اطلاعات را در رایانه خود افزایش دهید، هنگام خرید چه چیزهایی باید بدانید؟

ابتدا به زیر درب نگاه کنید بلوک سیستمکامپیوتر شما. باید بفهمید کدام رابط اتصال سختدیسک توسط مادربرد پشتیبانی می شود. تا کنون پرکاربردترین استانداردها SATAو از عمرش بیشتر بگذرد IDE. تشخیص آنها آسان است ظاهر. تصویر سمت چپ قطعه ای از مادربرد را نشان می دهد که به هر دو نوع کانکتور مجهز است، اما به احتمال زیاد مال شما یکی از آنها خواهد بود.

سه نسخه از رابط وجود دارد SATA. آنها در سرعت انتقال داده متفاوت هستند. SATA, SATA IIو SATA IIIبا سرعت های 1.5، 3 و 6 گیگابایت در ثانیه. تمام نسخه های رابط SATAشبیه به هم هستند و با یکدیگر سازگار هستند. می توانید آنها را در هر ترکیبی متصل کنید، در نتیجه سرعت انتقال داده به نسخه کندتر محدود می شود. در عین حال، سرعت هارد دیسک حتی کمتر است. بنابراین، پتانسیل رابط های سریع تنها با ظهور درایوهای پرسرعت جدید آشکار می شود.

اگر تصمیم به خرید یک هارد دیسک SATA اضافی دارید، همانطور که در تصویر نشان داده شده است، کابل رابط را بررسی کنید. با سی دی فروخته نمی شود. (معمولا با مادربرد همراه می شوند.) همچنین در بین کانکتورهای منبع تغذیه باید حداقل یک کانکتور رایگان برای اتصال هارد وجود داشته باشد یا ممکن است به یک آداپتور از استاندارد قدیمی به آداپتور جدید نیاز داشته باشید.

حالا در مورد خود هارد: پارامتر اصلی البته ظرفیت است. همانطور که در بالا ذکر کردم، لطفاً توجه داشته باشید که کمی کمتر از آنچه گفته شد خواهد بود. برای سیستم عاملو برنامه ها به 100 تا 200 گیگابایت نیاز دارند که با استانداردهای مدرن بسیار کمی است. چقدر فضای اضافی ممکن است نیاز داشته باشید، می توانید به صورت تجربی تعیین کنید. مثلاً برای ضبط ویدیوی با کیفیت بالا، ممکن است حجم زیادی مورد نیاز باشد. فیلم های مدرن با فرمت HD به چند ده گیگابایت می رسند.

علاوه بر این، از جمله پارامترهای اصلی نشان می دهد:

1. فاکتور فرم- اندازه دیسک دیسک های 1.8 و 2.5 اینچی در . برای یک کامپیوتر رومیزی، باید یک درایو 3.5 اینچی خریداری کنید. آنها همان کانکتورهای SATA را دارند و یک درایو لپ تاپ می تواند در رایانه رومیزی کار کند. اما درایوهای کوچک با تاکید بر فشردگی و مصرف انرژی کم ساخته می شوند و از نظر سرعت در مقایسه با مدل های بزرگتر در سطح پایین تری قرار دارند. و هزینه بیشتری دارند.
2. دور در دقیقه- سرعت چرخش دیسک اندازه گیری برحسب دور در دقیقه ( دور در دقیقه- کوتاه برای دور در دقیقه). هرچه سرعت چرخش بیشتر باشد، دیسک سریعتر اطلاعات را می نویسد و می خواند. اما انرژی بیشتری نیز مصرف می کند. امروزه رایج ترین دیسک ها با 5400 دور در دقیقهو 7200 دور در دقیقه. RPM های کمتر در درایوهای لپ تاپ، درایوهای با ظرفیت بالا (بیشتر از دو ترابایت) و درایوهای به اصطلاح "سبز" که به دلیل مصرف انرژی کمتر آنها نامگذاری شده اند، رایج تر است. هارد دیسک هایی با سرعت چرخش نیز وجود دارد 10000 دور در دقیقهو 15000 دور در دقیقه. آنها برای کار در سرورهای با بارگذاری بالا طراحی شده‌اند و دارای منابع قابل اطمینان بیشتری هستند، اما هزینه آنها بسیار بیشتر از سرورهای معمولی است.
3. سازنده. در حال حاضر، چندین تولید کننده بزرگ در بازار ذخیره سازی وجود دارد. در میان آنها رقابت بسیار سختی وجود دارد، بنابراین آنها به هیچ وجه از نظر کیفیت از یکدیگر پایین تر نیستند. بنابراین، می توانید هر یک از نام های شناخته شده را انتخاب کنید: هیتاچی، اچ پی، سیگیت، قدرت سیلیکون، توشیبا ترنسند، وسترن دیجیتال.

دیسکهای سخت

توسط دانش آموز انجام می شود
گروه های 40-101B.
کریموف K.R.
معلم:
Usov P.A.

1. اصل کار یک هارد دیسک.. 3

2. دستگاه دیسک.. 5

3. عملیات هارد دیسک.. 10

4. حجم، سرعت و زمان دسترسی.. 12

5. رابط های هارد .. 14

6. هارد اکسترنال .. 16

نحوه کار یک هارد دیسک

هارد دیسک یکی از پیشرفته ترین و پیچیده ترین دستگاه های مدرن است کامپیوتر شخصی. دیسک های آن قادر به نگهداری چندین مگابایت اطلاعات ارسال شده با سرعت بالا هستند. در حالی که تقریباً همه اجزای رایانه بی صدا هستند، هارد دیسک غر می‌زند و می‌چرخد، که آن را به یکی از معدود دستگاه‌های رایانه‌ای تبدیل می‌کند که شامل اجزای مکانیکی و الکترونیکی است.

اصول اولیه عملکرد دیسک سخت از زمان پیدایش آن تغییر چندانی نکرده است. دستگاه هارد دیسک بسیار شبیه به یک پخش کننده ضبط معمولی است. فقط در زیر بدنه می‌توان چندین صفحه روی یک محور مشترک نصب کرد و سرها می‌توانند اطلاعات هر دو طرف هر صفحه را به طور همزمان بخوانند. سرعت چرخش صفحات (برای برخی مدل ها به 15000 دور در دقیقه می رسد) ثابت بوده و یکی از مشخصه های اصلی می باشد. سر در امتداد صفحه با فاصله ثابتی از سطح حرکت می کند. هر چه این فاصله کمتر باشد، دقت خواندن اطلاعات بیشتر می شود و تراکم ثبت اطلاعات بیشتر می شود. با نگاهی به هارد دیسک، تنها چیزی که می بینید یک قاب فلزی جامد است. کاملاً آب بندی شده و درایو را از ذرات گرد و غبار محافظت می کند که در صورت ورود به شکاف باریک بین هد و سطح دیسک می تواند به لایه حساس مغناطیسی آسیب برساند و دیسک را از کار بیاندازد. علاوه بر این، کیس از درایو در برابر تداخل الکترومغناطیسی محافظت می کند. داخل کیس تمام مکانیزم ها و برخی قطعات الکترونیکی وجود دارد. مکانیسم ها خود دیسک ها هستند که اطلاعات روی آنها ذخیره می شود، هدهایی که اطلاعات را از روی دیسک ها می نویسند و می خوانند و همچنین موتورهایی هستند که همه آنها را به حرکت در می آورند. دیسک یک صفحه گرد با سطح بسیار مسطح است که اغلب از آلومینیوم، کمتر از سرامیک یا شیشه ساخته شده و با یک لایه فرومغناطیسی نازک پوشیده شده است. دیسک ها ساخته می شوند. بسیاری از درایوها از لایه ای از اکسید آهن (که نوار مغناطیسی معمولی را می پوشاند) استفاده می کنند. جدیدترین مدل هاهارد دیسک ها با لایه ای از کبالت با ضخامت حدود ده میکرون کار می کنند. چنین پوششی بادوام تر است و علاوه بر این، می تواند تراکم ضبط را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. فناوری استفاده از آن نزدیک به فناوری مورد استفاده در تولید مدارهای مجتمع است.

تعداد دیسک ها می تواند متفاوت باشد - از یک تا پنج، تعداد سطوح کار، به ترتیب، دو برابر بیشتر است (دو روی هر دیسک). مورد دوم (و همچنین مواد مورد استفاده برای پوشش مغناطیسی) ظرفیت هارد دیسک را تعیین می کند. گاهی اوقات از سطوح بیرونی بیرونی ترین دیسک ها (یا یکی از آنها) استفاده نمی شود، که باعث می شود ارتفاع درایو کاهش یابد، اما تعداد سطوح کار کاهش می یابد و ممکن است عجیب و غریب باشد.

سرهای مغناطیسی اطلاعات را روی دیسک می خوانند و می نویسند. اصل ضبط به طور کلی شبیه به آنچه در یک ضبط صوت معمولی استفاده می شود است. اطلاعات دیجیتال به متغیر تبدیل می شود برق، به سر مغناطیسی می رسد، و سپس به دیسک مغناطیسی منتقل می شود، اما در حال حاضر به شکل یک میدان مغناطیسی، که دیسک می تواند آن را درک کرده و "به خاطر بیاورد". پوشش مغناطیسی دیسک مجموعه ای از نواحی ریز مغناطیسی خود به خودی (خود به خودی) است. برای وضوح، تصور کنید که دیسک با لایه ای از فلش های قطب نما بسیار کوچک پوشیده شده است که به جهات مختلف اشاره می کنند. چنین ذرات فلشی دامنه نامیده می شوند. تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، میدان های مغناطیسی خود دامنه ها مطابق با جهت آن جهت گیری می شوند. پس از پایان عمل میدان خارجی، مناطق مغناطیسی باقیمانده بر روی سطح دیسک تشکیل می شود. به این ترتیب اطلاعات نوشته شده روی دیسک حفظ می شود. نواحی مغناطیسی باقیمانده، هنگامی که دیسک در مقابل شکاف سر مغناطیسی می چرخد، نیروی الکتروموتوری را در آن القا می کند که بسته به بزرگی مغناطش متفاوت است. بسته دیسکی که بر روی یک محور دوکی نصب شده است، توسط یک موتور ویژه که به صورت فشرده در زیر آن قرار دارد، هدایت می شود. سرعت چرخش دیسک ها معمولا 7200 دور در دقیقه است. به منظور کاهش زمان خروجی درایو به شرایط کار، موتور با روشن شدن مدتی در حالت اجباری کار می کند. بنابراین منبع تغذیه کامپیوتر باید حاشیه ای برای پیک قدرت داشته باشد. حالا در مورد کار سرها. آنها با دقت حرکت می کنند موتور پله ایو، همانطور که بود، در فاصله کسری از میکرون از سطح دیسک، بدون لمس آن، "شناور" شد. در نتیجه ثبت اطلاعات، نواحی مغناطیسی روی سطح دیسک ها به شکل دایره های متحدالمرکز تشکیل می شود. به آنها مسیرهای مغناطیسی می گویند. با حرکت، سرها روی هر آهنگ بعدی متوقف می شوند. مجموعه ای از مسیرهایی که یکی زیر دیگری در تمام سطوح قرار گرفته اند، استوانه نامیده می شود. تمام سر درایوها به طور همزمان حرکت می کنند و به سیلندرهایی با همان نام با اعداد یکسان دسترسی پیدا می کنند.

دستگاه دیسک

یک هارد دیسک معمولی از یک HDA و یک برد الکترونیکی تشکیل شده است. تمام قطعات مکانیکی در HDA قرار دارند و تمام قطعات الکترونیکی کنترل روی برد قرار دارند، به جز پیش تقویت کننده که در داخل HDA در نزدیکی هدها قرار دارد.

در زیر دیسک‌ها، موتور صاف است، مانند درایوهای فلاپی، یا در دوک بسته دیسک تعبیه شده است. هنگامی که دیسک ها می چرخند، جریان هوای قوی ایجاد می شود که در اطراف محیط HDA به گردش در می آید و دائماً توسط فیلتری که در یکی از طرفین آن نصب شده تمیز می شود.

نزدیکتر به کانکتورها، در سمت چپ یا راست اسپیندل، یک موقعیت دهنده چرخشی وجود دارد که تا حدودی یادآور جرثقیل برجی است: در یک طرف محور، سرهای مغناطیسی نازک، بلند و سبک رو به دیسک ها وجود دارد. از سوی دیگر، یک ساقه کوتاه و عظیم تر با سیم پیچ درایو الکترومغناطیسی. هنگامی که راکر پوزیشنر چرخانده می شود، سرها به صورت کمانی بین مرکز و حاشیه دیسک ها حرکت می کنند. زاویه بین محورهای پوزیشنر و دوک به همراه فاصله محور پوزیشنر تا سرها انتخاب می شود تا محور سر در هنگام چرخش تا حد امکان از مسیر مماس منحرف شود.

در بیشتر مدل های اولیهراکر روی محور استپر موتور ثابت شد و فاصله بین مسیرها با اندازه گام تعیین شد. در مدل های مدرن از موتور به اصطلاح خطی استفاده می شود که هیچ گسستگی ندارد و نصب در مسیر طبق سیگنال های ثبت شده روی دیسک ها انجام می شود که باعث افزایش قابل توجهی در دقت درایو می شود و تراکم ضبط روی دیسک ها

سیم پیچ پوزیشنر توسط یک استاتور احاطه شده است که یک آهنربای دائمی است. هنگامی که جریانی با شدت و قطبیت خاص به سیم پیچ اعمال می شود، راکر شروع به چرخش در جهت مناسب با شتاب مربوطه می کند. با تغییر دینامیکی جریان در سیم پیچ، می توانید موقعیت دهنده را در هر موقعیتی تنظیم کنید. چنین سیستم درایو به نام سیم پیچ صدا (کویل صوتی) - به قیاس با مخروط بلندگو.

به اصطلاح چفت مغناطیسی معمولاً روی ساقه قرار دارد - یک آهنربای دائمی کوچک که در موقعیت داخلی شدید سرها (منطقه فرود - منطقه فرود) به سطح استاتور جذب می شود و بازوی چرخان را در این موقعیت ثابت می کند. . این به اصطلاح موقعیت پارکینگ سرها است که در همان زمان روی سطح دیسک در تماس با آن قرار می گیرند. در تعدادی از مدل های گران قیمت (معمولاً SCSI) یک آهنربای الکترومغناطیس مخصوص برای تثبیت پوزیشنر در نظر گرفته شده است که آرمیچر آن مانع از حرکت راکر در حالت آزاد می شود. اطلاعات در منطقه فرود دیسک ها ثبت نمی شود.

در فضای آزاد باقی مانده یک پیش تقویت کننده سیگنال گرفته شده از هدها و سوئیچ آنها وجود دارد. پوزیشنر با یک کابل نواری انعطاف پذیر به برد پیش تقویت کننده متصل می شود، با این حال، در برخی از هارد دیسک ها (به ویژه، برخی از مدل های Maxtor AV)، سیم پیچ توسط سیم های تک هسته ای جداگانه تغذیه می شود که در حین کار فعال تمایل به شکستن دارند. HDA با هوای معمولی بدون گرد و غبار تحت فشار اتمسفر پر شده است. در روکش های HDA برخی از هارد دیسک ها، پنجره های کوچک به طور ویژه ساخته شده اند که با یک لایه نازک مهر و موم شده اند، که برای یکسان کردن فشار داخل و خارج عمل می کند. در برخی مدل ها، پنجره با فیلتر قابل نفوذ هوا بسته می شود. در برخی از مدل‌های دیسک‌های سخت، محورهای اسپیندل و پوزیشنر فقط در یک مکان ثابت می‌شوند - در مورد هارد دیسک، در برخی دیگر آنها علاوه بر این با پیچ‌هایی به پوشش HDA متصل می‌شوند. مدل‌های دوم در حین بستن به ریزتغییر شکل حساس‌تر هستند - سفت شدن قوی پیچ‌های بست کافی است تا باعث ناهماهنگی غیرقابل قبول محورها شود. در برخی موارد، چنین سوگیری ممکن است به سختی قابل برگشت یا کاملا غیر قابل برگشت باشد. برد الکترونیک - قابل جابجایی، از طریق یک یا دو کانکتور به HDA متصل می شود طرح های مختلف. این برد شامل پردازنده اصلی هارد، رام با برنامه، رم در حال کار، که معمولا به عنوان بافر دیسک استفاده می شود، پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) برای آماده سازی ضبط و پردازش سیگنال های خواندن و منطق رابط است. در برخی از هارد دیسک ها، برنامه پردازنده به طور کامل در ROM ذخیره می شود، در برخی دیگر، قسمت خاصی از آن در قسمت خدمات دیسک ضبط می شود. پارامترهای درایو (مدل، شماره سریال و غیره) را نیز می توان بر روی دیسک ضبط کرد. برخی از هارد دیسک ها این اطلاعات را در رام قابل برنامه ریزی مجدد الکتریکی (EEPROM) ذخیره می کنند.

بسیاری از هارد دیسک ها دارای یک رابط فناوری ویژه با یک اتصال دهنده روی برد الکترونیکی هستند که از طریق آن با استفاده از تجهیزات نیمکت می توانید عملیات خدمات مختلفی را با درایو انجام دهید - آزمایش، قالب بندی، تخصیص مجدد مناطق معیوب و غیره. برای درایوهای مدرن با نام تجاری Conner، رابط فناوری در استاندارد رابط سریال ساخته شده است که به شما امکان می دهد آن را از طریق یک آداپتور به یک ترمینال الفبایی یا یک پورت COM رایانه متصل کنید. به اصطلاح سیستم مانیتور تست (TMOS) در رام ثبت می شود که دستورات داده شده از ترمینال را درک می کند، آنها را اجرا می کند و نتایج را به ترمینال باز می گرداند. هارد دیسک های اولیه مانند فلاپی دیسک ها با سطوح مغناطیسی تمیز ساخته می شدند. علامت گذاری اولیه (قالب بندی) توسط مصرف کننده بنا به صلاحدید او انجام شده است و می تواند هر چند بار انجام شود. برای مدل های مدرن، علامت گذاری در طول فرآیند تولید انجام می شود. در همان زمان، اطلاعات سروو روی دیسک ها نوشته می شود - علائم ویژه ای که برای تثبیت سرعت چرخش، جستجوی بخش ها و ردیابی موقعیت سرها روی سطوح ضروری است. در گذشته ای نه چندان دور برای ثبت اطلاعات سروو از یک سطح مجزا (اختصاصی) استفاده می شد که بر اساس آن سر تمام سطوح دیگر تنظیم می شد. چنین سیستمی مستلزم استحکام بالایی در چفت و بست سرها بود، به طوری که پس از علامت گذاری اولیه، اختلافی بین آنها وجود نداشته باشد. اکنون اطلاعات سروو در فواصل بین بخش ها (جاسازی شده) ثبت می شود که امکان افزایش ظرفیت مفید بسته و حذف محدودیت در استحکام سیستم متحرک را فراهم می کند. برخی از مدل های مدرن از یک سیستم ردیابی ترکیبی استفاده می کنند - اطلاعات سروو داخلی همراه با یک سطح اختصاصی. در این مورد، تنظیم خشن روی سطح انتخاب شده، و تنظیم خوب - روی علامت های ساخته شده انجام می شود.

از آنجایی که اطلاعات سروو یک علامت مرجع برای دیسک است، کنترل کننده هارد دیسک قادر به بازیابی آن به تنهایی در صورت آسیب نیست. با قالب‌بندی نرم‌افزاری چنین دیسک سختی، تنها امکان بازنویسی هدرها و چک‌جمع‌های بخش‌های داده وجود دارد.

در طول علامت گذاری و آزمایش اولیه یک هارد دیسک مدرن در کارخانه، تقریباً همیشه بخش های معیوب یافت می شود که در یک جدول مجدد نقشه برداری ویژه وارد می شوند. در حین کارکرد عادی، کنترلر هارد دیسک این بخش ها را با بخش های یدکی جایگزین می کند، که مخصوصاً برای این منظور در هر مسیر، گروه تراک ها یا ناحیه اختصاصی دیسک قرار می گیرند. به لطف این، هارد دیسک جدید ظاهر را ایجاد می کند غیبت کاملعیوب سطحی، اگرچه در واقع تقریباً همیشه وجود دارند.

هنگامی که برق روشن می شود، پردازنده هارد دیسک قطعات الکترونیکی را آزمایش می کند و پس از آن فرمان روشن کردن موتور اسپیندل را صادر می کند. هنگامی که به سرعت بحرانی معینی از چرخش می رسد، چگالی هوای وارد شده توسط سطوح دیسک ها برای غلبه بر نیروی فشار دادن سرها به سطح و بالا بردن آنها به ارتفاع از کسری تا چند میکرون بالاتر از سطوح کافی می شود. از دیسک ها - سرها "شناور" هستند. از این لحظه تا زمانی که سرعت به زیر سر بحرانی می‌رسد، روی یک بالشتک هوا آویزان می‌شوند و به هیچ وجه به سطوح دیسک‌ها دست نمی‌زنند.

پس از اینکه دیسک ها به سرعت چرخش نزدیک به سرعت اسمی رسیدند (معمولاً 3600، 4500، 5400 یا 7200 دور در دقیقه)، هدها از منطقه پارکینگ خارج می شوند و جستجو برای علائم سروو برای تثبیت دقیق سرعت چرخش شروع می شود. سپس، اطلاعات از منطقه خدمات خوانده می شود - به ویژه، جدول تخصیص مجدد بخش های معیوب.

در پایان مقداردهی اولیه، موقعیت دهنده با تکرار روی دنباله مشخص شده از مسیرها آزمایش می شود - در صورت موفقیت آمیز بودن، پردازنده پرچم آمادگی را روی رابط تنظیم می کند و به حالت عملکرد رابط سوئیچ می کند.

در حین کار، سیستم ردیابی موقعیت هد روی دیسک به طور مداوم کار می کند: یک سیگنال خطا از سیگنال خواندن مداوم استخراج می شود که به مدار تغذیه می شود. بازخورد، که جریان سیم پیچ پوزیشنر را کنترل می کند. در نتیجه انحراف سر از مرکز مسیر، سیگنالی در سیم پیچ ظاهر می شود که به دنبال بازگرداندن آن به جای خود است.

برای تطبیق سرعت جریان داده ها - در سطح خواندن / نوشتن و رابط خارجی - هارد دیسک ها دارای یک بافر میانی هستند که اغلب به اشتباه کش نامیده می شود و معمولاً چند ده یا صدها کیلوبایت اندازه دارد. در تعدادی از مدل‌ها (مثلاً کوانتومی)، بافر در رم عمومی کار قرار دارد، جایی که ابتدا قسمت همپوشانی سیستم عامل کنترل بارگذاری می‌شود، به همین دلیل است که اندازه بافر واقعی کمتر از مقدار کامل RAM است. 80-90 کیلوبایت با رم 128 کیلوبایت برای کوانتوم). مدل های دیگر (Conner، Caviar) دارای حافظه بافر و رم پردازنده جداگانه هستند.

هنگامی که برق خاموش می شود، پردازنده با استفاده از انرژی باقی مانده در خازن های برد یا استخراج آن از سیم پیچ های موتور که در عین حال به عنوان یک ژنراتور عمل می کند، دستور تنظیم پوزیشنر را در موقعیت پارکینگ صادر می کند. که قبل از اینکه سرعت چرخش به کمتر از حد بحرانی برسد زمان لازم برای اجرا دارد. در برخی از هارد دیسک ها (کوانتومی)، این کار توسط یک راکر فنری که بین دیسک ها قرار می گیرد، تسهیل می شود که دائماً فشار هوا را تجربه می کند. هنگامی که جریان هوا ضعیف می شود، راکر علاوه بر این پوزیشنر را به موقعیت پارکینگ فشار می دهد، جایی که با یک چفت ثابت می شود. حرکت سرها به سمت دوک نیز توسط نیروی مرکزگرای ناشی از چرخش دیسک ها تسهیل می شود.

عملیات هارد دیسک

اکنون - در واقع در مورد روند هارد دیسک. بعد از تنظیمات اولیهالکترونیک و مکانیک، میکرو کامپیوتر هارد دیسک به حالت انتظار برای دستورات از کنترلر واقع در برد سیستمیا کارت رابط پس از دریافت فرمان، هد مورد نظر را روشن می کند، مسیر مورد نظر را با پالس های سروو جستجو می کند، منتظر می ماند تا بخش مورد نظر به هد "به" برسد و اطلاعات را می خواند یا می نویسد. اگر کنترلر درخواست کند نه یک بخش، بلکه چندین بخش را بخواند/بنویسد، هارد دیسک می تواند در حالت به اصطلاح بلوک، با استفاده از RAM به عنوان بافر و ترکیب خواندن/نوشتن با انتقال اطلاعات به یا از کنترلر، کار کند.

برای استفاده بهینهسطح دیسک ها از به اصطلاح ضبط منطقه (ضبط بیت منطقه ای - ZBR) استفاده می کند که اصل آن این است که در مسیرهای خارجی که طولانی تر هستند (و بنابراین ظرفیت اطلاعات) اطلاعات با تراکم بالاتری نسبت به موارد داخلی ضبط می شود. . بیش از یک دوجین یا بیشتر از این مناطق با تراکم ضبط ثابت در کل سطح تشکیل می شود. بر این اساس، سرعت خواندن و نوشتن در مناطق بیرونی بیشتر از مناطق داخلی است. به همین دلیل، فایل‌هایی که نزدیک‌تر به «ابتدای» هارد دیسک قرار دارند، معمولاً سریع‌تر از فایل‌هایی که نزدیک‌تر به «پایان» آن قرار دارند پردازش می‌شوند.

اکنون در مورد اینکه تعداد فوق العاده زیاد هدهای مشخص شده در پارامترهای هارد دیسک از کجا آمده است. روزی روزگاری، این اعداد - تعداد سیلندرها، هدها و بخش‌های موجود در جاده - واقعاً به معنای پارامترهای فیزیکی واقعی (هندسه) هارد دیسک بودند. با این حال، هنگام استفاده از ZBR، تعداد بخش ها از مسیری به مسیر دیگر متفاوت است، و برای هر دیسک سخت این اعداد متفاوت است - بنابراین، زمانی که هارد دیسک برخی از پارامترهای شرطی را به کنترل کننده می گوید، هندسه منطقی به اصطلاح استفاده می شود. و هنگام دریافت دستورات، خود آدرس های منطقی را به آدرس های فیزیکی تبدیل می کند. در همان زمان، در یک هارد دیسک با هندسه منطقی، به عنوان مثال، 520 سیلندر، 128 هد و 63 بخش (حجم کل - 2 گیگابایت)، به احتمال زیاد دو دیسک - و چهار هد خواندن / نوشتن وجود دارد.

آخرین نسل هارد دیسک ها از PRML (پاسخ جزئی، حداکثر احتمال) و S.M.A.R.T استفاده می کنند. (تکنولوژی تجزیه و تحلیل و گزارش خود نظارتی - فناوری برای تجزیه و تحلیل و گزارش خود نظارتی). اولین مورد به این دلیل ایجاد شد که در تراکم های ضبط موجود دیگر نمی توان سیگنال را به وضوح و بدون ابهام از سطح دیسک خواند - سطح تداخل و اعوجاج بسیار بالا است. به جای تبدیل مستقیم سیگنال، با مجموعه‌ای از نمونه‌ها مقایسه می‌شود و بر اساس حداکثر شباهت، نتیجه‌گیری در مورد دریافت یک یا آن کلمه رمز گرفته می‌شود - تقریباً به همان روشی که کلماتی را می‌خوانیم که در آنها حروف وجود ندارد یا تحریف شده است.

هارد دیسکی که فناوری S.M.A.R.T را پیاده سازی می کند، آمار پارامترهای عملکرد خود (تعداد راه اندازی / توقف و ساعات کار، زمان شتاب اسپیندل، خطاهای شناسایی / تصحیح شده و غیره) را نگه می دارد که به طور مرتب در یک فلش رام یا در سرویس ذخیره می شود. نواحی دیسک این اطلاعات در طول عمر هارد دیسک انباشته می شود و می تواند توسط برنامه های تجزیه و تحلیل در هر زمان درخواست شود. می توان از آن برای قضاوت در مورد وضعیت مکانیک، شرایط عملیاتی یا احتمال تقریبی خرابی استفاده کرد.

اطلاعات مشابه

دستگاه هارد دیسک

آرتیوم روبتسف،R.LAB توضیح ارتباط بین اصطلاحات روسی و انگلیسی توسط لئونید وورژف انجام شد.

هدف از این مقاله توصیف ساختار یک هارد دیسک مدرن، صحبت در مورد اجزای اصلی آن، نشان دادن ظاهر و نامگذاری آنها است. علاوه بر این، ما رابطه بین اصطلاحات روسی و انگلیسی را که اجزای هارد دیسک را توصیف می کنند نشان خواهیم داد.

برای وضوح، بیایید نگاهی به درایو 3.5 اینچی SATA بیندازیم. این یک ترابایت کاملاً جدید Seagate ST31000333AS خواهد بود. بیایید خوکچه هندی خود را بررسی کنیم.

یک تکستولیت سبز با مسیرهای مسی، کانکتورهای برق و SATA، برد الکترونیکی یا برد کنترلی (Printed Circuit Board, PCB) نامیده می شود. برای مدیریت عملکرد هارد دیسک استفاده می شود. قاب آلومینیومی مشکی و محتویات آن HDA (Head) نامیده می شود و دیسکمونتاژ، HDA)، کارشناسان همچنین آن را "می تواند" می نامند. بدنه بدون محتویات را HDA (پایه) نیز می‌گویند.

حالا بیایید برد مدار چاپی را برداریم و اجزای قرار گرفته روی آن را بررسی کنیم.

اولین چیزی که توجه شما را جلب می کند یک تراشه بزرگ است که در وسط قرار دارد - یک میکروکنترلر یا پردازنده (واحد کنترل کننده میکرو، MCU). در هارد دیسک های مدرن، میکروکنترلر از دو قسمت تشکیل شده است - خود واحد پردازشگر مرکزی (CPU) که ​​تمام محاسبات را انجام می دهد و کانال خواندن / نوشتن (کانال خواندن / نوشتن) - یک دستگاه ویژه که ورودی ها را از هدها تبدیل می کند. سیگنال آنالوگدر طی عملیات خواندن وارد داده های دیجیتال می شود و در طول عملیات نوشتن، داده های دیجیتال را به سیگنال آنالوگ رمزگذاری می کند. این پردازنده دارای پورت های ورودی-خروجی (پورت های IO) برای کنترل سایر اجزای واقع در آن است تخته مدار چاپیو انتقال داده از طریق رابط SATA.

تراشه حافظه یک حافظه DDR SDRAM معمولی است. مقدار حافظه، اندازه کش هارد دیسک را تعیین می کند. این برد مدار دارای 32 مگابایت حافظه DDR سامسونگ است که در تئوری به درایو 32 مگابایت کش می دهد (و این دقیقاً همان مقداری است که در مشخصات هارد دیسک ذکر شده است) اما این کاملاً درست نیست. واقعیت این است که حافظه به طور منطقی به حافظه بافر (کش) و حافظه سیستم عامل تقسیم می شود. پردازنده برای بارگذاری ماژول های سیستم عامل به مقداری حافظه نیاز دارد. تا جایی که ما می دانیم، فقط هیتاچی/IBM مقدار واقعی حافظه پنهان را در برگه مشخصات فهرست می کند. در مورد بقیه درایوها، ما فقط می توانیم مقدار کش را حدس بزنیم.

تراشه بعدی کنترل کننده موتور و یونیت سر یا "پیچ و خم" (کنترل کننده موتور سیم پیچ صدا، کنترل کننده VCM) است. علاوه بر این، این تراشه منابع تغذیه ثانویه واقع بر روی برد را کنترل می کند که از آن پردازنده و تراشه پیش تقویت کننده-سوئیچینگ (پیش تقویت کننده، پیش تقویت کننده) واقع در HDA تغذیه می شود. این مصرف کننده اصلی انرژی روی برد مدار چاپی است. چرخش دوک و حرکت سرها را کنترل می کند. هسته کنترلر VCM می تواند حتی در 100 درجه سانتیگراد کار کند.

بخشی از سیستم عامل درایو در حافظه فلش ذخیره می شود. هنگامی که برق به دیسک اعمال می شود، میکروکنترلر محتویات تراشه فلش را در حافظه بارگذاری می کند و شروع به اجرای کد می کند. بدون کد بارگذاری شده صحیح، دیسک حتی نمی خواهد بچرخد. اگر تراشه فلش روی برد نباشد، در میکروکنترلر تعبیه شده است.

سنسور لرزش (سنسور شوک) به لرزش خطرناک برای دیسک واکنش نشان می دهد و سیگنالی را در این مورد به کنترل کننده VCM ارسال می کند. VCM بلافاصله هدها را پارک می کند و می تواند از چرخش دیسک جلوگیری کند. از نظر تئوری، این مکانیسم باید درایو را از آسیب بیشتر محافظت کند، اما در عمل کار نمی کند، بنابراین دیسک ها را رها نکنید. در برخی از دیسک ها، سنسور لرزش بسیار حساس است و به کوچکترین لرزشی واکنش نشان می دهد. داده های دریافتی از سنسور به کنترلر VCM اجازه می دهد تا حرکت هدها را اصلاح کند. حداقل دو سنسور ارتعاش روی چنین دیسک هایی نصب شده است.

برد دارای یک دستگاه محافظ دیگر است - سرکوب ولتاژ گذرا (TVS). از برد در برابر نوسانات برق محافظت می کند. در حین افزایش برق، TVS می سوزد و یک اتصال کوتاه به زمین ایجاد می کند. این برد دارای دو تلویزیون 5 و 12 ولت می باشد.

اکنون HDA را در نظر بگیرید.

در زیر برد، کنتاکت های موتور و هدها قرار دارد. علاوه بر این، یک سوراخ کوچک و تقریبا نامحسوس (سوراخ تنفس) روی کیس دیسک وجود دارد. این به یکسان کردن فشار کمک می کند. بسیاری از مردم فکر می کنند که در داخل هارد دیسک خلاء وجود دارد. در واقع اینطور نیست. این سوراخ به دیسک اجازه می دهد تا فشار داخل و خارج محفظه را یکسان کند. در داخل، این سوراخ با یک فیلتر تنفس پوشیده شده است که ذرات گرد و غبار و رطوبت را به دام می اندازد.

حالا بیایید به داخل محوطه نگهداری نگاه کنیم. پوشش دیسک را بردارید.

درب خود چیز خاصی نیست. این فقط یک تکه فلز با مهر و موم لاستیکی برای جلوگیری از ورود گرد و غبار است. در نهایت، پر کردن منطقه مهار را در نظر بگیرید.

اطلاعات گرانبها بر روی دیسک های فلزی که پنکیک یا بشقاب (بشقاب) نیز نامیده می شود، ذخیره می شود. در عکس صفحه بالایی را مشاهده می کنید. صفحات از آلومینیوم یا شیشه صیقلی ساخته شده اند و با چندین لایه از ترکیبات مختلف از جمله یک ماده فرومغناطیسی پوشیده شده اند که در واقع داده ها روی آن ذخیره می شود. بین پنکیک ها و همچنین بالای آن ها صفحات مخصوصی به نام جداکننده یا جداکننده (دمپر یا جداکننده) مشاهده می کنیم. آنها برای یکسان کردن جریان هوا و کاهش نویز صوتی مورد نیاز هستند. به عنوان یک قاعده، آنها از آلومینیوم یا پلاستیک ساخته شده اند. جداکننده‌های آلومینیومی در خنک‌کردن هوای داخل محوطه با موفقیت‌تر عمل می‌کنند.

نمای جانبی پنکیک و جداکننده.

هدهای خواندن و نوشتن (هد) در انتهای براکت های هد یونیت مغناطیسی یا HSA (Head Stack Assembly، HSA) نصب می شوند. منطقه پارکینگ ناحیه ای است که سر یک دیسک سالم باید در هنگام توقف اسپیندل قرار داشته باشد. همانطور که در عکس مشخص است، با استفاده از این دیسک، منطقه پارکینگ به اسپیندل نزدیکتر است.

در برخی از درایوها، پارکینگ در مناطق پارکینگ پلاستیکی ویژه واقع در خارج از صفحات انجام می شود.

هارد دیسک یک مکانیسم موقعیت یابی دقیق است و برای عملکرد صحیح به هوای بسیار تمیز نیاز دارد. در حین استفاده، ذرات میکروسکوپی فلز و گریس ممکن است در داخل هارد دیسک ایجاد شود. برای تمیز کردن فوری هوای داخل دیسک یک فیلتر چرخش وجود دارد. این یک دستگاه با تکنولوژی بالا است که به طور مداوم کوچکترین ذرات را جمع آوری و به دام می اندازد. فیلتر در مسیر جریان هوا ایجاد شده در اثر چرخش صفحات قرار دارد.

حالا بیایید آهنربای بالایی را برداریم و ببینیم زیر آن چه چیزی پنهان شده است.

هارد دیسک ها از آهنرباهای نئودیمیوم بسیار قوی استفاده می کنند. این آهنرباها به قدری قدرتمند هستند که می توانند 1300 برابر وزن خود را بلند کنند. بنابراین انگشت خود را بین آهنربا و فلز یا آهنربای دیگر قرار ندهید - ضربه بسیار حساس خواهد بود. این عکس محدود کننده های BMG را نشان می دهد. وظیفه آنها محدود کردن حرکت سرها و رها کردن آنها روی سطح صفحات است. محدود کننده های BMG مدل های مختلف به طور متفاوتی مرتب شده اند، اما همیشه دو مورد از آنها وجود دارد، آنها در تمام هارد دیسک های مدرن استفاده می شوند. در درایو ما، محدود کننده دوم در آهنربای پایین قرار دارد.

در اینجا چیزی است که می توانید در آنجا ببینید.

همچنین در اینجا سیم پیچ (کویل صوتی) را می بینیم که بخشی از بلوک سرهای مغناطیسی است. سیم پیچ و آهنربا درایو VCM (موتور سیم پیچ صوتی، VCM) را تشکیل می دهند. درایو و بلوک سرهای مغناطیسی یک موقعیت دهنده (محرک) را تشکیل می دهند - دستگاهی که سرها را حرکت می دهد. یک قطعه پلاستیکی سیاه رنگ با شکل پیچیده، چفت (عملگر) نامیده می شود. این یک مکانیسم ایمنی است که HMG را پس از رسیدن موتور اسپیندل به تعداد دور مشخصی آزاد می کند. این به دلیل فشار جریان هوا اتفاق می افتد. چفت از هدها در برابر حرکات ناخواسته در موقعیت پارک محافظت می کند.

حالا بیایید بلوک سرهای مغناطیسی را برداریم.

دقت و نرمی حرکت BMG توسط یک بلبرینگ دقیق پشتیبانی می شود. بزرگترین قسمت BMG که از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است معمولاً براکت یا راکر (بازو) نامیده می شود. در انتهای راکر سرهایی روی تعلیق فنری قرار دارند (Heads Gimbal Assembly, HGA). معمولا سر و بازوها توسط سازندگان مختلف عرضه می شوند. یک کابل انعطاف پذیر (مدار چاپی منعطف، FPC) به پدی می رود که با برد کنترل جفت می شود.

اجزای BMG را با جزئیات بیشتری در نظر بگیرید.

یک سیم پیچ متصل به یک کابل.

یاتاقان.

عکس زیر مخاطبین BMG را نشان می دهد.

واشر (واشر) محکم بودن اتصال را تضمین می کند. بنابراین، هوا تنها از طریق سوراخ یکسان سازی فشار می تواند به داخل دیسک و یونیت سر وارد شود. کنتاکت های روی این دیسک با یک لایه نازک از طلا پوشانده شده اند تا رسانایی را بهبود ببخشند.

این یک طرح راکر کلاسیک است.

به قطعات کوچک سیاه رنگ در انتهای آویزهای فنری لغزنده می گویند. بسیاری از منابع نشان می دهند که لغزنده ها و سرها یکی هستند. در واقع نوار لغزنده با بالا بردن سر بالای سطح پنکیک به خواندن و نوشتن اطلاعات کمک می کند. در هارد دیسک های مدرن، هدها در فاصله 5-10 نانومتری از سطح پنکیک حرکت می کنند. در مقام مقایسه، قطر موی انسان حدود 25000 نانومتر است. اگر ذره ای زیر لغزنده قرار گیرد، می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد سرها به دلیل اصطکاک و خرابی آنها شود، به همین دلیل است که خلوص هوای داخل محفظه بسیار مهم است. خود عناصر خواندن و نوشتن در انتهای نوار لغزنده قرار دارند. آنقدر کوچک هستند که فقط با میکروسکوپ خوب دیده می شوند.

همانطور که می بینید سطح لغزنده صاف نیست، شیارهای آیرودینامیکی دارد. آنها به تثبیت ارتفاع پرواز لغزنده کمک می کنند. هوای زیر نوار لغزنده یک بالشتک هوا را تشکیل می دهد (Air Bearing Surface، ABS). بالشتک هوا پرواز لغزنده را تقریباً به موازات سطح پنکیک حفظ می کند.

در اینجا یک تصویر کشویی دیگر است.

مخاطبین سر در اینجا به وضوح قابل مشاهده هستند.

این یکی دیگر از بخش های مهم BMG است که هنوز در مورد آن صحبتی نشده است. به آن پیش تقویت کننده (پیش تقویت کننده، پیش تقویت کننده) می گویند. پیش تقویت‌کننده تراشه‌ای است که هدها را کنترل می‌کند و سیگنال‌هایی را که به آن‌ها یا از آن‌ها می‌آید، تقویت می‌کند.

پیش تقویت کننده به یک دلیل بسیار ساده مستقیماً در BMG قرار دارد - سیگنالی که از هدها می آید بسیار ضعیف است. در درایوهای مدرن، فرکانس آن حدود 1 گیگاهرتز است. اگر پری امپ را از ناحیه محفظه خارج کنید، مانند سیگنال ضعیفدر راه رسیدن به صفحه کنترل به شدت محو می شود.

آهنگ های بیشتری از پری آمپ به سرها (راست) منتهی می شوند تا به ناحیه مهار (چپ). واقعیت این است که یک هارد دیسک نمی تواند به طور همزمان با بیش از یک هد (یک جفت عنصر نوشتن و خواندن) کار کند. هارد دیسک سیگنال هایی را به پیش تقویت کننده ارسال می کند و هدی را که هارد دیسک در حال حاضر به آن دسترسی دارد انتخاب می کند. این هارد دیسک دارای شش مسیر منتهی به هر سر است. چرا اینقدر زیاد؟ یک آهنگ زمین است، دو آهنگ دیگر برای عناصر خواندن و نوشتن هستند. دو مسیر بعدی برای کنترل مینی محرک ها، دستگاه های پیزوالکتریک یا مغناطیسی خاص با قابلیت حرکت یا چرخاندن لغزنده است. این به تنظیم دقیق تر موقعیت سرها در بالای مسیر کمک می کند. آخرین مسیر به بخاری منتهی می شود. بخاری برای کنترل ارتفاع پرواز سرها استفاده می شود. بخاری گرما را به سیستم تعلیق متصل کننده لغزنده و راکر منتقل می کند. آویز از دو آلیاژ با ویژگی های انبساط حرارتی متفاوت ساخته شده است. هنگامی که گرم می شود، تعلیق به سمت سطح پنکیک خم می شود و در نتیجه ارتفاع پرواز سر کاهش می یابد. وقتی خنک شد، سیستم تعلیق صاف می شود.

در مورد هدها کافی است، بیایید دیسک را بیشتر از هم جدا کنیم. جداکننده بالایی را بردارید.

در اینجا به نظر می رسد.

در عکس بعدی قسمت محفظه را می بینید که جداکننده بالایی و مجموعه هد آن برداشته شده است.

آهنربای پایینی نمایان شد.

حالا حلقه گیره (پلاتر گیره).

این حلقه پشته صفحات را در کنار هم نگه می دارد و از حرکت آنها نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند.

پنکیک ها بر روی یک دوک نخ ریسی می شوند.

حالا که چیزی نگهدارنده پنکیک نیست، بیایید پنکیک بالایی را برداریم. این چیزی است که در زیر وجود دارد.

اکنون مشخص است که چگونه فضای سرها ایجاد می شود - حلقه های فاصله بین پنکیک ها وجود دارد. عکس پنکیک دوم و جداکننده دوم را نشان می دهد.

حلقه اسپیسر قطعه ای با دقت بالا است که از آلیاژ یا پلیمرهای غیر مغناطیسی ساخته شده است. بیایید آن را برداریم.

بیایید هر چیز دیگری را از دیسک بیرون بکشیم تا قسمت پایین HDA را بررسی کنیم.

این همان چیزی است که سوراخ یکسان سازی فشار به نظر می رسد. دقیقا زیر فیلتر هوا قرار دارد. بیایید نگاهی دقیق تر به فیلتر بیندازیم.

از آنجایی که هوای بیرون لزوماً حاوی گرد و غبار است، فیلتر چندین لایه دارد. بسیار ضخیم تر از فیلتر گردش خون است. گاهی اوقات حاوی ذرات سیلیکاژل برای مقابله با رطوبت هوا است.

هارد دیسک ها یا به اصطلاح هارد دیسک یکی از مهم ترین قطعات هستند سیستم کامپیوتری. همه در مورد آن می دانند. اما به دور از هر کاربر مدرن حتی در اصل حدس می زند که یک هارد دیسک چگونه کار می کند. اصل عملکرد، به طور کلی، برای درک اساسی بسیار ساده است، اما برخی تفاوت های ظریف وجود دارد که بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

سوال در مورد هدف و طبقه بندی هارد دیسک ها؟

مسئله هدف البته بلاغی است. هر کاربر، حتی بیشتر سطح ورودی، بلافاصله پاسخ می دهد که هارد (معروف به هارد دیسک یا هارد دیسک یا HDD) بلافاصله پاسخ می دهد که برای ذخیره اطلاعات استفاده می شود.

در کل درست است. فراموش نکنید که در هارد دیسک، علاوه بر سیستم عامل و فایل های کاربر، بخش های بوت ایجاد شده توسط سیستم عامل وجود دارد که به لطف آنها شروع می شود، و همچنین برخی از علائم که توسط آنها می توانید به سرعت پیدا کنید. اطلاعات لازم.

مدل های مدرن کاملاً متنوع هستند: HDD های معمولی، سفت و سخت خارجیدیسک ها، SSD های پرسرعت، اگرچه دقیقاً هستند دیسکهای سختنسبت داده شده و پذیرفته نشده است. علاوه بر این، پیشنهاد می شود دستگاه و اصل عملکرد هارد دیسک را در نظر بگیرید، اگر نه به طور کامل، حداقل به گونه ای که برای درک شرایط و فرآیندهای اساسی کافی باشد.

لطفاً توجه داشته باشید که طبقه بندی خاصی از هارد دیسک های مدرن بر اساس برخی معیارهای اساسی وجود دارد که از میان آنها می توان موارد زیر را متمایز کرد:

• روش ذخیره سازی اطلاعات؛
• نوع رسانه؛
• روش سازماندهی دسترسی به اطلاعات

چرا به هارد دیسک هارد می گویند؟

امروزه بسیاری از کاربران به این فکر می کنند که چرا هارد دیسک ها را مربوط به سلاح های کوچک می نامند. به نظر می رسد که چه چیزی می تواند بین این دو دستگاه مشترک باشد؟

خود این اصطلاح در سال 1973 ظاهر شد، زمانی که اولین HDD جهان در بازار ظاهر شد، طراحی آن شامل دو محفظه جداگانه در یک ظرف مهر و موم شده بود. ظرفیت هر محفظه 30 مگابایت بود، به همین دلیل مهندسان نام رمز "30-30" را به دیسک دادند که کاملاً با مارک اسلحه محبوب آن زمان "30-30 Winchester" همخوانی داشت. درست است ، در اوایل دهه 90 در آمریکا و اروپا این نام عملاً از بین رفت ، اما همچنان در فضای پس از شوروی محبوب است.

دستگاه و اصل عملکرد هارد دیسک

اما منحرف می شویم. اصل عملکرد یک هارد دیسک را می توان به طور خلاصه به عنوان فرآیندهای خواندن یا نوشتن اطلاعات توصیف کرد. اما چگونه اتفاق می افتد؟ برای درک اصل عملکرد یک هارد دیسک مغناطیسی، ابتدا لازم است نحوه عملکرد آن را مطالعه کنید.

هارد دیسک خود مجموعه ای از صفحات است که تعداد آنها می تواند از چهار تا نه متغیر باشد که توسط یک محور (محور) به نام اسپیندل به هم متصل شده اند. صفحات یکی بالای دیگری قرار می گیرند. اغلب مواد برای ساخت آنها آلومینیوم، برنج، سرامیک، شیشه و غیره است. خود صفحات دارای پوشش مغناطیسی خاصی به شکل ماده ای به نام پلاتر هستند که بر پایه اکسید فریت گاما، اکسید کروم، فریت باریم و غیره است. هر یک از این صفحات حدود 2 میلی متر ضخامت دارد.

هدهای شعاعی وظیفه نوشتن و خواندن اطلاعات را بر عهده دارند (یک عدد برای هر صفحه) و از هر دو سطح در صفحات استفاده شده است. که برای آن می تواند از 3600 تا 7200 دور در دقیقه باشد و دو موتور الکتریکی وظیفه حرکت سرها را بر عهده دارند.

در عین حال، اصل اساسی هارد دیسک کامپیوتر این است که اطلاعات در هیچ کجا ثبت نمی شود، بلکه در مکان های کاملاً تعریف شده به نام سکتورها که در مسیرها یا مسیرهای متحدالمرکز قرار دارند، ثبت می شود. برای جلوگیری از سردرگمی، قوانین یکسانی اعمال می شود. این بدان معنی است که اصول عملکرد درایوهای دیسک سخت از نظر ساختار منطقی آنها جهانی است. بنابراین، برای مثال، اندازه یک بخش، که به عنوان یک استاندارد واحد در سراسر جهان پذیرفته شده است، 512 بایت است. به نوبه خود، بخش ها به خوشه هایی تقسیم می شوند که دنباله ای از بخش های مجاور هستند. و ویژگی های اصل عملکرد یک هارد دیسک در این زمینه این است که تبادل اطلاعات توسط کل خوشه ها (تعداد صحیح زنجیره های بخش) انجام می شود.

اما اطلاعات چگونه خوانده می شود؟ اصول کارکرد هارد دیسک دیسک های مغناطیسیبه این صورت به نظر می رسد: با استفاده از یک براکت مخصوص، سر خواندن در جهت شعاعی (مارپیچ) به مسیر مورد نظر حرکت می کند و هنگام چرخش، در بالای بخش داده شده قرار می گیرد و همه هدها می توانند به طور همزمان حرکت کنند و اطلاعات یکسان را نه تنها از آن بخوانند. آهنگ های مختلف، بلکه از دیسک های مختلف (صفحات). همه آهنگ ها با همین شماره سریالسیلندر نامیده می شوند.

در عین حال، یک اصل دیگر از عملکرد دیسک سخت را می توان متمایز کرد: هرچه سر خوانده شده به سطح مغناطیسی نزدیکتر باشد (اما آن را لمس نمی کند)، تراکم ضبط بالاتر است.

اطلاعات چگونه نوشته و خوانده می شود؟

هارد دیسک ها یا هارد دیسک ها را مغناطیسی می نامیدند زیرا از قوانین فیزیک مغناطیس استفاده می کنند که توسط فارادی و ماکسول فرموله شده است.

همانطور که قبلا ذکر شد، صفحات ساخته شده از مواد غیر حساس به مغناطیسی با یک پوشش مغناطیسی پوشانده می شوند که ضخامت آن تنها چند میکرومتر است. در حین کار، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که به اصطلاح ساختار دامنه دارد.

حوزه مغناطیسی یک ناحیه مغناطیسی شده از یک فروآلیاژ است که به شدت توسط مرزها محدود شده است. علاوه بر این، اصل عملکرد یک هارد دیسک را می توان به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد: هنگامی که یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال می شود، میدان خود دیسک شروع به جهت گیری دقیق در امتداد خطوط مغناطیسی می کند و هنگامی که ضربه متوقف می شود، مناطق مغناطیسی باقی مانده ظاهر می شود. روی دیسک‌هایی که اطلاعاتی که قبلاً در فیلد اصلی وجود داشت در آن ذخیره می‌شود.

سر خواندن وظیفه ایجاد یک میدان خارجی در هنگام ضبط را بر عهده دارد و هنگام خواندن، ناحیه مغناطیسی باقیمانده که در مقابل سر قرار دارد، یک نیروی الکتروموتور یا EMF ایجاد می کند. علاوه بر این، همه چیز ساده است: تغییر در EMF مربوط به وحدت در است کد باینریو عدم وجود یا خاتمه آن صفر است. زمان تغییر EMF معمولاً عنصر بیت نامیده می شود.

علاوه بر این، سطح مغناطیسی، صرفاً به دلایل علم کامپیوتر، می تواند به عنوان یک توالی نقطه چین خاصی از بیت های اطلاعات مرتبط باشد. اما، از آنجایی که مکان چنین نقاطی را نمی توان کاملاً دقیق محاسبه کرد، لازم است برخی از علائم از پیش ارائه شده را روی دیسک تنظیم کنید که به تعیین مکان مورد نظر کمک می کند. ایجاد چنین علائمی را قالب بندی می نامند (به طور کلی، شکستن دیسک به آهنگ ها و بخش هایی که در خوشه ها ترکیب شده اند).

ساختار منطقی و اصل عملکرد هارد دیسک از نظر قالب بندی

در مورد سازماندهی منطقی HDD، قالب بندی در اینجا اول است که در آن دو نوع اصلی متمایز می شود: سطح پایین (فیزیکی) و سطح بالا (منطقی). بدون این مراحل، نیازی به صحبت در مورد وارد کردن هارد دیسک به شرایط کار نیست. نحوه مقداردهی اولیه هارد دیسک جدید به طور جداگانه مورد بحث قرار خواهد گرفت.

قالب‌بندی سطح پایین شامل تأثیر فیزیکی بر روی سطح HDD است که بخش‌هایی را در امتداد مسیرها ایجاد می‌کند. جالب است که اصل کار یک هارد دیسک به گونه ای است که هر بخش ایجاد شده آدرس منحصر به فرد خود را دارد که شامل شماره خود سکتور، تعداد مسیری که در آن قرار دارد و شماره سمت آن است. از بشقاب بنابراین، هنگام سازماندهی دسترسی مستقیم، همان رممستقیماً به یک آدرس معین آدرس می دهد، و اطلاعات لازم را در کل سطح جستجو نمی کند، به همین دلیل سرعت به دست می آید (اگرچه این مهم ترین چیز نیست). لطفاً توجه داشته باشید که هنگام انجام قالب‌بندی سطح پایین، کاملاً تمام اطلاعات پاک می‌شوند و در بیشتر موارد قابل بازیابی نیستند.

مورد دیگر قالب بندی منطقی است (در سیستم های ویندوز، این قالب بندی سریع یا فرمت سریع است). علاوه بر این، این فرآیندها برای ایجاد پارتیشن‌های منطقی، که بخشی از هارد دیسک اصلی هستند که بر اساس همان اصول کار می‌کنند، قابل اجرا هستند.

قالب بندی منطقی در درجه اول بر ناحیه سیستم تأثیر می گذارد که شامل بخش بوتو جداول پارتیشن (Boot record)، جداول تخصیص فایل (FAT، NTFS و غیره) و دایرکتوری ریشه (Root Directory).

اطلاعات از طریق خوشه در چندین بخش به بخش ها نوشته می شود و یک خوشه نمی تواند شامل دو شی (فایل) یکسان باشد. در واقع، ایجاد یک پارتیشن منطقی، همانطور که بود، آن را از پارتیشن اصلی سیستم جدا می کند، در نتیجه اطلاعات ذخیره شده روی آن، در صورت بروز خطا و خرابی، تغییر یا حذف نمی شود.

ویژگی های اصلی HDD

به نظر می رسد که به طور کلی اصل هارد دیسک کمی واضح است. حالا بیایید به ویژگی های اصلی برویم، که تصویر کاملی از تمام احتمالات (یا معایب) هارد دیسک های مدرن ارائه می دهد.

اصل عملکرد هارد دیسک و ویژگی های اصلی می تواند کاملاً متفاوت باشد. برای درک آنچه در مورد آن صحبت می کنیم، بیایید اساسی ترین پارامترهایی را که مشخصه همه دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات شناخته شده امروزی است برجسته کنیم:

• ظرفیت (حجم)؛
• سرعت (سرعت دسترسی به داده ها، اطلاعات خواندن و نوشتن)؛
• رابط (روش اتصال، نوع کنترلر).

ظرفیت کل اطلاعاتی است که می توان روی هارد دیسک نوشت و ذخیره کرد. صنعت HDD به سرعت در حال توسعه است به طوری که امروزه هارد دیسک هایی با حجم های حدود 2 ترابایت و بالاتر از قبل مورد استفاده قرار گرفته اند. و همانطور که اعتقاد بر این است، این حد نیست.

رابط کاربری مهم ترین ویژگی است. دقیقاً نحوه اتصال دستگاه به مادربرد، استفاده از کدام کنترلر، خواندن و نوشتن و ... را مشخص می کند. رابط های اصلی و رایج عبارتند از IDE، SATA و SCSI.

دیسک های دارای رابط IDE گران نیستند، اما یکی از معایب اصلی آن است تعداد محدوددستگاه های متصل به طور همزمان (حداکثر چهار) و سرعت انتقال داده پایین (حتی اگر دسترسی مستقیم به حافظه Ultra DMA یا پروتکل های Ultra ATA (حالت 2 و حالت 4) پشتیبانی می شود. اگرچه، همانطور که تصور می شود، استفاده از آنها به شما امکان می دهد میزان خواندن را افزایش دهید. / سرعت نوشتن تا 16 مگابیت بر ثانیه، اما در واقع سرعت بسیار کمتر است. علاوه بر این، برای استفاده از حالت UDMA، باید یک درایور مخصوص نصب کنید که در تئوری باید با آن عرضه شود. مادربرد.

صحبت در مورد اینکه اصل کار یک هارد دیسک و ویژگی ها چیست ، نمی توان نادیده گرفت و جانشین نسخه IDE ATA است. مزیت این فناوری این است که با استفاده از گذرگاه پرسرعت Fireware IEEE-1394 می توان سرعت خواندن/نوشتن را تا 100 مگابیت بر ثانیه افزایش داد.

در نهایت، رابط SCSI در مقایسه با دو رابط قبلی، انعطاف پذیرترین و سریع ترین است (سرعت نوشتن/خواندن به 160 مگابیت بر ثانیه و بیشتر می رسد). اما این هارد دیسک ها تقریبا دو برابر گران هستند. اما تعداد دستگاه های ذخیره سازی متصل به طور همزمان از هفت تا پانزده است، اتصال را می توان بدون قطع برق کامپیوتر انجام داد و طول کابل می تواند حدود 15-30 متر باشد. در واقع، این نوع HDD بیشتر نه در رایانه های شخصی کاربر، بلکه در سرورها استفاده می شود.

سرعت، که مشخص کننده سرعت انتقال و توان عملیاتیورودی/خروجی معمولاً بر حسب زمان انتقال و مقدار داده های متوالی منتقل شده بیان می شود و بر حسب مگابیت بر ثانیه بیان می شود.

برخی از گزینه های اضافی

صحبت در مورد اینکه اصل کار یک هارد دیسک چیست و چه پارامترهایی بر عملکرد آن تأثیر می گذارد، نمی توان برخی از آنها را نادیده گرفت. ویژگی های اضافی، که ممکن است بر عملکرد یا حتی عمر دستگاه تأثیر بگذارد.

در اینجا در وهله اول سرعت چرخش است که مستقیماً بر زمان جستجو و مقداردهی اولیه (تشخیص) بخش مورد نظر تأثیر می گذارد. این به اصطلاح زمان جستجوی پنهان است - فاصله ای که در طی آن بخش مورد نظر به سر خوانده می شود. امروزه چندین استاندارد برای سرعت اسپیندل که بر حسب دور در دقیقه با زمان ماندگاری بر حسب میلی ثانیه بیان می شود، اتخاذ شده است:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

به راحتی می توان فهمید که هرچه سرعت بالاتر باشد، زمان کمتری برای جستجوی بخش ها و از نظر فیزیکی - در چرخش دیسک صرف می شود تا زمانی که نقطه تعیین موقعیت پلاتر مورد نیاز برای هد تنظیم شود.

پارامتر دیگر نرخ انتقال داخلی است. در مسیرهای بیرونی، حداقل است، اما با انتقال تدریجی به مسیرهای داخلی افزایش می یابد. بنابراین، همان فرآیند یکپارچه سازی، که داده های پرکاربرد را به سریع ترین مناطق دیسک منتقل می کند، چیزی نیست جز انتقال آن به یک مسیر داخلی با سرعت خواندن سریع تر. سرعت خارجی مقادیر ثابتی دارد و مستقیماً به رابط مورد استفاده بستگی دارد.

بالاخره یکی از نکات مهممربوط به وجود یک هارد دیسک کش یا بافر خود است. در واقع اصل هارد دیسک از نظر استفاده بافر تا حدودی شبیه به عملیاتی یا حافظه مجازی. هر چه مقدار حافظه کش بیشتر باشد (128-256 کیلوبایت)، هارد دیسک سریعتر کار می کند.

الزامات اصلی برای HDD

الزامات اساسی زیادی وجود ندارد که در بیشتر موارد برای هارد دیسک اعمال شود. نکته اصلی عمر طولانی و قابلیت اطمینان است.

استاندارد اصلی برای اکثر HDD ها عمر سرویس حدود 5-7 سال با زمان کار حداقل پانصد هزار ساعت در نظر گرفته می شود، اما برای هارد دیسک های پیشرفته این رقم حداقل یک میلیون ساعت است.

در مورد قابلیت اطمینان، عملکرد خودآزمایی S.M.A.R.T مسئول این است که وضعیت عناصر فردی هارد دیسک را نظارت می کند و نظارت مستمر را انجام می دهد. بر اساس داده های جمع آوری شده، حتی پیش بینی خاصی از ظاهر خطاهای احتمالیبه علاوه.

ناگفته نماند که کاربر نباید کنار گذاشته شود. بنابراین، به عنوان مثال، هنگام کار با یک هارد دیسک، رعایت رژیم دمای مطلوب (0 - 50 ± 10 درجه سانتیگراد)، جلوگیری از ضربه، ضربه و سقوط هارد دیسک، گرد و غبار یا سایر ذرات ریز در آن بسیار مهم است. به هر حال، خیلی ها جالب است بدانید که همان ذرات دود تنباکو تقریباً دو برابر فاصله بین سر خواندن و سطح مغناطیسی هارد دیسک و یک موی انسان است - 5-10 برابر.

مشکلات اولیه در سیستم هنگام تعویض هارد

حالا چند کلمه در مورد اینکه اگر به دلایلی کاربر هارد دیسک را تغییر داد یا یک دیسک اضافی نصب کرد چه اقداماتی باید انجام شود.

ما این فرآیند را به طور کامل شرح نمی دهیم، بلکه فقط به مراحل اصلی می پردازیم. ابتدا هارد دیسک باید متصل شود و به داخل آن نگاه شود تنظیمات بایوس، آیا سخت افزار جدید مشخص شده است یا خیر، در بخش مدیریت دیسک، مقداردهی اولیه و ایجاد یک رکورد بوت، ایجاد یک حجم ساده، اختصاص یک شناسه (حروف) به آن و انجام قالب بندی با یک انتخاب سیستم فایل. فقط پس از آن "پیچ" جدید کاملاً برای کار آماده می شود.

نتیجه

در واقع، این تنها چیزی است که به طور خلاصه به اصول عملکرد و ویژگی های هارد دیسک های مدرن مربوط می شود. اصل عملیات سخت خارجیدیسک اساساً در اینجا مورد توجه قرار نگرفت ، زیرا عملاً با آنچه برای HDD های ثابت استفاده می شود تفاوتی ندارد. تنها تفاوت فقط در روش اتصال یک درایو اضافی به رایانه یا لپ تاپ است. رایج ترین اتصال از طریق یک رابط USB است که مستقیماً به مادربرد متصل می شود. در این صورت، اگر می خواهید از حداکثر کارایی اطمینان حاصل کنید، بهتر است از آن استفاده کنید استاندارد USB 3.0 (پورت داخل آبی رنگ است) البته به شرطی که هارد خارجیاز او حمایت می کند.

برای بقیه، به نظر می رسد که بسیاری حداقل کمی درک کرده اند که یک هارد دیسک از هر نوع چگونه کار می کند. شاید، موضوعات بسیار زیادی در بالا، حتی از یک دوره فیزیک مدرسه، ارائه شده است، با این حال، بدون این، درک کامل تمام اصول و روش های اساسی ذاتی در تولید و کاربرد HDD ها ممکن نخواهد بود.