A merevlemez alapja ebből készült. Merevlemez, mi az? Miből áll a merevlemez és hogyan működik? A HDD előnyei és hátrányai az SSD-hez képest. Merőleges rögzítési módszer

Merevlemez (Merevlemez meghajtó, HDD) - mágneses rögzítés elvén működő véletlen hozzáférésű tárolóeszköz (információs tárolóeszköz). Ez a legtöbb számítógép fő adattároló eszköze.

ellentétben " Rugalmas» lemez ( Hajlékonylemezek), információ itt HDD ferromágneses anyagréteggel, leggyakrabban króm-dioxiddal bevont kemény (alumínium vagy üveg) lemezekre rögzítve - mágneses korongok. IN HDD egy tengelyen egy vagy több lemezt használnak. Üzemmódban az olvasófejek nem érintik a lemezek felületét a gyors forgás során a felület közelében kialakuló beáramló levegőréteg miatt. A fej és a lemez távolsága több nanométer, a mechanikai érintkezés hiánya pedig a készülék hosszú élettartamát biztosítja. Ha a lemezek nem forognak, a fejek az orsónál vagy a korongon kívül, biztonságos helyen helyezkednek el, ahol a tárcsák felületével való rendellenes érintkezésük kizárt.

Első merevlemez

IN 1957 évben cégenként IBM A legelső merevlemezt fejlesztették ki, és még a személyi számítógép létrehozása előtt fejlesztették. Rendes összeget kellene fizetni érte, bár csak a hangereje volt 5 MB. Aztán egy merevlemez kapacitással 10 MB különösen személyi számítógéphez IBM PC XT. Winchesternek csak volt 30 pályákés még tovább 30 szektor minden pályán. " Winchesterek" - így kezdték el hívni a merevlemezeket; ha rövidítik, akkor " INintami", ez a cég karabélyának jelölésével való analógiából származik Winchester – „30/30”, ami többszörösen volt feltöltve.

Az érthetőség kedvéért nézzük meg 3,5 hüvelykes SATA korong. Seagate lesz ST31000333AS.

Zöld NYÁK rézsínekkel, tápcsatlakozókkal és SATA az úgynevezett elektronikai kártya vagy vezérlőkártya (P Rinted Circuit Board, PCB). A merevlemez működésének vezérlésére szolgál. A fekete alumínium házat és annak tartalmát HDA-nak ( Fej és lemez szerelvény, HDA), a szakértők úgy is nevezik, korsó" Magát a testet tartalom nélkül is nevezik HDA (alap).

Most vegyük ki a nyomtatott áramköri lapot, és vizsgáljuk meg a ráhelyezett alkatrészeket.

Az első dolog, ami felkelti a figyelmet, a középen található nagy chip - a mikrokontroller vagy processzor. (Mikrovezérlő egység, MCU) . A modern merevlemezeken a mikrokontroller két részből áll - a központi processzor(Központi processzor egység, CPU), amely minden számítást elvégz, és a csatorna csatorna írása/olvasása - speciális eszköz, amely a fejekből érkező analóg jelet olvasási művelet során digitális adattá alakítja, a digitális adatokat pedig írás közben analóg jellé kódolja. A processzornak vannak portjai bemenet/kimenet (IO portok) a nyomtatott áramköri lapon elhelyezett egyéb alkatrészek vezérlésére és az adatok továbbítására ezen keresztül SATA interfész.

Memória Chip gyakori DDR SDRAM memória. A memória mennyisége határozza meg a merevlemez gyorsítótárának méretét. Ez a PCB memóriát tartalmaz Samsung DDR kötet 32 MB, ami elméletileg gyorsítótárat ad a lemeznek 32 MB(és pontosan ez a kötet a megadott műszaki jellemzők ah merevlemez), de ez nem teljesen igaz. A tény az, hogy a memória logikailag pufferre oszlik memória (Gyorsítótár)és firmware memória. A processzornak bizonyos mennyiségű memóriára van szüksége a firmware modulok betöltéséhez. Amennyire ismert, csak Hitachi/IBM jelzi a tényleges hangerőt gyorsítótár a műszaki jellemzők leírásában; a többi lemezhez képest a kötetről gyorsítótár csak sejthetjük.

A következő chip a motor és a fejegység vezérlő vezérlője, vagy a „twist” (Voice Coil Motor vezérlő, VCM vezérlő). Ezenkívül ez a chip vezérli a kártyán található másodlagos tápegységeket, amelyek táplálják a processzort és előerősítő-kapcsoló chip (előerősítő, előerősítő), a hermetikus blokkban található. Ez a fő energiafogyasztó a nyomtatott áramköri lapon. Szabályozza az orsó forgását és a fejek mozgását. Mag VCM vezérlő Akár hőmérsékleten is működhet 100°C.

A lemez firmware egy része a következő helyen van tárolva flash memória. Amikor a lemezt áram alá helyezik, a mikrokontroller betölti a flash chip tartalmát a memóriába, és megkezdi a kód végrehajtását. Helyesen betöltött kód nélkül a lemez nem is akar felpörögni. Ha nincs flash chip az alaplapon, az azt jelenti, hogy be van építve a mikrokontrollerbe.

Rezgésérzékelő (ütésérzékelő) reagál a lemezre veszélyes rázásra, és erről jelet küld a vezérlőnek VCM. VCM vezérlő azonnal leállítja a fejeket, és megállíthatja a lemez forgását. Elméletileg ennek a mechanizmusnak meg kell védenie a lemezt a további sérülésektől, de a gyakorlatban nem működik, ezért ne ejtse le a lemezeket. Egyes meghajtókon a rezgésérzékelő nagyon érzékeny, reagál a legkisebb rezgésre. Az érzékelőtől kapott adatok lehetővé teszik vezérlő VCM korrigálja a fejek mozgását. Az ilyen lemezekre legalább két rezgésérzékelő van felszerelve.

Van még egy a táblán védőeszköz - Tranziens feszültségelnyomás (TVS). Megvédi a táblát a túlfeszültségtől. Áramlökés közben A TVS kiégett, ami rövidzárlatot hoz létre a testben. Ennek a táblának kettő van TVS, 5 és 12 voltos feszültséghez.

Nézzük a hermetikus blokkot.

A tábla alatt érintkezők találhatók a motor és a fejek számára. Ezen kívül van egy kis, szinte láthatatlan lyuk a lemez testén (lélegző lyuk). A nyomás kiegyenlítését szolgálja. Sokan azt hiszik, hogy a merevlemez belsejében vákuum van. Valójában ez nem igaz. Ez a lyuk lehetővé teszi, hogy a tárcsa kiegyenlítse a nyomást a védőterületen belül és kívül. Belül egy lyuk van szűrővel lefedve (légzésszűrő), amely felfogja a port és a nedvesség részecskéit.

Most vessünk egy pillantást az elszigetelési zónába. Távolítsa el a lemez fedelét.

Maga a fedél semmi érdekes. Ez csak egy fémdarab, gumitömítéssel, hogy távol tartsa a port.

Nézzük meg a konténment zóna kitöltését.

Az értékes információkat fémlemezeken tárolják, más néven palacsintát vagy ntányérokat. A képen a felső palacsinta látható. A lemezek polírozott alumíniumból vagy üvegből készülnek, és több, különböző összetételű réteggel vannak bevonva, köztük egy ferromágneses anyaggal, amelyen az adatokat ténylegesen tárolják. A palacsinták között, valamint a tetejük felett speciális tányérokat látunk, az úgynevezett elválasztók vagy elválasztók (csappantyúk vagy elválasztók). Szükségesek a légáramlás kiegyenlítésére és az akusztikus zaj csökkentésére. Általában alumíniumból vagy műanyagból készülnek. Az alumínium szeparátorok sikeresebben kezelik a konténment zónán belüli levegő hűtését.

Olvasó-író fejek (fejek), a mágneses fejegység konzoljainak végeire vannak felszerelve, ill BMG (Head Stack Assembly, HSA). Parkolózóna- ez az a terület, ahol a munkakorong fejeinek kell lenniük, ha az orsót leállítják. Ennél a lemeznél a parkolózóna közelebb van az orsóhoz, amint az a képen is látható.

Egyes meghajtókon a parkolás a táblákon kívül található speciális műanyag parkolóhelyeken történik.

Merevlemez- precíziós pozicionáló mechanizmus, és nagyon tiszta levegőt igényel a normál működéséhez. Használat közben mikroszkopikus fém- és zsírrészecskék képződhetnek a merevlemez belsejében. A lemez belsejében lévő levegő azonnali tisztításához recirkulációs szűrő. Ez egy csúcstechnológiás eszköz, amely folyamatosan összegyűjti és megfogja az apró részecskéket. A szűrő a lemezek forgásával létrejövő légáramlások útján helyezkedik el.

Távolítsuk el a felső mágnest, és nézzük meg, mi van alatta.

A merevlemezek nagyon erős neodímium mágneseket használnak. Ezek a mágnesek olyan erősek, hogy akár súlyokat is képesek emelni 1300 alkalommal nagyobb, mint a sajátjuk. Ezért ne dugja az ujját a mágnes és a fém vagy más mágnes közé - az ütés nagyon érzékeny lesz. Ezen a képen a limiterek láthatók BMG. Feladatuk a fejek mozgásának korlátozása, így a lemezek felületén maradnak. BMG limiterek A különböző modelleket eltérően tervezték, de mindig kettő van, minden modern merevlemezen használják. Hajtásunkon a második limiter az alsó mágnesen található.

Itt látjuk hangtekercs, amely a mágneses fejegység része. Kialakul a tekercs és a mágnesek BMG meghajtó (Voice Coil Motor, VCM). A meghajtó és a mágneses fejegység kialakul pozicionáló (működtető)- fejeket mozgató eszköz. Fekete műanyag részösszetett alakzatot nevezzük működtető retesz. Ez egy védekező mechanizmus, amely felszabadít BMG miután az orsómotor elér egy bizonyos fordulatszámot. Ez a légáramlás nyomása miatt következik be. A zár megvédi a fejeket a nem kívánt mozgásoktól parkolási helyzetben.

Most távolítsuk el a mágneses fejblokkot.

Pontosság és sima mozgás BMG precíziós csapágyazással. Legnagyobb rész BMG alumíniumötvözetből készült, általában ún zárójel vagy hinta (kar). A billenőfej végén rugós felfüggesztés található (Heads Gimbal Assembly, HGA). Általában magukat a fejeket és a lengőkarokat különböző gyártók szállítják. Rugalmas nyomtatott áramkör (FPC) a vezérlőkártyához csatlakoztatott érintkező padhoz megy.

Nézzük az összetevőket BMG további részleteket.

Kábelhez csatlakoztatott tekercs.

Hordozó.

On következő fotóábrázolva BMG elérhetőségek.

Tömítés biztosítja a csatlakozás szorosságát. Így a levegő csak tárcsákkal és fejekkel juthat be a berendezésbe a nyomáskiegyenlítő nyíláson keresztül. Ennek a lemeznek az érintkezői vékony aranyréteggel vannak bevonva a vezetőképesség javítása érdekében.

Ez egy klasszikus rocker design.

A rugós akasztók végein lévő kis fekete részeket ún csúszkák. Sok forrás szerint a csúszkák és a fejek ugyanazok. Valójában a csúszka az információk olvasását és írását segíti azáltal, hogy a fejét a palacsinta felülete fölé emeli. A modern merevlemezeken a fejek távolról mozognak 5-10 nanométer a palacsinta felületéről. Összehasonlításképpen az emberi haj átmérője kb 25000 nanométer. Ha bármilyen részecske kerül a csúszka alá, az a súrlódás miatt a fejek túlmelegedéséhez és meghibásodásához vezethet, ezért olyan fontos a levegő tisztasága a zárt területen. Maguk az olvasási és írási elemek a csúszka végén találhatók. Olyan kicsik, hogy csak jó mikroszkóppal láthatóak.

Mint látható, a csúszka felülete nem sík, aerodinamikus barázdák vannak rajta. Segítenek stabilizálni a csúszka repülési magasságát. A csúszka alatt kialakul a levegő légpárna (légcsapágyfelület, ABS). A légpárna a csúszka repülését szinte párhuzamosan tartja a palacsinta felületével.

Itt van egy másik csúszka kép

Itt jól láthatóak a fejérintkezők.

Ez egy másik fontos rész BMG, amiről még nem esett szó. Úgy hívják, p újraerősítő (előerősítő, előerősítő). Előerősítő- ez egy chip, ami vezérli a fejeket, és felerősíti a hozzájuk vagy onnan érkező jelet.

Előerősítő közvetlenül behelyezve BMG nagyon egyszerű okból - a fejekből érkező jel nagyon gyenge. A modern lemezeken kb 1 GHz. Ha az előerősítőt a hermetikus zónán kívülre helyezi, az ilyen gyenge jel nagymértékben gyengül a vezérlőkártya felé vezető úton.

Több sáv vezet az előerősítőtől a fejekhez (jobb oldalon), mint a konténment területhez (bal oldalon). A helyzet az, hogy egy merevlemez nem működhet egyszerre több fejjel (egy pár író és olvasó elem). A merevlemez jeleket küld az előerősítőnek, és az kiválasztja a fejet, amelyre továbbít pillanatnyilag a merevlemez hozzáfér. Ezen a merevlemezen hat sáv vezet mindegyik fejhez. Miért olyan sok? Egy sáv köszörült, további kettő az olvasási és írási elemekhez való. A következő két sáv mini-meghajtók, speciális piezoelektromos vagy mágneses eszközök vezérlésére szolgál, amelyek mozgathatják vagy elforgathatják a csúszkát. Ez segít a fejek helyzetének pontosabb beállításában a pálya felett. Az utolsó út a fűtőtesthez vezet. A fűtés a fejek repülési magasságának szabályozására szolgál. A fűtőelem hőt ad át a csúszkát és a billenőt összekötő felfüggesztésnek. A felfüggesztés két különböző hőtágulási jellemzőkkel rendelkező ötvözetből készül. Melegítéskor a felfüggesztés a palacsinta felülete felé hajlik, így csökken a fej repülési magassága. Kihűléskor a gimbal kiegyenesedik.

Merevlemez ("merevlemez", hdd, merevlemez meghajtó - eng.) - mágneses lemezeken és mágneses hatáson alapuló információtároló eszköz.

Alkalmazható mindenhol személyi számítógépekben, laptopokban, szerverekben és így tovább.

Merevlemezes eszköz. Hogyan működik a merevlemez?

A padlón hermetikusan lezárva a blokk kétoldalas lemezeket tartalmaz, a mágneses réteg, ráültetett motor tengelyés től sebességgel forog 5400 rpm A blokk nincs teljesen lezárva, de a legfontosabb, hogy ne szivárogjon finom részecskékés nem engedi páratartalom változik. Mindez károsan befolyásolja a merevlemez élettartamát és minőségét.

A modern merevlemezekben a tengelyt használják. Ez működés közben kevesebb zajt produkál, jelentősen megnöveli a tartósságot és csökkenti a tengely összeomlás miatti beszorulásának esélyét.

Az olvasás és az írás segítségével történik fejblokk.

Működőképes, fejek felszáll távolságra a lemez felülete felett ~10nm. Ezek aerodinamikus és emelkedik miatt a lemez felszíne felett feláramlás a forgó lemezről. A mágneses fejek elhelyezhetők mindkét oldalon lemezek, ha mágneses rétegek vannak lerakva a mágneses lemez mindkét oldalán.

A csatlakoztatott fejblokk rendelkezik rögzített pozíció, vagyis a fejek együtt mozognak.

Minden fejet egy speciális vezérel hajtás alapján elektromágnesesség.

Neodímium mágnes mágnest hoz létre mező, amelyben a fejegység nagy reakciósebességgel mozoghat áram hatására. Ez a legjobb és leggyorsabb lehetőség a fejblokk mozgatására, de valamikor a fejblokkot mechanikusan, fogaskerekek segítségével mozgatták.

Amikor a meghajtó ki van kapcsolva, nehogy a fejek ráesjenek a meghajtóra és sérültő, takarítanak fej parkoló(parkolózóna, parkolózóna).

Ez lehetővé teszi a kikapcsolt merevlemezek korlátozások nélküli szállítását is. Kikapcsolt állapotban a lemez ellenáll a nagy terhelésnek anélkül, hogy megsérülne. Bekapcsolt állapotban egy bizonyos szögben bekövetkező kis rázkódás is tönkreteheti a tányér mágneses rétegét, vagy károsíthatja a fejeket, amikor megérinti a lemezt.

A modern merevlemezek a lezárt részen kívül külsővel is rendelkeznek vezérlőtábla. Valaha az összes vezérlőkártyát a számítógép alaplapjának bővítőhelyeibe helyezték. Nem volt kényelmes a sokoldalúság és a képességek szempontjából. Manapság a merevlemezeknél a meghajtót vezérlő összes elektronika és az interfész egy kis táblán található a merevlemez alján. Ennek köszönhetően minden lemezen lehetőség van bizonyos, a szerkezete szempontjából előnyös paraméterekre konfigurálni, így például sebességnövekedést, vagy halkabb működést biztosít.

Az interfész és a tápellátás csatlakoztatásához szabványos, általánosan elfogadott csatlakozókat használnak / és Molex/Power SATA.

Sajátosságok.

A merevlemezek azok a legterjedelmesebb információ őrzői és viszonylagos megbízható. A lemezek mennyisége folyamatosan növekszik, de mostanában ez néhánynak köszönhető nehézségeket a mennyiség további bővítéséhez pedig új technológiákra van szükség. Elmondhatjuk, hogy a merevlemezek már majdnem elérték a határukat a maximális képességek elérésében. A merevlemezek elterjedését elsősorban az arány vezérelte árvolumen. A legtöbb esetben egy gigabájt lemezterület kevesebbe kerül, mint 2,5 rubel.

A merevlemezek előnyei és hátrányai a -hoz képest.

A szilárdtest megjelenése előtt SSD(szilárdtestalapú meghajtó) - a merevlemezeknek nem voltak versenytársai. Most a merevlemezeknek megvan a céljuk.

A merevlemezek hátrányai(merevlemez) (ssd) meghajtók:

• alacsony sebesség szekvenciális olvasás
• alacsony hozzáférési sebesség
• alacsony olvasási sebesség
• kicsit lassabb írási sebesség
• rezgések és enyhe zaj működés közben

Bár másrészt a merevlemezeknek más is van jelentősebb milyen előnyökkel jár SSD a felhalmozók igyekeznek és igyekeznek.

Profik merevlemezek (merevlemez) szilárd állapothoz képest (ssd) meghajtók:

• lényegesen jobb mennyiségi ár
• a megbízhatóság legjobb mutatója
• nagyobb maximális hangerő
• meghibásodás esetén sokkal nagyobb az esély az adatok helyreállítására
• kompaktságának és nagy, 2,5 meghajtós kapacitásának köszönhetően a legjobb választás médiaközpontokban való használatra

Miről érdemes odafigyelni merevlemez kiválasztásakor megtekintheti a „“. Ha merevlemez-javításra vagy adat-helyreállításra van szüksége, forduljon hozzánk.

Ha a merevlemezt egészében tekintjük, akkor két fő részből áll: ez az az elektronikai kártya, amelyen úgymond a merevlemez „agya” található. Tartalmaz egy processzort, egy vezérlőprogramot, egy véletlen hozzáférésű memóriaeszközt, valamint egy rögzítő és olvasási erősítőt. A mechanikus rész olyan alkatrészeket tartalmaz, mint a BMG rövidítésű mágneses fejek blokkja, a lemezeket forgató motor, és természetesen maguk a lemezek. Nézzük meg részletesebben az egyes részeket.

Hermetikus blokk.

A hermetikus blokk, más néven merevlemezház, az összes alkatrész rögzítésére szolgál, és egyben védelmet is nyújt a tányérok felületére kerülő porszemcsék ellen. Érdemes megjegyezni, hogy a HDA kinyitása csak erre a célra kialakított helyiségben történhet, nehogy por és szennyeződés kerüljön a házba.

Integrált áramkör.

Egy integrált áramkör vagy elektronikai kártya szinkronizálja a merevlemez működését a számítógéppel, és vezérli az összes folyamatot, különösen az orsó és ennek megfelelően a tányér állandó forgási sebességét tartja fenn, amelyet a motor hajt végre.

Elektromos motor.

Egy villanymotor vagy motor forgatja a lemezeket: kb. 7200 fordulat/másodperc (átlagértéket veszünk, vannak merevlemezek, amelyeken nagyobb a fordulatszám és eléri a 15.000 fordulat/másodpercet, és vannak kisebb, kb 5400 fordulatszámúak is, a lemezen lévő szükséges információkhoz való hozzáférés sebessége a lemezek merevlemezének forgási sebességétől függ).

Rocker.

A billenőkart úgy tervezték, hogy információkat írjon és olvasson a merevlemez-lemezekről. A billenőkar vége fel van osztva, és egy mágnesfej blokk van rajta, hogy több lemezre lehessen információt írni és leolvasni.

Mágneses fejek blokkja.

A lengőkar tartalmaz egy mágneses fejblokkot, amely gyakran meghibásodik, de ez a „gyakran” paraméter nagyon feltételes. Mágneses fejek találhatók a tányérok tetején és alján, és közvetlenül a merevlemezen található tányérokról olvassák le az információkat.

Lemezek.

A lemezek közvetlenül tárolják az információkat, például alumíniumból, üvegből és kerámiából készülnek. A legszélesebb körben az alumíniumot használják, de a másik két anyagból úgynevezett „elit kerekeket” készítenek. Az első előállított lemezeket vas-oxiddal vonták be, de ennek a ferromágnesnek volt egy nagy hátránya. Az ilyen anyaggal bevont lemezek kopásállósága csekély volt. Jelenleg a legtöbb merevlemez-gyártó króm-kobalttal vonja be a tányérokat, ami nagyságrenddel nagyobb biztonsági ráhagyással rendelkezik, mint a vas-oxid. A lemezeket egymástól azonos távolságra rögzítik az orsóhoz, ezt a kialakítást „csomagnak” nevezik. A tárcsák alatt egy motor vagy villanymotor található.

A lemez minden oldala sávokra van osztva, ezek pedig szektorokra vagy más módon blokkokra vannak osztva, minden azonos átmérőjű pálya egy hengert képvisel.

Minden modern merevlemezen van egy úgynevezett „mérnöki henger” a szervizinformációk tárolására, mint például a hdd típusa, sorozatszáma stb.

Hogyan működik a merevlemez

A merevlemez alapvető működési elvei alig változtak a kezdetek óta. A merevlemez eszköze nagyon hasonlít egy közönséges lemezjátszóhoz. Csak a karosszéria alatt lehet több lemez egy közös tengelyre szerelve, és a fejek mindegyik lemez mindkét oldaláról egyszerre tudnak információkat olvasni. A lemezek forgási sebessége állandó, és ez az egyik fő jellemző. A fej a lemez mentén a felülettől egy bizonyos rögzített távolságra mozog. Minél kisebb ez a távolság, annál nagyobb az információolvasás pontossága, és annál nagyobb lehet az információrögzítési sűrűség.

Ha ránézünk a merevlemezre, csak egy tartós fém burkolatot látunk. Teljesen tömített és védi a meghajtót a porszemcséktől, amelyek a fej és a lemez felülete közötti szűk résbe kerülve károsíthatják az érzékeny mágneses réteget és károsíthatják a lemezt. Ezenkívül a ház védi a meghajtót az elektromágneses interferencia ellen. A ház belsejében található az összes mechanizmus és néhány elektronikus alkatrész. A mechanizmusok maguk a lemezek, amelyeken információkat tárolnak, a fejek, amelyek információkat írnak és olvasnak a lemezekről, és a motorok, amelyek mindezt mozgásba hozzák.

A lemez egy nagyon sima felületű kerek lemez, amely általában alumíniumból, ritkábban kerámiából vagy üvegből készül, vékony ferromágneses réteggel bevonva. Sok meghajtó vas-oxid réteget használ (amely hagyományos mágnesszalagot von be), de a legújabb merevlemezek körülbelül tíz mikron vastagságú kobaltréteget használnak. Ez a bevonat tartósabb, és emellett lehetővé teszi a felvételi sűrűség jelentős növelését. Alkalmazási technológiája közel áll az integrált áramkörök gyártásánál használthoz.

A lemezek száma eltérő lehet - egytől ötig, a munkafelületek száma ennek megfelelően kétszer akkora (kettő minden lemezen). Ez utóbbi (valamint a mágneses bevonathoz használt anyag) határozza meg a merevlemez kapacitását. Néha a külső lemezek (vagy egyikük) külső felületét nem használják, ami lehetővé teszi a meghajtó magasságának csökkentését, ugyanakkor a munkafelületek száma csökken, és furcsa lehet.

A mágneses fejek információkat olvasnak és írnak lemezekre. A rögzítési elv általában hasonló a hagyományos magnónál használthoz. A digitális információ változóvá alakul elektromos áram, megérkezik a mágneses fejhez, majd továbbítja a mágneses korongra, de mágneses tér formájában, amelyet a lemez képes érzékelni és „emlékezni”.

A lemez mágneses bevonata sok apró spontán mágnesezett területből áll. Szemléltetésképpen képzeljük el, hogy a lemezt nagyon kicsi, különböző irányokba mutató iránytű nyilak rétege borítja. Az ilyen nyílrészecskéket doméneknek nevezzük. Külső mágneses tér hatására a domének saját mágneses tere az irányának megfelelően orientálódik. A külső tér megszűnése után a lemez felületén maradék mágnesezettségi zónák képződnek. Ily módon a lemezre rögzített információk mentésre kerülnek. A maradék mágnesezettség területei, amikor a korong a mágneses fej résével szemben forog, elektromotoros erőt indukálnak benne, amely a mágnesezettség nagyságától függően változik.

Az orsó tengelyére szerelt tárcsacsomagot egy speciális motor hajtja, amely kompaktan az alatta helyezkedik el. Annak érdekében, hogy csökkentse a hajtás üzembe helyezéséhez szükséges időt, a motor egy ideig kényszer üzemmódban jár, amikor be van kapcsolva. Ezért a számítógép tápegységének csúcsteljesítmény-tartalékkal kell rendelkeznie. Most a fejek működéséről. Léptetőmotor segítségével mozognak, és úgy tűnik, hogy egy mikron töredéknyi távolságra „lebegnek” a lemez felületétől anélkül, hogy megérintenék. Az információk rögzítésének eredményeként a lemezek felületén mágnesezett területek képződnek koncentrikus körök formájában.

Ezeket mágneses pályáknak hívják. Mozgás közben a fejek megállnak minden következő szám felett. Az összes felületen egymás alatt elhelyezkedő pályák halmazát hengernek nevezzük. Az összes meghajtófej egyidejűleg mozog, és az azonos nevű hengerekhez ugyanazzal a számmal hozzáférnek.

Minden merevlemez egy vagy több lapos lemezt tartalmaz, amelyek felhasználói információkat tárolnak. Ezeket lemezeknek nevezik, és két összetevőből állnak. Először is ez az az anyag, amelyből maga a lemez készül. Ezenkívül porlasztott mágneses port használnak, amely impulzusok formájában tárolja az információkat. A merevlemezek pontosan azért kapták a nevüket, mert „merevlemezeket” használnak (szemben a hajlékonylemezekkel, ahol az adathordozó hajlítható, de a hajlékonylemez hajlításánál nincs bizonyosság a rajta lévő adatok sértetlenségében). Vannak tányérok különféle méretek . Általában ők határozzák meg a merevlemez alaktényezőjét, de mint később látni fogjuk, nem mindig. A PC hajnalán használt első merevlemezek 5,25 hüvelykes méretűek voltak. Ma a legtöbb merevlemez 3,5 hüvelykes méretű, hogy pontosak legyünk, az 5,25 hüvelykes merevlemezek mérete 5,12 hüvelykes. A 3,5"-os merevlemezek pedig általában 3,74"-es átmérőjű lemezeket használnak. 5,25-ös lemezek 3,5-re és kisebbre Íme néhány érv a lemezek csökkentése mellett: 1. Megnövelt merevség: a merevebb lemezek jobban fel vannak készítve a vibrációra és a verésre, és ennek eredményeként jobban megfelelnek a nagyobb lemezek forgási sebességéhez. 2. Könnyű gyártás: a tányér egyenletessége és lapossága a kulcsa a merevlemez minőségének. A kisebb lemezeknél kevesebb a gyártási hiba 3. Súlycsökkentés: a gyártók igyekeznek növelni a merevlemez-motor fordulatszámát, ezért. Könnyebb túlhúzni, kevesebb időt vesz igénybe, és magát a motort is kevésbé lehet erősíteni. 4. Energiatakarékosság: A kisebb merevlemezek kevesebb energiát fogyasztanak. 5. Zaj és hőképződés: Amint az a fentiekből látható, mindkét paraméter csökken. 6. Megnövelt hozzáférési idő: A tányérok méretének csökkentésével csökkentjük azt a távolságot, amelyre a fejnek a lemez elejétől a végéig kell repülnie véletlenszerű hozzáférés esetén. Ez felgyorsítja a véletlenszerű olvasási-írási folyamatokat. A Seagate egyértelműen mutatja azt a tendenciát, hogy a modern PC-k és szerverek merevlemezeiben kisebb lemezeket használnak. 10.000 ford./percnél. merevlemezeken 3 hüvelyk átmérőjű lemezeket használ, és 15 000 fordulat / perc sebességgel. -- 2,5 hüvelyk. Ugyanakkor maguk a merevlemezek a 3.5-ös formátumban maradnak. A merevlemezeken lehet legalább egy tányér. Bent azonban gyakran sokkal több van belőlük. A PC-k szabványos merevlemezei általában egy-öt tányérral rendelkeznek, a szerverek merevlemezei pedig egy tucatnyit. A régi merevlemezeken tíznél több is lehet. Mindegyik merevlemezen az összes lemez fizikailag az orsóra van szerelve. Egy dedikált motor hajtja. A lemezeket speciális elválasztó gyűrűk segítségével távolítják el egymástól. Ez az egész rendszer tökéletesen központosított. Minden tányérnak két olyan felülete van, amely adatokat tartalmazhat. Mindegyik felett egy olvasó/író fej található. Általában a tányér mindkét oldalát használják adatok tárolására, de nem mindig. Néhány régebbi merevlemez dedikált szervo információs rendszerrel rendelkezett. Így a lemez egyik felülete speciális információkat tartalmazott a fejek elhelyezéséhez. A modern merevlemezek nem igényelnek ilyen technológiát, de ennek ellenére néha nem a lemez mindkét oldalát használják marketing okokból, például különböző kapacitású modellek létrehozásához. A következő cikkben megvizsgáljuk a lemezek gyártásához használt anyagokat.

A merevlemezek vagy más néven merevlemezek a számítógépes rendszerek egyik legfontosabb összetevője. Mindenki tud erről. De nem minden modern felhasználó rendelkezik alapvető ismeretekkel a merevlemez működéséről. A működési elve általában meglehetősen egyszerű az alapvető megértéshez, de van néhány árnyalat, amelyeket a továbbiakban tárgyalunk.

Kérdése van a merevlemezek céljával és besorolásával kapcsolatban?

A cél kérdése természetesen retorikai. Bármely felhasználó, még a legbelépőszintű is, azonnal azt válaszolja, hogy a merevlemez (más néven merevlemez, más néven merevlemez vagy HDD) azonnal azt válaszolja, hogy információ tárolására szolgál.

Általában véve ez igaz. Ne felejtse el, hogy a merevlemezen az operációs rendszer és a felhasználói fájlok mellett vannak az operációs rendszer által létrehozott rendszerindító szektorok, amelyeknek köszönhetően elindul, valamint bizonyos címkék, amelyek segítségével gyorsan megtalálhatja a szükséges információkat a korong.

A modern modellek meglehetősen változatosak: normál HDD-k, külső merevlemezek, nagy sebességű szilárdtestalapú meghajtók (SSD-k), bár általában nem sorolják őket merevlemezek közé. Ezután javasoljuk a merevlemez felépítésének és működési elvének figyelembe vételét, ha nem is teljes egészében, de legalább oly módon, hogy elegendő az alapvető kifejezések és folyamatok megértése.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a modern HDD-k speciális besorolása is létezik néhány alapvető kritérium szerint, amelyek között a következők szerepelnek:

• információ tárolásának módja;
• média típusa;
• az információhoz való hozzáférés megszervezésének módja.

Miért nevezik a merevlemezt merevlemeznek?

Manapság sok felhasználó kíváncsi, miért hívják a kézi lőfegyverekhez kapcsolódó merevlemezeket. Úgy tűnik, mi lehet a közös a két eszköz között?

Maga a kifejezés még 1973-ban jelent meg, amikor a piacon megjelent a világ első HDD-je, amelynek kialakítása két különálló rekeszből állt egy lezárt tartályban. Az egyes rekeszek kapacitása 30 MB volt, ezért a mérnökök a „30-30” kódnevet adták a lemeznek, ami teljesen összhangban volt az akkoriban népszerű „30-30 Winchester” fegyver márkájával. Igaz, a 90-es évek elején Amerikában és Európában ez a név gyakorlatilag kiesett a használatból, de továbbra is népszerű a posztszovjet térben.

A merevlemez felépítése és működési elve

De elkalandozunk. A merevlemez működési elve röviden az információ olvasási vagy írási folyamataiként írható le. De hogyan történik ez? A mágneses merevlemez működési elvének megértéséhez először meg kell tanulnia, hogyan működik.

Maga a merevlemez egy olyan lemezkészlet, amelyek száma négytől kilencig terjedhet, és amelyeket orsónak nevezett tengellyel (tengellyel) kötnek össze. A lemezek egymás felett helyezkednek el. Leggyakrabban a gyártáshoz használt anyagok alumínium, sárgaréz, kerámia, üveg stb. A lemezek speciális mágneses bevonattal vannak ellátva, amelyet tányérnak neveznek, és gamma-ferrit-oxidon, króm-oxidon, bárium-ferriten stb. Mindegyik ilyen lemez körülbelül 2 mm vastag.

A sugárirányú fejek (minden lemezhez egy) felelősek az információk írásáért és olvasásához, és mindkét felületet felhasználják a lemezekben. Amihez 3600-tól 7200-ig terjedhet, a fejek mozgatásáért pedig két villanymotor felel.

Ebben az esetben a számítógép merevlemezének működési elve az, hogy az információkat nem bárhol rögzítik, hanem szigorúan meghatározott helyeken, úgynevezett szektorokban, amelyek koncentrikus utakon vagy sávokon helyezkednek el. A félreértések elkerülése érdekében egységes szabályokat kell alkalmazni. Ez azt jelenti, hogy a merevlemezek működési elvei logikai felépítésük szempontjából univerzálisak. Például egy szektor mérete, amelyet az egész világon egységes szabványként alkalmaznak, 512 bájt. A szektorok viszont klaszterekre vannak osztva, amelyek szomszédos szektorok sorozatai. És a merevlemez működési elvének sajátosságai ebben a tekintetben az, hogy az információcserét teljes klaszterek (szektorok egész számú lánca) végzik.

De hogyan történik az információolvasás? A merevlemezes meghajtó működési elve a következő: egy speciális konzol segítségével az olvasófejet radiális (spirális) irányban a kívánt sávhoz mozgatjuk, és elforgatva egy adott szektor fölé helyezzük, és az összes fej egyszerre mozoghat, ugyanazt az információt nemcsak különböző sávokról, hanem különböző lemezekről (lemezekről) is leolvassa. Az összes azonos sorozatszámú pályát hengernek nevezik.

Ebben az esetben a merevlemez működésének még egy elve azonosítható: minél közelebb van az olvasófej a mágneses felülethez (de nem ér hozzá), annál nagyobb a rögzítési sűrűség.

Hogyan íródnak és olvashatók az információk?

A merevlemezeket vagy merevlemezeket mágnesesnek nevezték, mert a mágnesesség fizikájának Faraday és Maxwell által megfogalmazott törvényeit alkalmazzák.

Mint már említettük, a nem mágneses érzékeny anyagból készült lemezeket mágneses bevonattal vonják be, amelynek vastagsága mindössze néhány mikrométer. Működés közben egy mágneses tér jelenik meg, amelynek úgynevezett tartományszerkezete van.

A mágneses tartomány egy ferroötvözet mágnesezett tartománya, amelyet szigorúan határok korlátoznak. Továbbá a merevlemez működési elve röviden a következőképpen írható le: ha külső mágneses térnek van kitéve, a lemez saját mezeje szigorúan kezd orientálódni. mágneses vonalak, és amikor a hatás megszűnik, a lemezeken maradék mágnesezettségi zónák jelennek meg, amelyekben a korábban a fő mezőben lévő információ tárolódik.

Az olvasófej felelős azért, hogy írás közben külső mezőt hozzon létre, olvasáskor pedig a fejjel szemben található maradék mágnesezési zóna elektromotoros erőt vagy EMF-et hoz létre. Továbbá minden egyszerű: az EMF változása a bináris kódban lévő egynek felel meg, hiánya vagy megszűnése pedig nullának. Az EMF változásának idejét általában bitelemnek nevezik.

Ezenkívül a mágneses felület, pusztán számítástechnikai megfontolásból, az információs bitek bizonyos pontsorozataként társítható. De mivel az ilyen pontok helyét nem lehet teljesen pontosan kiszámítani, néhány előre kijelölt jelölőt kell telepítenie a lemezre, amelyek segítenek meghatározni a kívánt helyet. Az ilyen jelölések létrehozását formázásnak nevezzük (nagyjából a lemez felosztása sávokra és szektorokra egyesítve fürtökbe).

A merevlemez logikai felépítése és működési elve a formázás szempontjából

Ami a merevlemez logikai felépítését illeti, itt a formázás az első, amelyben két fő típust különböztetünk meg: alacsony szintű (fizikai) és magas szintű (logikai). E lépések nélkül szó sem lehet a merevlemez működőképes állapotáról. Az új merevlemez inicializálásáról külön lesz szó.

Az alacsony szintű formázás fizikai hatást gyakorol a HDD felületére, ami a sávok mentén elhelyezkedő szektorokat hoz létre. Érdekes, hogy a merevlemez működési elve olyan, hogy minden létrehozott szektornak saját egyedi címe van, amely magában foglalja magának a szektornak a számát, a sáv számát, amelyen található, és az oldal számát. a tányérról. Így a közvetlen hozzáférés megszervezésekor ugyanaz RAM közvetlenül egy adott címre címez, ahelyett, hogy a teljes felületen keresné a szükséges információkat, aminek köszönhetően teljesítmény érhető el (bár nem ez a legfontosabb). Kérjük, vegye figyelembe, hogy az alacsony szintű formázás során abszolút minden információ törlődik, és a legtöbb esetben nem lehet visszaállítani.

Egy másik dolog a logikai formázás (Windows rendszerekben ez gyors formázás vagy gyors formázás). Ezenkívül ezek a folyamatok logikai partíciók létrehozására is alkalmazhatók, amelyek a fő merevlemez bizonyos területei, amelyek ugyanazon az elveken működnek.

A logikai formázás elsősorban a rendszerterületet érinti, amely a rendszerindító szektorból és a partíciós táblákból (Boot record), a fájlallokációs táblából (FAT, NTFS stb.) és a gyökérkönyvtárból (Root Directory) áll.

Az információk a fürtön keresztül több részben íródnak a szektorokba, és egy fürt nem tartalmazhat két azonos objektumot (fájlt). Valójában egy logikai partíció létrehozása elválasztja azt a fő rendszerpartíciótól, aminek következtében a rajta tárolt információk nem változhatnak vagy törölhetők hibák és meghibásodások esetén.

A HDD főbb jellemzői

belegondolok általános vázlat A merevlemez működési elve kissé világos. Most térjünk át a főbb jellemzőkre, amelyek teljes képet adnak a modern merevlemezek összes képességéről (vagy hiányosságairól).

A merevlemez működési elve és főbb jellemzői teljesen eltérőek lehetnek. Hogy megértsük, miről beszélünk, emeljük ki a legalapvetőbb paramétereket, amelyek az összes ma ismert információtároló eszközre jellemzőek:

• kapacitás (térfogat);
• teljesítmény (adatelérési sebesség, olvasási és írási információk);
• interfész (csatlakozási mód, vezérlő típusa).

A kapacitás az teljes mennyiség merevlemezre rögzíthető és tárolható információk. A HDD-gyártó ipar olyan gyorsan fejlődik, hogy mára a körülbelül 2 TB-os vagy nagyobb kapacitású merevlemezek használatba vételére kerültek sor. És ahogy hiszik, ez nem a határ.

Az interfész a legjelentősebb jellemző. Pontosan meghatározza, hogy az eszköz hogyan csatlakozik alaplap, melyik vezérlőt használjuk, hogyan történik az olvasás és az írás stb. A fő és leggyakoribb interfészek az IDE, SATA és SCSI.

Az IDE interfésszel rendelkező lemezek olcsók, de a fő hátrányok közé tartozik az egyidejűleg csatlakoztatott eszközök korlátozott száma (maximum négy) és az alacsony adatátviteli sebesség (még akkor is, ha támogatják az Ultra DMA közvetlen memóriaelérést vagy az Ultra ATA protokollokat (Mode 2 és Mode 4)). Noha használatukról feltételezik, hogy 16 MB/s-ra növelik az olvasási/írási sebességet, a valóságban a sebesség sokkal alacsonyabb, ráadásul az UDMA mód használatához egy speciális illesztőprogramot is telepíteni kell, aminek elméletileg kellene alaplappal együtt szállítjuk.

Amikor a merevlemez működési elvéről és jellemzőiről beszélünk, nem hagyhatjuk figyelmen kívül, hogy melyik az IDE ATA verzió utódja. A technológia előnye, hogy az olvasási/írási sebesség 100 MB/s-ra növelhető a nagy sebességű Fireware IEEE-1394 busz használatával.

Végül pedig az SCSI interfész az előző kettőhöz képest a legrugalmasabb és leggyorsabb (az írási/olvasási sebesség eléri a 160 MB/s-ot és magasabbat). De az ilyen merevlemezek majdnem kétszer annyiba kerülnek. De az egyidejűleg csatlakoztatott információtároló eszközök száma hét és tizenöt között mozog, a csatlakozás a számítógép kikapcsolása nélkül is megtörténhet, a kábel hossza pedig körülbelül 15-30 méter lehet. Valójában ezt a típusú HDD-t többnyire nem felhasználói PC-kben, hanem szervereken használják.

Az átviteli sebességet és az I/O áteresztőképességet jellemző teljesítményt általában az átviteli idővel és a szekvenciálisan továbbított adatok mennyiségével fejezik ki, és MB/s-ban fejezik ki.

Néhány további lehetőség

Ha arról beszélünk, hogy mi a merevlemez működési elve és milyen paraméterek befolyásolják a működését, nem hagyhatunk figyelmen kívül néhány további jellemzőt, amelyek befolyásolhatják a készülék teljesítményét vagy akár élettartamát.

Itt az első helyen a forgási sebesség áll, amely közvetlenül befolyásolja a keresett szektor keresésének és inicializálásának (felismerésének) idejét. Ez az úgynevezett látens keresési idő – az az intervallum, amely alatt a kívánt szektor az olvasófej felé forog. Napjainkban számos szabványt alkalmaztak az orsó fordulatszámára, percenkénti fordulatszámban kifejezve, ezredmásodpercben mért késleltetési idővel:

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

Könnyen belátható, hogy minél nagyobb a sebesség, annál kevesebb idő telik el a szektorok keresésére és a bezárásra fizikailag- a tárcsa fordulatánként, amíg a fej be nem állítja a lemez kívánt pozicionálási pontját.

Egy másik paraméter a belső átviteli sebesség. Külső pályákon minimális, de a belső pályákra való fokozatos átállással növekszik. Így ugyanaz a töredezettségmentesítési folyamat, amely a gyakran használt adatokat a lemez leggyorsabb területére mozgatja, nem más, mint egy nagyobb olvasási sebességű belső sávra. A külső sebesség rögzített értékekkel rendelkezik, és közvetlenül függ a használt interfésztől.

Végül az egyik fontos pontokat a merevlemez saját gyorsítótárának vagy pufferének meglétéhez kapcsolódik. Valójában a merevlemez működési elve a pufferhasználat szempontjából némileg hasonló a RAM-hoz vagy a virtuális memóriához. Minél nagyobb a cache memória (128-256 KB), annál gyorsabban fog működni a merevlemez.

A HDD fő követelményei

A legtöbb esetben nincs olyan sok alapvető követelmény, amelyet a merevlemezekkel szemben támasztanak. A legfontosabb dolog a hosszú élettartam és a megbízhatóság.

A legtöbb HDD fő szabványa körülbelül 5-7 éves élettartam, legalább ötszázezer órás üzemidővel, de a csúcskategóriás merevlemezeknél ez a szám legalább egymillió óra.

Ami a megbízhatóságot illeti, ezért az S.M.A.R.T. önellenőrző funkciója a felelős, amely folyamatosan figyeli a merevlemez egyes elemeinek állapotát. Az összegyűjtött adatok alapján akár egy bizonyos előrejelzés is kialakítható az esetleges meghibásodások jövőbeni előfordulására vonatkozóan.

Magától értetődik, hogy a felhasználó nem maradhat a pálya szélén. Így például, ha HDD-vel dolgozik, rendkívül fontos az optimális hőmérsékleti rendszer (0 - 50 ± 10 Celsius fok) fenntartása, elkerülni a merevlemez rázkódását, ütését és leesését, por vagy egyéb apró részecskék bejutását. , stb. Mellesleg, sokan fognak Érdekes tudni, hogy ugyanazok a dohányfüst-részecskék körülbelül kétszer akkoraak, mint az olvasófej és a merevlemez mágneses felülete, valamint az emberi haj között - 5-10-szer.

Inicializálási problémák a rendszerben merevlemez cseréjekor

Most néhány szó arról, hogy milyen lépéseket kell tenni, ha a felhasználó valamilyen okból megváltoztatta a merevlemezt, vagy telepített egy másikat.

Nem írjuk le teljesen ezt a folyamatot, hanem csak a fő szakaszokra összpontosítunk. Először is csatlakoztatnia kell a merevlemezt, és meg kell néznie a BIOS-beállításokban, hogy nem azonosított-e új hardvert, inicializálja azt a lemezadminisztrációs részben, és hozzon létre egy rendszerindító rekordot, hozzon létre egy egyszerű kötetet, rendeljen hozzá egy azonosítót (betűt) és formázza meg egy fájlrendszer kiválasztásával. Csak ezután lesz az új „csavar” teljesen kész a munkára.

Következtetés

Valójában ez minden, ami röviden a modern merevlemezek alapvető működésére és jellemzőire vonatkozik. A külső merevlemez működési elvét itt alapvetően nem vettük figyelembe, mivel gyakorlatilag nem különbözik a helyhez kötött HDD-knél használtaktól. Az egyetlen különbség a kiegészítő meghajtó számítógéphez vagy laptophoz való csatlakoztatásának módja. A legáltalánosabb csatlakozás USB interfészen keresztül történik, amely közvetlenül az alaplaphoz csatlakozik. Ugyanakkor, ha a maximális teljesítményt szeretnénk biztosítani, akkor érdemesebb az USB 3.0 szabványt használni (a belső port kék színű), természetesen feltéve, hogy a külső HDD ezt támogatja.

Egyébként szerintem sokan legalább egy kicsit értik, hogyan működik egy bármilyen típusú merevlemez. Talán túl sok témát adtak fent, különösen még egy iskolai fizika kurzusból, azonban e nélkül nem lehet teljesen megérteni a HDD-k előállításának és használatának technológiájában rejlő összes alapelvet és módszert.