|
|
Регистрация | Правила форума | FAQ форума | Справка | Пользователи | Поиск | Сообщения за день | Все разделы прочитаны |
|
Опции темы | Опции просмотра |
01.09.2010, 11:06 | #1 |
Ветеран клуба THG
|
FAQ. Аппаратное устройство жесткого диска
Начнем с внешнего вида:
Перед нами корпус, состоящий из крышки и металлической основы (гермозоны), к которой крепятся все остальные составляющие. Мифы
******** Перейдем к электронике "веника" (образовано от "винчестера", что в свою очередь является исторически сложившимся термином для жестких дисков: первый жесткий диск в отдельном корпусе, похожим на нынешние, был разработан компанией IBM в 1973 году и носил маркировку "30-30" (2 модуля по 30мб каждый), созвучную с калибром огнестрельного оружия "Winchester 30-30"):На современных дисках (WD и SeaGate) плата электроники "смотрит" внутрь диска, чтобы защитить микросхемы от возможного механического повреждения. Кроме того, это обеспечивает дополнительное рассеивание тепла, выделяемого микросхемами о металлическую поверхность корпуса (метал - теплопроводим, воздух - скорее изолятор, если не "протягивается" активным охлаждением). Другой вариант расположения - с платами "наружу". В этом случае между "дном" платы и "банкой" есть поролоновая теплораспределяющая прокладка: С обратной стороны плата выглядит так: "Головным мозгом" этой микросхемы можно назвать микроконтроллер или MCU (Micro Controller Unit). В настоящее время часто называют SOC (System-On-Chip, "система на одном чипе"). Кроме управляющего процессора включает в себя: cигнальный процессор (DSP) (работает двунаправлено: преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой и обратно при посылке данных к коммутатору (Preamplifier), где расположены предусилитель и формирователь тока записи); интерфейсный контроллер; часто ПЗУ; канал чтения-записи и еще разную логику. В паре с MCU работает чип памяти, который представлен традиционным чипом со случайным доступом DDR SDRAM. Объем памяти фиксирован как объем буферной памяти диска, хотя это не совсем так. В этой же памяти находится не только кэш, но и собственная память микропрограммы диска (как оперативная память необходимая для работы системы), поэтому диски, обладающие 32 мегабайтами кэша фактически будут иметь меньший его объем. Хотя некоторые жестких диски Hitachi и IBM показывают реальный объем кэша за вычетом того объема, который зарезервирован под работу "фирмвары" (Firmware). "Спинным мозгом" жесткого диска можно назвать блок управления головками и шпиндель или VCM (Voice Coil Motor controller). Это самый энергозависимый узел микросхемы, способный выдерживать рабочие температуры до сотни градусов Цельсия (он фактически иногда до таких температур как раз и может разогреваться). Он отвечает за позиционирование головок, раскрутки шпинделя, в общем за все, что связано с механическими манипуляциями. Flash память предназначена для долговременного хранения кода микропрограммы (иногда этот модуль расположен внутри MCU). При включении диска, микропроцессор считывает содержимое флэш-памяти, заносит ее в свою "оперативную память", откуда прошивка берет управление диском в свои руки. После чего проверяется электроника диска, а затем дается команда на старт шпинделя, и далее вывод на него головок, после того, как он выйдет на расчетную скорость вращения. Далее - загрузка внутренней ОС харда, и дальнейшая процедура само-тестирования и инициализации уже под управлением загруженных оверлеев, и только потом выход в готовность по интерфейсу. TVS-диод (Transient Voltage Suppression) или супрессор контролирует входное напряжение (их два: один на 12В линию, второй - на 5В линию), защищая плату диска от перегрузок. Это функциональный аналог стабилитрона, только одноразовый, при пробое закорачивается и не восстанавливается. В случае, если засекается отклонения от номинального напряжения, он замыкает цепь "на землю". Для того, чтобы электроника "не отрубилась" на пустом месте, ей хватит оставшегося напряжения для завершения основных операций. При выключении шпиндель работает в режиме рекуперации, как генератор, используя инерцию пакета дисков. Для предотвращения потери данных существует специальный принципы транзакций и избыточности как средство безопасности файловой системы ОСи. Безопасность данных
Шок-сенсор или датчик ударов непосредственно связан с блоком управления головок, и в случае детектирования толчков, головки тут же уходят с рабочей поверхности в парковочную зону, иногда даже скорость вращения шпинделя автоматически уменьшается. На некоторых моделях устанавливается несколько таких датчиков, что помогает засечь даже незначительные вибрации и дать сигнал VCM-контроллеру скорректировать позиционирование блока головок. Ударопрочность дисков
Общая схема работы электроники такова: ******** Сверху гермозона прикрыта герметичной крышкой с антикоррозийным пылеотталкивающим покрытием: Внутри гермозона выглядит так: Каждая магнитная пластина (Platter) с обеих сторон обрамлена аэродинамической дугой (Dumper): Она предназначена для регулирования воздушного потока, создающегося при вращении блинов: ******** ******** Блок головок с механизмом позиционирования (Head Stack Assembly) выглядит так:Он состоит из катушки позиционера (Voice Coil), которая осуществляет перемещение блока за счет взаимодействия с магнитом (о нем позже), подшипника (Bearing), обеспечивающего плавность хода и малошумность, плечей или кронштейнов (Arm), на концах которых закреплены подвесы головок (Heads Gimbal Assembly). Так как сигнал от магнитной головки идет высокочастотный (порядка гигагерца, а то и выше) и очень слабый (а помех создается достаточно много), для его усиления и дальнейшей передачи существует коммутатор (Preamplifier), располагающийся либо на базе блока головок, либо на гибком шлейфе: Вы можете заметить, что от головки к коммутатору идет 6 контактов: один - "земля", еще по одному - запись и чтение, еще два - корректировка положения головок микроактуаторами, и последний - управление heater'ом. За такт на чтение/запись может работать только одна головка из всех, затем последовательно может пойти сигнал на другую, но одновременно в несколько потоков головки работать не могут. Единственный режим параллельной работы - называется Servo Bank Write, предназначен для записи серворазметки. Учтите, что коммутатор - вещь настолько хрупкая и беззащитная, что сжечь его можно простым статическим зарядом: даже прикосновением пальца, если вы перед этим не "заземлились". А что, если...
__________________
SONY Xperia SP | ASUS Transformer Pad TF300T| Samsung NP350V5C-S0A i3 2370M/4096/500/HD7670M 1Gb | Nikon D3200 18-105 VR Последний раз редактировалось Cameroon, 09.11.2010 в 23:34. |
01.09.2010, 11:07 | #2 |
Ветеран клуба THG
|
******** Кроншнейны приводятся в движение актуатором. Он работает по принципу электромагнита и ограничивается с двух сторон блокировщиками (HSA stopper). Поэтому головки никогда не улетят дальше, чем им отведено (рабочая поверхность + парковочная зона):Умопомрачительная скорость перемещения головок вдоль поверхности диска достигается электромагнитным приводом (двумя постоянными магнитными пластинами, располагающимися параллельно с обеих сторон от катушки) на основе редкоземельного металла неодима (трудно добываемый металл-лантаноид, настолько активный, что быстро окисляется даже обычным воздухом): Магнит этот настолько мощный, что способен притянуть вес, в 1300 раз превышающий свой собственный, поэтому не рискуйте совать в него пальцы/язык/прочие жизненно важные органы. Привод, перемещающий обмотку позиционера относительно магнитов получил название звуковой катушки или Voice Coil, по аналогии с устройством громкоговорителя (не хватает только мембраны, создающей звуковые колебания). При подаче на катушку тока определенной величины и полярности, рычак поворачивается в определенную сторону с определенным ускорением. ******** Парковочная зона может быть представлена несколькими вариациями.Примеры:
Традиционная парковка головок происходит по магнитно-механическому принципу: Для удержания блока головок в парковочной зоне используются разного рода защелки или магнит. Однако, для распарковки головок требуется довольно сильный электромагнитный импульс — при определенных типах неисправностей платы электроники это может приводить к невозможности распарковки головок, кроме того, существует вероятность повреждения катушки VCM при подаче этого импульса (короткое замыкание в катушке встречаются, например, у накопителей Maxtor серии Calypso). Сама парковка осуществляется той же катушкой позиционера, под управлением контроллера VCM, срабатывающего или по команде MCU, или от своих схем контроля напряжения. Энергия для парковки берется со шпинделя в режиме рекуперации и из емкостей. Неисправности
******** Магнитные головки исторически производились трех основных видов:- монолитные головки; - композитные головки; - тонкопленочные головки. По принципу действия: - индуктивные; - магниторезистивные. -- с параллельной магнитной записью; -- с перпендикулярной магнитной записью. Монолитные головки изготавливаются из ферритов. Сложность обработки и хрупкость ферритов накладывают серьезные ограничения на их использование в современных системах с высокой плотностью записи информации на диск. В новых разработках такие головки почти не используются. Композитные головки имеют меньшие размеры по сравнению с монолитными и выполнены из феррита на подложке из стекла или твердой керамики. Такой подход позволяет уменьшить зазор между головкой и поверхностью диска и, как следствие, повысить плотность записи на диск. Некоторые фирмы при производстве композитных головок используют вместо воздушного зазора в магнитном сердечнике головки зазор, заполненный металлом (это позволяет улучшить конфигурацию магнитного поля головки и дополнительно увеличить плотность записи). Тонкопленочные головки создаются методом фотолитографии. Магнитный сердечник головки осаждается на керамическую поверхность, что позволяет создать головки с очень малым магнитным зазором. Такая технология дает самую высокую плотность записи и позволяет уменьшить ширину дорожек. Как и поверхности пластин, головки нумеруются "с нуля" и располагаются начиная с "дна" диска (хотя не всегда: новые диски Toshiba имеют нумерацию головок "сверху"). Причем головка может отсутствовать и соответствующая ей сторона пластины останется неоперируемой, но физически номера свои они будут продолжать носить: Здесь, например, "головка 2" (третья снизу) на кронштейне отсутствует, но логически, после трансляции, номера головок непрерывны по порядку. Устройство, регулирующее высоту "полета" головки называется heater, входит в строение слайдера (Slider): Он имеет неплоскую форму "крыла" (Air Bearing Surface), регулируя высоту "полета" головок над пластиной (от 2 до 5 нанометров (иногда до 10 нм)), это называют воздушным подшипником. Heater может нагревать шарнир, состоящий из двух различных сплавов с различным коэффициентом теплового расширения, изменяя профиль и приближаясь или отдаляясь к считывающей поверхности магнитной пластины. Такая точная регулировка высоты полета необходима для того, чтобы направленный магнитный поток не рассеивался на несколько соседних дорожек, а так же для того, чтобы "мощности" сигнала хватило для операции с ячейкой (чтобы головка не слишком удалялась, но и не "чиркала" поверхность). Скорректировать точность позиционирования между треками помогают пьезопривод (применяется на некоторых моделях, вместе с TFC), регулируя положение головок по разным осям, и система сервометок обеспечивает позиционирование головок. Подробности:
******** Чуть выше я говорил о чистоте внутренностей диска. Она соблюдается при помощи "дыхательного" фильтра:Он имеет непосредственно сообщение с внешней средой, но настолько сложен по структуре, что способен пропускать воздух фильтруя его от любой пыли. Влажность регулируется силикагелем, который может быть и в отдельном пакетике, а может и в фильтре. Внутреннее давление выравнивается с тем, что "снаружи". Второй фильтр выглядит так: Он не имеет внешнего сообщения со средой, предназначен для внутренней фильтрации. Расположен как раз по контуру движения основного воздушного потока. Во время работы диска, вал разбрызгивает мельчайшие частички масла (которое его самого смазывает), а так же частицы напыления или сколы с любого из внутренних агрегатов диска. Внутренний фильтр предназначен для того, чтобы нейтрализовать их, дабы они не попали под считывающую головку (потому как в этом случае они могут закрыть ей доступ к нескольким дорожкам диска, или даже привести к запилу). Подробности:
******** Каким бы сложным не казалось строение диска (а оно действительно очень сложное), каждый из его узлов по отдельности подчиняется элементарным (иногда и не очень) законам физики. И только в купе всех этих технологических «наворотов» получается адская смесь такой огромной каши научных концепций, что разгрести ее становится очень непросто.Сегодня я попытался это сделать в меру своих возможностей и знаний. Разобраться самому в этом было сложно (ответы не некоторые, казалось бы, простые вопросы я искал очень долго по разным источникам), но по прочтению этой статьи, надеюсь, вы получите достаточно структурированный багаж знаний, и поможете себе (и мне) в будущем расширить кругозор. ******** Подробности логического функционирования диска можно найти здесь.Подробную информацию о строении магнитных пластин (а так же интересные исторические факты) вы можете найти здесь. ******** - hddscan.com - ihdd.ru - hddprotector.com - wikipedia.org
__________________
SONY Xperia SP | ASUS Transformer Pad TF300T| Samsung NP350V5C-S0A i3 2370M/4096/500/HD7670M 1Gb | Nikon D3200 18-105 VR Последний раз редактировалось Cameroon, 09.11.2010 в 23:35. |
Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1) | |
Опции темы | |
Опции просмотра | |
|
|
Справочник словарей | ||
Словари русского языка - www.gramota.ru | Яndex - Словари | Википедия - ru.wikipedia.org |
|
|
|