HDD, მყარი დისკი, მყარი დისკი - ყველა ეს არის ერთი ცნობილი მონაცემთა შენახვის მოწყობილობის სახელები. ამ მასალაში ჩვენ მოგიყვებით ამგვარი დისკების ტექნიკური საფუძვლის შესახებ, იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება მათი შენახვა ინფორმაცია, და სხვა ტექნიკური ნიუანსებისა და მუშაობის პრინციპების შესახებ.
მყარი დისკის მოწყობილობა
ამ შენახვის მოწყობილობის სრული სახელის საფუძველზე - მყარი დისკი (HDD) - თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გაიგოთ რა არის მისი მუშაობის გულში. მათი იაფიულობისა და გამძლეობის გამო, ამ საცავი მედია დამონტაჟებულია სხვადასხვა კომპიუტერში: კომპიუტერები, ლეპტოპები, სერვერები, ტაბლეტები და ა.შ. HDD– ის გამორჩეული თვისებაა მონაცემთა დიდი რაოდენობით შენახვის შესაძლებლობა, ამასთან ძალიან მცირე ზომები. ქვემოთ ვისაუბრებთ მის შინაგან სტრუქტურაზე, ოპერაციის პრინციპებზე და სხვა მახასიათებლებზე. დავიწყოთ!
ჰერმობლოკი და ელექტრონული დაფა
მასზე მწვანე მინაბოჭკოვანი და სპილენძის ბილიკებს, ელექტრომომარაგების და SATA jack- ის დამაკავშირებელ კონექტორებთან ერთად, უწოდებენ საკონტროლო დაფა (დაბეჭდილი სქემის დაფა, PCB). ეს ინტეგრირებული წრე ემსახურება დისკის მუშაობის კომპიუტერთან სინქრონიზაციას და HDD- ს შიგნით არსებული ყველა პროცესის მართვას. შავი ალუმინის საქმე და შიგნით რაც ჰქვია დალუქული ერთეული (ხელმძღვანელი და დისკის ასამბლეა, HDA).
ინტეგრირებული წრის ცენტრში დიდი ჩიპია - ეს მიკროკონტროლერი (მიკრო კონტროლერის განყოფილება, MCU). დღევანდელ HDD- ში მიკროპროცესორი შეიცავს ორ კომპონენტს: ცენტრალური გამოთვლის განყოფილება (ცენტრალური პროცესორის განყოფილება, CPU), რომელიც ეხება ყველა გამოთვლას და არხის წაკითხვა და წერა - სპეციალური მოწყობილობა, რომელიც ანალოგურ სიგნალს უშვებს ხელმძღვანელიდან დისკრეტში, როდესაც ის კითხულობს და პირიქით - ჩაწერის დროს ციფრული ანალოგს. მიკროპროცესორს აქვს შეყვანის / გამოსვლის პორტებირომლის საშუალებითაც იგი მართავს ფორუმში განთავსებულ დანარჩენ ელემენტებს და ინფორმაციას გაცვლის SATA კავშირის საშუალებით.
მიკროსქემზე მდებარე კიდევ ერთი ჩიპი არის DDR SDRAM (მეხსიერების ჩიპი). მის რაოდენობას განსაზღვრავს მყარი დისკის ქეშის მოცულობა. ეს ჩიპი იყოფა firmware მეხსიერებაში, ნაწილობრივ შეიცავს Flash დისკზე, ხოლო ბუფერს, რომელიც საჭიროა პროცესორის მიერ, იმისათვის, რომ დატვირთოს firmware მოდულები.
მესამე ჩიპი ჰქვია ძრავა და ხელმძღვანელი კონტროლერი (ხმის Coil Motor კონტროლერი, VCM კონტროლერი). ის მართავს დამატებით ენერგიის წყაროებს, რომლებიც დაფაზე მდებარეობს. მათ იკვებება მიკროპროცესორი და preamp შეცვლა (გამაძლიერებელი) შეიცავს დალუქულ ერთეულს. ეს მაკონტროლებელი მოითხოვს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე ფორუმში არსებული სხვა კომპონენტები, რადგან ის პასუხისმგებელია spindle- ის ბრუნვასა და ხელმძღვანელების მოძრაობაზე. წინასწარი გამაძლიერებლის შეცვლის ბირთვს შეუძლია იმუშაოს 100 გრადუსამდე გაცხელებამდე! როდესაც ელექტროენერგია მიეწოდება HDD- ს, მიკროკონტროლერი მეხსიერებაში ატვირთავს ფლეშ ჩიპის შინაარსს და იწყებს მასში მითითებული ინსტრუქციების შესრულებას. თუ კოდი ვერ იტვირთება სწორად, HDD ვერ შეძლებს აქციის წამოწყებას. ასევე, ფლეშ მეხსიერება შეიძლება ინტეგრირებული იყოს მიკროკონტროლერში, და იგი არ შეიცავს ბორტზე.
მდებარეობს მიკროსქემზე ვიბრაციის სენსორი (შოკის სენსორი) განსაზღვრავს შერყევის დონეს. თუ იგი მიიჩნევს მის ინტენსივობას საშიშად, სიგნალი იგზავნება ძრავასა და ხელმძღვანელის კონტროლერზე, რის შემდეგაც იგი დაუყოვნებლივ პარკირებს თავებს ან მთლიანად აჩერებს HDD- ის ბრუნვას. თეორიულად, ეს მექანიზმი შექმნილია HDD– ს დასაცავად სხვადასხვა მექანიკური დაზიანებისაგან, თუმცა პრაქტიკაში ეს მისთვის ბევრი რამ არ გამოდგება. აქედან გამომდინარე, თქვენ არ უნდა ჩამოაგდოთ მყარი დისკი, რადგან ამან შეიძლება გამოიწვიოს ვიბრაციის სენსორის არაადეკვატური მოქმედება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის სრული არაოპერაცია. ზოგიერთ HDD– ს აქვს სენსორები, რომლებიც ჰიპერმგრძნობიარეა ვიბრაციის მიმართ, რომლებიც რეაგირებენ მის უმნიშვნელო გამოვლინებაზე. მონაცემები, რომლებიც VCM იღებს, ხელს უწყობს ხელმძღვანელების მოძრაობის კორექტირებას, ამიტომ დისკები აღჭურვილია ამ სენსორების მინიმუმ ორიდან.
HDD- ის დასაცავად შექმნილი კიდევ ერთი მოწყობილობაა გარდამავალი ძაბვის შეზღუდვა (გარდამავალი ძაბვის ჩახშობა, TVS), შექმნილია ელექტროენერგიის მომატების შემთხვევაში შესაძლო უკმარისობის თავიდან ასაცილებლად. ერთ წრეზე რამდენიმე ასეთი შეზღუდვა შეიძლება.
ჰერმობლოკის ზედაპირი
ინტეგრირებული მიკროსქემის ქვეშ არის კონტაქტები ძრავებისა და ხელმძღვანელებისგან. აქ ნახავთ თითქმის უხილავ ტექნიკურ ხვრელს (სუნთქვის ხვრელი), რომელიც ტოვებს განყოფილებას დალუქულ არეალში შიგნითა და მის გარეთ არსებულ წნევას, ანგრევს მითს, რომ მყარი დისკის შიგნით არის ვაკუუმი. მისი შიდა მხარე დაფარულია სპეციალური ფილტრით, რომელიც არ გადის მტვერსა და ტენიანობას პირდაპირ HDD– ში.
ჰერმობიული ირწმუნება
დალუქული ერთეულის საფარის ქვეშ, რომელიც წარმოადგენს მეტალის რეგულარულ ფენას და რეზინის შუასადებას, რომელიც იცავს მას ტენიანობისა და მტვრისგან, აქ არის მაგნიტური დისკები.
მათ შეიძლება ასევე მოუწოდონ ბლინები ან ფირფიტები (პლატერები). ჩვეულებრივ, დისკები მზადდება მინის ან ალუმინისგან, რომელიც წინასწარ გაპრიალებულია. შემდეგ ისინი დაფარულია სხვადასხვა ნივთიერებების რამდენიმე ფენით, რომელთა შორის ასევე არსებობს ფერომაგნიტი - მისი წყალობით არსებობს მყარი დისკზე ინფორმაციის ჩაწერის და შენახვის შესაძლებლობა. ფირფიტებს შორის და ზემოდან ზემოთ ბლინი არის დელიმიტები (დემპერები ან გამყოფი). ისინი ჰაერის ნაკადსაც კი ახდენენ და ამცირებენ აკუსტიკური ხმაურს. ჩვეულებრივ დამზადებულია პლასტმასის ან ალუმინისგან.
გამყოფი ფირფიტები, რომლებიც ალუმინისგან იყო დამზადებული, უკეთესად გაუმკლავდება დალუქულ ზონაში ჰაერის ტემპერატურის დაქვეითებას.
მაგნიტური თავსაბურავი
ფრჩხილების ბოლოში მდებარეობს მაგნიტური თავსაბურავი (Head Stack Assembly, HSA), წაკითხვის / ჩაწერის ხელმძღვანელები განლაგებულია. როდესაც spindle შეჩერებულია, ისინი უნდა იყვნენ სამზარეულოს ადგილას - ეს არის ადგილი, სადაც სამუშაო მყარი დისკის თავები მდებარეობს იმ დროს, როდესაც ლილვი არ მუშაობს. ზოგიერთ HDD- ში პარკინგი ხდება პლასტმასის მომზადების ადგილებში, რომლებიც მდებარეობს ფირფიტების მიღმა.
მყარი დისკის ნორმალური მუშაობისთვის საჭიროა სუფთა ჰაერი, რომელიც შეიცავს მინიმუმ უცხო ნაწილაკებს. დროთა განმავლობაში, წამყვანში საპოხი მასალის და ლითონის ფორმაა. მათი გამოსაქვეყნებლად, HDD– ები აღჭურვილია მიმოქცევის ფილტრები (რეცირკულაციის ფილტრი), რომელიც მუდმივად აგროვებს და ხაფანგში იღებს ნივთიერებების ძალიან მცირე ნაწილაკებს. ისინი დამონტაჟებულია საჰაერო დენებისაგან, რომლებიც ჩამოყალიბებულია ფირფიტების როტაციის გამო.
HDD- ში დამონტაჟებულია ნეოდიუმის მაგნიტები, რომელთაც შეუძლიათ მოიზიდონ და შეინარჩუნონ წონა, რომელიც შეიძლება იყოს 1300 ჯერ მეტი ვიდრე საკუთარი. HDD– ში ამ მაგნიტების დანიშნულებაა თავების გადაადგილების შეზღუდვა მათ პლასტიკური ან ალუმინის ბლინების ზემოთ გამართვით.
მაგნიტური თავსაბურავის ბლოკის კიდევ ერთი ნაწილია კოჭა (ხმის ტრიალი). მაგნიტებთან ერთად ის ფორმირდება BMG დისკირომელიც BMG- სთან ერთად არის პოზიციონერი (actuator) - მოწყობილობა, რომელიც მოძრაობს თავებს. ამ მოწყობილობის დამცავი მექანიზმი ეწოდება clamp (actuator latch). იგი ათავისუფლებს BMG- ს, როგორც კი spindle– მა მოიპოვა საკმარისი სიჩქარე. გათავისუფლების პროცესში ჩართულია ჰაერის წნევა. ლაქი ხელს უშლის ხელმძღვანელების ნებისმიერ გადაადგილებას მოსამზადებელ მდგომარეობაში.
BMG– ის ქვეშ იქნება ზუსტი ტარება. ის ინარჩუნებს ამ განყოფილების სიგლუვეს და სიზუსტეს. ასევე არსებობს ნაწილი, რომელიც დამზადებულია ალუმინის შენადნობიდან, რომელსაც უწოდებენ როკერი (მკლავი). მისი დასასრულს, საგაზაფხულო შეჩერების ადგილას, თავები მდებარეობს. როკერიდან მიდის მოქნილი კაბელი (მოქნილი ნაბეჭდი მიკროსქემა, FPC), რომელიც მიდის უჯრამდე, რომელიც აკავშირებს ელექტრონიკის ფორუმს.
აქ არის კაბელი, რომელიც უკავშირდება კაბელს:
აქ თქვენ ხედავთ ტარების:
აქ მოცემულია BMG კონტაქტები:
გასასვლელი (gasket) ხელს უწყობს მჭიდრო დაჭიმვის უზრუნველყოფას. ამის გამო, ჰაერი შედის განყოფილებაში დისკებით და ხელმძღვანელები ხდება მხოლოდ გახსნის საშუალებით, რაც თანაბრად ახდენს ზეწოლას. ამ დისკის კონტაქტები დაფარულია საუკეთესო მოოქროვებით, რაც აუმჯობესებს გამტარობას.
ტიპიური ფრჩხილის ასამბლეა:
გაზაფხულის ბოლოებში შეჩერებულია მცირე ზომის ნაწილები - სლაიდები (სლაიდები). ისინი ხელს უწყობენ მონაცემების წაკითხვასა და ჩაწერას ფირფიტების ზემოთ თავზე ასვლის გზით. თანამედროვე დისკებში, ხელმძღვანელები მუშაობენ მეტალის ბლინების ზედაპირიდან 5-10 ნმ მანძილზე. ინფორმაციის მოსმენისა და წერის ელემენტები განლაგებულია სლაიდერების ბოლოში. ისინი იმდენად მცირეა, რომ მათი ნახვა მხოლოდ მიკროსკოპის გამოყენებით შეიძლება.
ეს ნაწილები არ არის აბსოლუტურად ბრტყელი, რადგან მათზე აქვთ აეროდინამიკური ღარები, რომლებიც ემსახურება სლაიდერის ფრენის სიმაღლის სტაბილიზაციას. ჰაერი ქმნის მის ქვეშ ბალიში (საჰაერო ტარების ზედაპირი, ABS), რომელიც მხარს უჭერს პარალელურ ფრენის ფირფიტის ზედაპირებს.
წინასწარი გამაძლიერებელი - ჩიპი, რომელიც პასუხისმგებელია თავების გაკონტროლებაზე და მათგან სიგნალის გაძლიერებაზე. იგი მდებარეობს უშუალოდ BMG– ში, რადგან სიგნალი, რომელსაც ხელმძღვანელები აწარმოებენ, არასაკმარისი ენერგიაა (დაახლოებით 1 გიგაჰერცი). გამაგრებული ზონის გამაძლიერებლის გარეშე, ის უბრალოდ გაფანტული იქნებოდა ინტეგრირებული წრისკენ მიმავალი გზის გასწვრივ.
ამ მოწყობილობიდან თავებისკენ უფრო მეტი ბილიკია ვიდრე მჭიდრო ზონამდე. ეს აიხსნება იმით, რომ მყარ დისკს შეუძლია მხოლოდ ერთ მათგანთან ურთიერთობა დროის გარკვეულ მომენტში. მიკროპროცესორი მოთხოვნებს უგზავნის წინასწარ გამაძლიერებელს, რათა შეარჩიოს სასურველი თავი. დისკიდან თითოეულ მათგანს რამდენიმე ტრეკი აქვს. მათ ევალებათ დასაბუთება, კითხვა და წერა, მინიატურული დისკების გაკონტროლება, სპეციალური მაგნიტური მოწყობილობებით მუშაობა, რომელთაც შეუძლიათ სლაიდერის კონტროლი, რაც საშუალებას იძლევა გაზარდოს თავების სიზუსტე. ერთ-ერთი მათგანი უნდა გამათბობელი გამათბობელი იყოს, რომელიც არეგულირებს ფრენის სიმაღლეს. ეს დიზაინი ასე მუშაობს: სითბო გამათბობლიდან გადადის სუსპენზიაში, რომელიც აკავშირებს სლაიდსა და როკერს. შეჩერება იქმნება შენადნობებისგან, რომლებსაც აქვთ გაფართოების სხვადასხვა პარამეტრი შემომავალი სიცხისგან. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ის მიედინება ფირფიტისკენ, რითაც ამცირებს მისგან დაშორებას თავამდე. სითბოს რაოდენობის შემცირებით, საპირისპირო ეფექტი ხდება - თავი გადადის ბლინიდან.
ასე გამოიყურება ზედა გამყოფი:
ამ ფოტოში არის მჭიდრო ზონა თავების ბლოკის გარეშე და ზედა გამყოფი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეამჩნიოთ ქვედა მაგნიტი და წნევის რგოლი (პლატერების სამაგრი):
ეს რგოლი ბლინის ბლოკებს ერთმანეთში ატარებს, რაც ხელს უშლის ერთმანეთთან დაკავშირებულ ნებისმიერ მოძრაობას:
ფირფიტები თავად არის დამაგრებული ლილვი (spindle კერა):
და აი რა არის ზედა ფირფიტის ქვეშ:
როგორც ხედავთ, თავების ადგილი იქმნება სპეციალური გამოყენებით spacer ბეჭდები (spacer ბეჭდები). ეს არის მაღალი სიზუსტის ნაწილები, რომლებიც მზადდება არა მაგნიტური შენადნობებისგან ან პოლიმერებისგან:
წნევის განყოფილების ბოლოში არის ადგილი წნევის გასათანაბრებლად, რომელიც მდებარეობს პირდაპირ ჰაერის ფილტრის ქვეშ. ჰაერი, რომელიც დალუქული ერთეულის მიღმაა, რა თქმა უნდა, შეიცავს მტვრის ნაწილაკებს. ამ პრობლემის გადასაჭრელად, დამონტაჟებულია მულტილაიანი ფილტრი, რომელიც გაცილებით სქელია, ვიდრე იგივე წრიული ფილტრი. ზოგჯერ მასზე შეგიძლიათ იპოვოთ სილიკატური გელის კვალი, რომელიც თავისთავად უნდა აღიქვას ყველა ტენიანობა:
დასკვნა
ამ სტატიაში მოცემულია HDD– ის შინაგან საქმეთა დეტალური აღწერა. ვიმედოვნებთ, რომ ეს მასალა თქვენთვის საინტერესო იყო და ხელი შეუწყო კომპიუტერული ტექნიკის სფეროდან ბევრი რამის სწავლებას.
