Мета даної статті - показати вам, як сучасний жорсткий диск або HDD влаштований, які його основні частини, як вони виглядають. Як приклад ми будемо розбирати 3.5, 2.5 SATA і IDE диски.

В цілому, жорсткий диск складається з двох частин: електронної плати і механічної частини всередині т.зв. «Гермоблока» (герметичного блоку). Розглянемо ці частини більш детально:

Плата з роз'ємом живлення і інтерфейсним соединителем знаходиться в нижній частині диска. Це контролер жорсткого диска PCB (Printed Circuit Board). На цій платі розташовуються основні електронні компоненти жорсткого диска.

Інші елементи в чорному корпусі, який називається «гермоблок», що включають в себе блок магнітних головок і магнітні диски звуться HDA (Head Disk Assembly - блок головок і дисків).

Серцем PCB є найбільший чіп, який знаходиться в середині і називається процесором або MCU. На сучасному жорсткому диску MCU зазвичай складається з центрального процесора і процесора, який робить всі розрахунки і містить канал читання / запису, який перетворює аналогові сигнали від блоку головок в цифрову інформацію в процесі читання і кодує цифрову інформацію в аналоговий сигнал, коли потрібно зробити запис. MCU також має порти введення-виведення для управління всіма елементами на друкованій платі і передає дані через інтерфейс SATA.

На платі також є чіп пам'яті DDR SDRAM типу NAND. Розмір пам'яті визначає розмір кешу HDD. Ця друкована плата має чіп пам'яті Samsung 32MB DDR, що теоретично означає, що HDD має кеш 32 Мб (і ви можете знайти таку інформацію в специфікації цього жорсткого диска), але це не зовсім вірно. Тому що пам'ять логічно розділена на буфер або кеш-пам'ять і пам'яті прошивки. Процесор використовує певний обсяг пам'яті для зберігання деяких модулів прошивки і, наскільки ми знаємо, тільки диски Hitachi / IBM показують реальний розмір кеша в специфікації, який реальний кеш інших дисків, залишається тільки здогадуватися.

Схожу структуру мають і USB flash накопичувачі (флешки). У цих пристроїв на платі розташовуються контролер і чіп пам'яті.

Наступний чіп - контролер шпиндельного двигуна або контролер VCM. Цей чіп є найбільш енергоспоживаючих на друкованій платі. Він контролює обертання шпиндельного двигуна і руху головки. Ядро контролера VCM може нагріватися до робочої температури 100C / 212F, внаслідок чого цей елемент схильний до ризику перегріву і виходу з ладу.

Чіп пам'яті зберігає частину програмного забезпечення диска. При подачі живлення на диск чіп MCU читає вміст флеш чіпа і запускає код. Без такого коду диск навіть не розкручується. При відсутності флеш-пам'яті на друкованій платі зміст прошивки розташовується всередині MCU.

Датчик удару може виявити надмірне механічний вплив на диск і відправити відповідний сигнал на контролер VCM. В такому випадку контролер VCM відразу паркування магнітні головки, а іноді і знижує швидкість обертання диска. Теоритически, це повинно захищати жорсткий диск від подальшого пошкодження, але на практиці це не так, тому при падінні під час роботи диск виходить з ладу. На деяких дисках датчик ударів використовується для виявлення навіть легких коливань, і сигнали від таких датчиків допомагають VCM контролера контролювати рух диска. Для успішної коригування роботи жорсткого диска таких датчиків повинно бути не менше двох.

БМГ від ноутбучного жорсткого диска. НеваФайл. Відновлення інформації з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення даних з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення файлів з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок.

Інший захисний пристрій називається «екранований діод», воно пригнічує скачки напруги. Цей діод захищає плату при перепадах напруги від зовнішніх джерел живлення. Коли екранований діод виявляє стрибок напруги, він створює коротке замикання між роз'ємом живлення і землею. На платі є два діода: для 5V і 12V.

Давайте розглянемо HDA.

Тут ви можете побачити контакти блоку магнітних головок і двигуна, які ховалися під PCB. Існує також невелика, майже непомітне, отвір на HDA. Цей отвір називається «Breath Hole». Можливо, ви чули про те, що жорсткий диск має вакуум всередині, але це не так. HDD використовує Breath Hole отвір для вирівнювання тиску всередині і зовні HDA. З внутрішньої сторони Breath Hole отвір закритий дихаючим фільтром, який робить повітря всередині чистим і сухим.

Жорсткий диск 2,5 дюйма без БМГ. НеваФайл. Відновлення інформації з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення даних з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення файлів з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок.

Тепер прийшов час поглянути під кришку. На самій кришці немає нічого цікавого: просто шматок стали з гумовим шнуром для захисту від пилу. Нарешті, ми побачимо HDA зсередини.

Дорогоцінні дані, зберігаються на магнітних пластинах, які ви можете побачити на зображенні. Магнітні млинці виготовлені з полірованого алюмінію або скла і покриті декількома шарами різних з'єднань, включаючи феромагнітний шар, який насправді зберігає всі дані. Як ви можете бачити частину пластин покрита сепараторами (роздільниками). Вони зменшують коливання повітря і акустичний шум. Зазвичай роздільники виготовлені з алюмінію або пластику. Алюмінієвий сепаратор краще для охолодження повітря всередині HDA. Наступна картинка показує магнітні млинці й сепаратори з боку.

Фільтр може мати всередині кілька силикагеля для зменшення вологості повітря.

БМГ від ноутбучного жорсткого диска. НеваФайл. Відновлення інформації з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення даних з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок. Відновлення файлів з жорстких дисків, карт пам'яті і флешок.
БМГ від ноутбучного жорсткого диска.

Магнітні голови встановлені на Assemble Head Stack або HSA (в російській варіанті - блок магнітних голів, далі БМГ). Цей диск має майданчик для парковки ближче до осі, і, якщо диск не перебуває у працюючому стані, БМГ зазвичай припаркований як показано на зображенні. Жорсткий диск є точним механізмом і для того, щоб працювати нормально, йому потрібен дуже чисте повітря всередині. Під час роботи жорсткого диска всередині гермоблока згодом можуть утворитися деякі дуже дрібні частинки металу і масла. Для очищення повітря жорсткий диск використовує фільтр рециркуляції. Це високотехнологічний фільтр, який постійно збирає і поглинає навіть найдрібніші частинки. Фільтр розташований на шляху руху повітря, створюваного обертанням пластин. Тепер ми збираємося видалити верхній магніт, щоб побачити те, що знаходиться під ним. Жорсткий диск використовують дуже сильні неодимові магніти. Такий магніт настільки сильний, що він може підняти вантаж вагою до 1300 разів більше власного, так що не пишіть пальці між магнітом і сталлю або іншим магнітом - він може досить сильно вплинути. На нижньому магніті зазвичай встановлений обмежувач блоку магнітних голів. Він потрібен для того, щоб блок голів не міг вийти за межі пластин при роботі. Обмежувачі можуть мати різну конструкцію, їх не завжди однакова кількість, але так чи інакше на сучасних жорстких дисках повинен бути мінімум один обмежувач. Буває, що другий обмежувач розташований під верхнім магнітом. Наступна деталь блоку магнітних голів - звукова котушка. Звукова котушка і магніти утворюють двигун звукової котушки або VCM. VCM і БМГ утворюють привід - пристрій, який рухає голови. Чорна пластикова штучка на клямці приводу - це пристрій захисту, яке не допускає виходу магнітних голів на пластини в момент, коли диск не працює або стукнувся. Виходить же блок магнітних голів на поверхню диска красиво і гладко, завдяки підшипників. Велика частина БМГ -фрезерованний шматок алюмінію, який називається «Arm» або в російській варіанті «коромисло». До коромисла кріпляться магнітні голови. Головки і підшипники виробляються, як правило, на різних заводах. Гнучкий помаранчевий віджет FPC з'єднує БМГ і пластину з керуючими контактами. На наступній картинці ви можете бачити контакти БМГ. Прокладка робить з'єднання герметичними. Контакти на цьому диску покриті тонким шаром золота для кращої провідності. Все це в комплексі і являє собою класичне визначення поняття «коромисло». Іноді в якості коромисла має на увазі весь металевий шматок БМГ. Маленькі чорні деталі в кінці БМГ називаються повзунки. У багатьох джерелах можна знайти, що повзунки це фактично керівники процесу, тобто магнітні головки, але сам повзунок -не голова, це крило, яке допомагає зчитувати і записувати інформацію на поверхні млинців. Відстань між повзунком і поверхнею пластини на сучасних жорстких дисках складає приблизно 5-10 нанометрів (наприклад, волосся людини в середньому становить близько 25000 нанометрів в діаметрі). Якщо якась частка потрапить в цей проміжок під час роботи диска, під повзунком відразу виникає тертя і, відповідно, перегрів, від чого магнітна голова може вийти з ладу, тому чисте повітря всередині гермоблока є настільки важливим. Дані, що записуються на пластину, не можна побачити звичайним оком, тільки через хороший мікроскоп, тому що символи, якими вони кодуються, дуже малі. Поверхня повзунка не плоска, вона має аеродинамічні канавки. Ці канавки допомагають повзунку літати на певній висоті. Повітря під повзунком утворює повітряну подушку -ABS (Air Bearing Surface). ABS дозволяє повзунку рухатися майже паралельно поверхні млинців. Існує дуже важлива частина БМГ, яку ми ще не обговорили - передпідсилювач. Предусилитель - це чіп, який управляє магнітними головами і підсилює сигнали з них. Причина, по якій попередній знаходиться всередині БМГ, проста: сигнали від керуючих контактів дуже слабкі і на сучасних жорстких дисках мають чистоту не більше ніж 1 ГГц, якщо вилучити передпідсилювач з БМГ, то такі слабкі сигнали просто не дійдуть до друкованої плати. Предусилитель має набагато більше треків, що йдуть до керуючих контактам (права сторона), ніж до БМГ (ліва сторона). Предусилитель влаштований так тому, що HDD може працювати одночасно тільки з однієї голівкою. HDD посилає сигнали на зовнішній підсилювач і передпідсилювач вибирає головку, яка HDD потрібна в даний момент. Це HDD має шість контактів в зовнішній підсилювач, чому так багато? Один контакт для землі, два інших для читання і запису елементів. Інші два для мікроактюаторов - спеціальних п'єзоелектричних або магнітних пристроїв, які можуть перемістити або повернути регулятор, що допомагає налаштувати позицію головки на доріжці. І, нарешті, останній контакт для нагрівача. Нагрівач допомагає відрегулювати висоту польоту головки. Для цього нагрівач нагріває карданний підвіс повзунків. Після того, як карданний підвіс нагрівається, він нахиляється до поверхні диска, що знижує висоту польоту. Після охолодження карданний підвіс самостійно повертається у вихідне положення. Нижче під БМГ знаходяться магнітні млинці, які знаходяться в пакеті пластин, стискає їх між собою. Це робиться для того, щоб пластини залишалися на осі під час обертання шпинделя. Знімемо верхню пластину, під нею побачимо, що пакет має номер для керівників - пластин, що лежать на розділових кільцях. Розділову кільце є високоточним, деталь виконана з немагнітного сплаву або полімеру. Під магнітами знаходиться фільтр, про нього ми вже говорили вище.

Ось як влаштований сучасний жорсткий диск.

Сподіваюся, ви знайшли щось цікаве в цій статті. Ви можете залишити відгук або питання нам.