1. Пристрій жорсткого диска комп'ютера
2. Як і в якому вигляді зберігаються дані на жорсткому диску комп'ютера
3. Принцип роботи жорсткого диска

Вітаю всіх читачів блогу pc-information-guide.ru . Багатьох цікавить питання - як влаштований жорсткий диск комп'ютера. Тому я вирішив присвятити цьому сьогоднішню статтю.

Жорсткий диск комп'ютера (HDD або вінчестер) потрібен для зберігання інформації після виключення комп'ютера, на відміну від ОЗУ ( оперативної пам'яті ) - яка зберігає інформацію до моменту припинення подачі живлення (до вимкнення комп'ютера).

Жорсткий диск, по-праву, можна назвати справжнім витвором мистецтва, тільки інженерним. Так Так саме так. Настільки складно там всередині все влаштовано. На даний момент у всьому світі жорсткий диск - це найпопулярніше пристрій для зберігання інформації, він стоїть в одному ряду з такими пристроями, як: флеш-пам'ять (флешки), SSD. Багато чули про складність пристрою жорсткого диска і дивуються, як в ньому міститься так багато інформації, а тому хотіли б дізнатися, як влаштований або з чого складається жорсткий диск комп'ютера. Сьогодні буде така можливість).

Пристрій жорсткого диска комп'ютера

Жорсткий диск складається з п'яти основних частин. І перша з них - інтегральна схема, яка синхронізує роботу диска з комп'ютером і управляє всіма процесами.

Друга частина - електромотор (шпиндель), змушує обертатися диск зі швидкістю приблизно 7200 об / хв, а інтегральна схема підтримує швидкість обертання постійної.

А тепер третя, напевно найважливіша частина - коромисло, яке може як записувати, так і зчитувати інформацію. Кінець коромисла зазвичай розділений, для того щоб можна було працювати відразу з декількома дисками. Однак головка коромисла ніколи не стикається з дисками. Існує зазор між поверхнею диска і головкою, розмір цього зазору приблизно в п'ять тисяч разів менше товщини людської волосини!

Але давайте все ж подивимося, що станеться, якщо зазор зникне і головка коромисла стикнеться з поверхнею диска, що обертається. Ми все ще зі школи пам'ятаємо, що F = m * a (другий закон Ньютона, по-моєму), з якого випливає, що предмет з невеликою масою і величезним прискоренням - стає неймовірно важким. З огляду на величезну швидкість обертання самого диска, вага головки коромисла стає вельми і вельми відчутним. Природно, що пошкодження диска в такому випадку неминуче. До речі, ось що сталося з диском, у якого цей зазор з якихось причин зник:

Так само важлива роль сили тертя, тобто її практично повної відсутності, коли коромисло починає зчитувати інформацію, при цьому зміщуючись до 60 разів за секунду. Але стривайте, де ж тут знаходиться двигун, що приводить в рух коромисло, та ще з такою швидкістю? Насправді його не видно, тому що це електромагнітна система, що працює на взаємодії 2 сил природи: електрики і магнетизму. Таке взаємодії дозволяє розганяти коромисло до швидкостей світла, в прямому сенсі.

Четверта частина - сам жорсткий диск, це те, куди записується і звідки зчитується інформація, до речі їх може бути кілька.

Ну і п'ята, завершальна частина конструкції жорсткого диска - це звичайно ж корпус, в який встановлюються всі інші компоненти. Матеріали застосовуються такі: майже весь корпус виконаний з пластмаси, але верхня кришка завжди металева. Корпус в зібраному вигляді нерідко називають "гермозоні". Існує думка, що всередині гермозони немає повітря, а точніше, що там - вакуум. Думка це спирається на той факт, що при таких високих швидкостях обертання диска, навіть порошинка, яка потрапила всередину, може накоїти багато нехорошого. І це майже вірно, хіба що вакууму там ніякого немає - а є очищений, осушене повітря або нейтральний газ - азот наприклад. Хоча, можливо в більш ранніх версіях жорстких дисків, замість того, щоб очищати повітря - його просто відкачували.

Це ми говорили про компоненти, тобто з чого складається жорсткий диск. Тепер давайте поговоримо про зберігання даних.

Як і в якому вигляді зберігаються дані на жорсткому диску комп'ютера

Дані зберігаються в вузьких доріжках на поверхні диска. При виробництві, на диск наноситься більше 200 тисяч таких доріжок. Кожна з доріжок розділена на сектори.

Карти доріжок і секторів дозволяють визначити, куди записати або де зчитати інформацію. Знову ж вся інформація про секторах і доріжках знаходиться в пам'яті інтегральної мікросхеми, яка, на відміну від інших компонентів жорсткого диска, розміщена не всередині корпусу, а зовні і зазвичай знизу.

Сама поверхня диска - гладенька, але це тільки на перший погляд. При ближчому розгляді структура поверхні виявляється складніше. Справа в тому, що диск виготовляється з металевого сплаву, покритого феромагнітним шаром. Цей шар якраз і робить всю роботу. Феромагнітний шар запам'ятовує всю інформацію, як? Дуже просто. Головка коромисла намагнічує мікроскопічну область на плівці (феромагнітному шарі), встановлюючи магнітний момент такого осередку в один зі станів: про або 1. Кожен такий нуль і одиниця називаються бітами. Таким чином, будь-яка інформація, записана на жорсткому диску, по-факту є певну послідовність і певну кількість нулів і одиниць. Наприклад, фотографія гарної якості займає близько 29 мільйонів таких осередків, і розкидана по 12 різним секторам. Так, звучить вражаюче, проте в дійсності - така величезна кількість бітів займає дуже маленьку ділянку на поверхні диска. Кожен квадратний сантиметр поверхні жорсткого диска включає в себе кілька десятків мільярдів бітів.

Принцип роботи жорсткого диска

Ми тільки що з вами розглянули пристрій жорсткого диска, кожен його компонент окремо. Тепер пропоную зв'язати все в якусь систему, завдяки чому буде зрозумілий сам принцип роботи жорсткого диска.

Отже, принцип, за яким працює жорсткий диск наступний: коли жорсткий диск включається в роботу - це означає або на нього здійснюється запис, або з нього йде читання інформації, або з нього завантажується ОС , Електромотор (шпиндель) починає набирати обертів, а оскільки жорсткі диски закріплені на самому шпинделі, відповідно вони разом з ним теж починають обертатися. І поки обороти диска (ів) не досягнули того рівня, щоб між головкою коромисла і диском утворилася повітряна подушка, коромисло щоб уникнути пошкоджень знаходиться в спеціальній "паркувальної зони". Ось як це виглядає.

Як тільки обороти досягають потрібного рівня, сервопривід (електромагнітний двигун) приводить в рух коромисло, яке вже позиціонується в те місце, куди потрібно записати або звідки вважати інформацію. Цьому якраз сприяє інтегральна мікросхема, яка керує всіма рухами коромисла.

Поширена думка, такий собі міф, що в моменти часу, коли диск "простоює", тобто з ним тимчасово не провадиться ніяких операцій читання / запису, жорсткі диски всередині перестають обертатися. Це дійсно міф, бо насправді, жорсткі диски всередині корпусу обертаються постійно, навіть тоді, коли вінчестер перебуває в режимі збереження і на нього нічого не записується.

Ну ось ми і розглянули з вами пристрій жорсткого диска комп'ютера у всіх подробицях. Звичайно ж, в рамках однієї статті, не можна розповісти про все, що стосується жорстких дисків. Наприклад в цій статті не було сказано про інтерфейси жорсткого диска - це велика тема, я вирішив написати про це окрему статтю.

Знайшов цікаве відео, про те, як працює жорсткий диск в різних режимах

Дякую всім за увагу, якщо ви ще не підписані на оновлення цього сайту - дуже рекомендую це зробити, щоб не пропустити цікаві і корисні матеріали. До зустрічі на сторінках блогу!