Устройство жёсткого диска

04.06.2013
Жесткий диск представляет собой носитель информации, содержащий все файлы и документы вашего компьютера. Чтобы избежать возможных потерь важной информации, необходимо работать с ним особенно аккуратно. Конечно, в случаях ЧП можно восстановить данные, но лучше не доводить до этого.

Hard Disk Drive

Жесткий диск называют также HDD (Hard Disk Drive) или винчестером. Ниже мы рассмотрим устройство, название и описание его главных компонентов. А в качестве примера возьмем 3,5-дюймовый SATA-диск.

Зеленый текстолит с разъемами питания, медными дорожками и SATA имеет название, звучащее как плата управления или электроники. С ее помощью происходит управление жестким диском. Алюминиевый корпус черного цвета и все его содержимое носит название – гермоблок.

Для начала снимаем плату, чтобы изучить компоненты, которые размещены здесь. Большой чип, который расположен посередине, является процессором или микроконтроллером. Все современные жесткие диски имеют микроконтроллер, состоящий из двух частей, а именно центрального процессора, производящего все вычисления, и канала записи/чтения, преобразующего аналоговый сигнал, который поступает с головок в цифровые данные при чтении. Помимо этого, данное устройство кодирует в аналоговый сигнал цифровые данные при записи.

Чип памяти - это обычная DDR SDRAM-память. Ее объем определяется размером кэша жесткого диска. Еще одним чипом является контроллер управления блоком головок и двигателем, или как его еще называют - «крутилка». Также этим чипом управляются вторичные источники питания, расположенные на плате, которые питают микросхему предусилителя-коммутатора и процессор. После подачи питания на диск микроконтроллер начинает загружать в память содержимое чипа памяти и исполняет код. Если код загружен некорректно, диск раскручиваться не будет. Отсутствие на плате чипа памяти означает, что он встроен в процессор.

Датчик вибрации оповещает контроллер VCM об опасной для диска тряске. После чего контроллер паркует головки и останавливает вращение диска. Данный механизм создан с целью защищать диск от повреждений, но, как правило, это не помогает, поэтому ронять диски не рекомендуется. Некоторые диски оснащены датчиками вибрации с повышенной чувствительностью, поэтому они реагируют на малейшую вибрацию. Еще одним защитным устройством на плате является ограничитель переходного напряжения, защищающий от скачков напряжения. При сильном скачке напряжения ограничитель перегорает и создает короткое замыкание.

Далее рассмотрим гермоблок. Контакты головок и мотора расположены под платой. Помимо этого, на корпусе диска есть едва заметное отверстие, которое выравнивает давление. Некоторые думают, что внутри жесткого диска вакуум, но это не так. При помощи этого отверстия выравнивается давление снаружи и внутри гермозоны. На внутренней стороне отверстия находится фильтр, задерживающий частицы влаги и пыли.

Чтобы заглянуть внутрь гермозоны, необходимо снять крышку диска. Вся информация хранится на металлических пластинах, называемых также блинами. Эти пластины изготавливают из стекла либо полированного алюминия, после чего покрывают несколькими слоями, имеющими различный состав. В ферромагнитном слое и хранятся все наши данные. Между блинами расположены сепараторы или разделители, которые выравнивают потоки воздуха и снижают акустические шумы. На концах кронштейнов БМГ (блок магнитных головок) установлены головки чтения-записи.

Для работы жесткого диска необходим очень чистый воздух. Со временем внутри диска могут появляться микроскопические частицы смазки и металла, поэтому для быстрой очистки воздуха здесь есть циркуляционный фильтр. Это устройство постоянно задерживает и собирает мельчайшие частицы. Данный фильтр расположен на пути потоков воздуха, которые создаются вращением пластин.

В состав жестких дисков входят мощнейшие неодимовые магниты, которые могут поднять вес в тысячу триста раз превышающий их собственный.

Катушка – часть блока магнитных головок. Вместе с магнитами они образуют привод БМГ. В свою очередь привод и блок образуют позиционер, перемещающий головки. Защитный механизм, который освобождает блок магнитных головок, после того как шпиндельным двигателем будет набрано необходимое число оборотов, называется фиксатором. Он представляет собой пластиковую деталь довольно сложной формы. Плавность и точность движения БМГ поддерживают прецизионные подшипники. Самая крупная деталь в блоке называется кронштейн либо коромысло, на конце которого расположены головки. Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, благодаря чему воздух попадает в блок с головками и дисками только через специальное отверстие, выравнивающее давление.

Слайдеры – маленькие черные детали, которые расположены на концах пружинных подвесов. Некоторые считают, что головки и слайдеры – это одно и то же. Но в действительности слайдеры помогают писать и считывать информацию, приподнимая головку над блинами. Головки на современных жестких дисках двигаются на расстоянии около десяти нанометров над поверхностью блинов, а это примерно в две с половиной тысячи раз меньше, чем диаметр человеческого волоса. На поверхности слайдеров есть аэродинамические канавки, стабилизирующие высоту его полета.

Еще одной важной частью БМГ является предусилитель. Он представляет собой чип, который управляет головками и усиливает поступающие сигналы. Предусилитель расположен непосредственно в БМГ, так как сигнал, который идет от головок очень слабый, и если предусилитель будет находиться за пределами гермозоны, сигнал станет еще слабее на пути к плате управления.

Большая часть дорожек от предусилителя ведет к головкам, а не гермозоне. Это обусловлено тем, что жесткий диск может одновременно работать только с одной головкой, поэтому он посылает сигналы предусилителю, который выбирает необходимую головку. Пространство для головок создается с помощью разделительных колец, расположенным между блинами. Разделительное кольцо представляет собой высокоточную деталь, изготовленную из полимеров либо немагнитного сплава.

Вот собственно и все! Надеемся, эта информация помогла вам разобраться с тем, что представляет собой жесткий диск, и как он устроен.