Thực đơn
trang chủSự cố

Ổ cứng máy tính là gì? Chi tiết và đơn giản về ổ cứng hay còn gọi là HDD (ổ đĩa cứng)

Xin chào tất cả người đọc blog. Nhiều người quan tâm đến câu hỏi ổ cứng máy tính hoạt động như thế nào. Vì vậy, tôi quyết định dành bài viết hôm nay cho việc này.

Ổ cứng của máy tính (HDD hay ổ cứng) cần thiết để lưu trữ thông tin sau khi tắt máy tính, ngược lại với RAM() – lưu trữ thông tin cho đến khi nguồn điện bị cắt (cho đến khi tắt máy tính).

Ổ cứng có thể được gọi đúng là một tác phẩm nghệ thuật thực sự, chỉ là một tác phẩm kỹ thuật. Có Có chính xác. Mọi thứ bên trong thật phức tạp. Hiện nay trên toàn thế giới, ổ cứng là thiết bị lưu trữ thông tin phổ biến nhất, nó ngang hàng với các thiết bị như bộ nhớ flash (ổ flash), SSD. Nhiều người đã nghe nói về sự phức tạp của ổ cứng và bối rối không biết làm thế nào nó chứa được nhiều thông tin như vậy, và do đó muốn biết ổ cứng máy tính có cấu trúc như thế nào hoặc nó bao gồm những gì. Hôm nay sẽ có cơ hội như vậy).

Một ổ cứng bao gồm năm phần chính. Và đầu tiên trong số đó là mạch tích hợp, đồng bộ hóa đĩa với máy tính và quản lý tất cả các quy trình.

Phần thứ hai là động cơ điện(trục chính), làm cho đĩa quay với tốc độ khoảng 7200 vòng/phút và mạch tích hợp duy trì tốc độ quay không đổi.

Và bây giờ có lẽ là thứ ba phần quan trọng nhất là cánh tay rocker, có thể vừa viết vừa đọc thông tin. Phần cuối của cánh tay đòn thường được tách ra để cho phép vận hành nhiều đĩa cùng một lúc. Tuy nhiên, đầu lắc không bao giờ tiếp xúc với đĩa. Có một khoảng trống giữa bề mặt đĩa và đầu, kích thước của khoảng trống này nhỏ hơn độ dày của một sợi tóc con người khoảng năm nghìn lần!

Nhưng chúng ta vẫn hãy xem điều gì sẽ xảy ra nếu khe hở biến mất và đầu cần gạt tiếp xúc với bề mặt của đĩa quay. Chúng tôi vẫn còn nhớ ở trường rằng F=m*a (theo ý kiến ​​​​của tôi là định luật thứ hai của Newton), từ đó suy ra rằng một vật có khối lượng nhỏ và gia tốc rất lớn sẽ trở nên cực kỳ nặng. Xem xét tốc độ quay cực lớn của đĩa, trọng lượng của đầu rocker trở nên rất đáng chú ý. Đương nhiên, hư hỏng đĩa là không thể tránh khỏi trong trường hợp này. Nhân tiện, đây là điều đã xảy ra với đĩa trong đó khoảng trống này biến mất vì lý do nào đó:

Vai trò của lực ma sát cũng rất quan trọng, tức là nó gần như vắng mặt hoàn toàn khi người điều khiển bắt đầu đọc thông tin trong khi di chuyển với tốc độ 60 lần mỗi giây. Nhưng chờ đã, động cơ dẫn động cánh tay đòn ở đâu và với tốc độ như vậy? Trên thực tế, nó không thể nhìn thấy được, vì nó là một hệ điện từ hoạt động dựa trên sự tương tác của 2 lực trong tự nhiên: điện và từ. Sự tương tác này cho phép bạn tăng tốc rocker lên tốc độ ánh sáng, theo nghĩa đen.

Phần thứ tư- bản thân ổ cứng là nơi thông tin được ghi và đọc; nhân tiện, có thể có một vài ổ đĩa như vậy.

Tất nhiên, phần thứ năm và cũng là phần cuối cùng của thiết kế ổ cứng là trường hợp tất cả các thành phần khác được cài đặt. Chất liệu được sử dụng như sau: gần như toàn bộ thân máy được làm bằng nhựa, nhưng lớp vỏ phía trên luôn là kim loại. Nhà ở lắp ráp thường được gọi là “vùng kín”. Có ý kiến ​​​​cho rằng không có không khí bên trong khu vực ngăn chặn, hay nói đúng hơn là ở đó có chân không. Ý kiến ​​​​này dựa trên thực tế là ở tốc độ quay cao như vậy của đĩa, ngay cả một hạt bụi lọt vào bên trong cũng có thể gây ra rất nhiều điều tồi tệ. Và điều này gần như đúng, ngoại trừ việc ở đó không có chân không - nhưng có không khí được làm sạch, khô hoặc khí trung tính - chẳng hạn như nitơ. Mặc dù, có lẽ trong các phiên bản ổ cứng trước đây, thay vì lọc sạch không khí, nó chỉ được bơm ra ngoài.

Chúng ta đang nói về các thành phần, tức là ổ cứng gồm những gì?. Bây giờ hãy nói về việc lưu trữ dữ liệu.

Dữ liệu được lưu trữ trên ổ cứng máy tính như thế nào và ở dạng nào?

Dữ liệu được lưu trữ trong các rãnh hẹp trên bề mặt đĩa. Trong quá trình sản xuất, hơn 200 nghìn bản nhạc này được đưa vào đĩa. Mỗi ca khúc được chia thành các lĩnh vực.

Bản đồ các tuyến đường và khu vực cho phép bạn xác định nơi viết hoặc đọc thông tin. Một lần nữa, tất cả thông tin về các cung và rãnh đều nằm trong bộ nhớ của mạch tích hợp, không giống như các thành phần khác của ổ cứng, không nằm bên trong vỏ mà nằm ở bên ngoài và thường ở phía dưới.

Bản thân bề mặt của đĩa rất mịn và sáng bóng, nhưng đây chỉ là điều thoạt nhìn. Khi kiểm tra kỹ hơn, cấu trúc bề mặt trở nên phức tạp hơn. Thực tế là đĩa được làm bằng hợp kim kim loại phủ một lớp sắt từ. Lớp này thực hiện tất cả công việc. Lớp sắt từ ghi nhớ toàn bộ thông tin, bằng cách nào? Rất đơn giản. Đầu rocker từ hóa một vùng cực nhỏ trên màng (lớp sắt từ), đặt mô men từ của một ô như vậy về một trong các trạng thái: o hoặc 1. Mỗi số 0 và một như vậy được gọi là bit. Do đó, trên thực tế, bất kỳ thông tin nào được ghi trên ổ cứng đều đại diện cho một chuỗi nhất định và một số số 0 và số 1 nhất định. Ví dụ: một bức ảnh chất lượng tốt chiếm khoảng 29 triệu ô này và nằm rải rác trên 12 khu vực khác nhau. Vâng, nghe có vẻ ấn tượng, nhưng trên thực tế, số lượng bit khổng lồ như vậy chiếm một diện tích rất nhỏ trên bề mặt đĩa. Mỗi centimet vuông bề mặt ổ cứng chứa vài chục tỷ bit.

Ổ cứng hoạt động như thế nào

Chúng ta vừa xem xét thiết bị ổ cứng, từng thành phần của nó một cách riêng biệt. Bây giờ tôi đề xuất kết nối mọi thứ vào một hệ thống nhất định, nhờ đó nguyên lý hoạt động của ổ cứng sẽ rõ ràng.

Vì thế, nguyên lý hoạt động của ổ cứng tiếp theo: khi ổ cứng được đưa vào hoạt động, điều này có nghĩa là việc ghi vào ổ cứng đang được thực hiện hoặc thông tin đang được đọc từ nó hoặc từ nó, động cơ điện (trục xoay) bắt đầu lấy đà và vì ổ cứng được gắn vào chính trục quay, theo đó chúng đi cùng với nó cũng bắt đầu quay. Và cho đến khi số vòng quay của (các) đĩa đạt đến mức tạo thành đệm khí giữa đầu cò mổ và đĩa, thì đĩa lắc sẽ được đặt trong một “vùng đỗ xe” đặc biệt để tránh hư hỏng. Đây là những gì nó trông giống như.

Ngay khi tốc độ đạt đến mức mong muốn, bộ truyền động servo (động cơ điện từ) sẽ di chuyển cánh tay đòn, cánh tay này đã được đặt ở vị trí cần ghi hoặc đọc thông tin. Điều này được thực hiện một cách chính xác nhờ một mạch tích hợp điều khiển mọi chuyển động của cần gạt.

Có một ý kiến ​​​​rộng rãi, một loại huyền thoại, rằng đôi khi đĩa "không hoạt động", tức là. Không có thao tác đọc/ghi nào được thực hiện tạm thời với nó và các ổ cứng bên trong ngừng quay. Đây thực sự là một chuyện hoang đường, vì trên thực tế, các ổ cứng bên trong thùng máy quay liên tục, ngay cả khi ổ cứng ở chế độ tiết kiệm năng lượng và không có gì được ghi vào đó.

Chà, chúng ta đã xem xét chi tiết thiết bị của ổ cứng máy tính. Tất nhiên, trong khuôn khổ một bài viết không thể nói hết mọi thứ liên quan đến ổ cứng. Ví dụ, bài viết này không nói đến - đây là một chủ đề lớn, tôi quyết định viết một bài riêng về nó.

Tôi tìm thấy một video thú vị về cách hoạt động của ổ cứng ở các chế độ khác nhau

Cảm ơn tất cả các bạn đã quan tâm, nếu bạn chưa đăng ký nhận thông tin cập nhật trên trang này, tôi khuyên bạn nên làm như vậy để không bỏ lỡ những tài liệu thú vị và hữu ích. Hẹn gặp lại bạn trên các trang blog!

Đĩa cứng

Được thực hiện bởi một sinh viên
nhóm 40-101B.
Karimov K.R.
Giáo viên:
Usov P.A.

1. Nguyên lý hoạt động của ổ cứng.. 3

2. Thiết bị đĩa.. 5

3. Hoạt động của ổ cứng.. 10

4. Khối lượng, tốc độ và thời gian truy cập.. 12

5. Giao diện ổ cứng.. 14

6. Ổ cứng gắn ngoài... 16

Ổ cứng hoạt động như thế nào

Ổ đĩa cứng là một trong những thiết bị tiên tiến và phức tạp nhất của máy tính cá nhân hiện đại. Đĩa của nó có khả năng lưu trữ nhiều megabyte thông tin được truyền với tốc độ rất lớn. Trong khi hầu hết các thành phần máy tính hoạt động âm thầm thì ổ cứng lại kêu cót két, khiến nó trở thành một trong số ít thiết bị máy tính có chứa cả linh kiện cơ khí và điện tử.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của ổ cứng ít thay đổi kể từ khi ra đời. Thiết bị của ổ cứng rất giống với một máy ghi âm thông thường. Chỉ bên dưới thân máy mới có thể có nhiều tấm gắn trên một trục chung và các đầu có thể đọc thông tin từ cả hai mặt của mỗi tấm cùng một lúc. Tốc độ quay của các tấm (đối với một số kiểu máy đạt tới 15.000 vòng / phút) là không đổi và là một trong những đặc điểm chính. Đầu di chuyển dọc theo tấm ở một khoảng cách cố định nhất định so với bề mặt. Khoảng cách này càng nhỏ thì độ chính xác của việc đọc thông tin càng cao và mật độ ghi thông tin càng lớn. Khi nhìn vào ổ cứng, tất cả những gì bạn thấy là một lớp vỏ kim loại bền bỉ. Nó được bịt kín hoàn toàn và bảo vệ ổ đĩa khỏi các hạt bụi, nếu chúng lọt vào khe hẹp giữa đầu và bề mặt đĩa, có thể làm hỏng lớp từ tính nhạy cảm và làm hỏng đĩa. Ngoài ra, vỏ còn bảo vệ ổ đĩa khỏi nhiễu điện từ. Bên trong vỏ máy là tất cả các cơ chế và một số linh kiện điện tử. Các cơ chế này là các đĩa lưu trữ thông tin, các đầu ghi và đọc thông tin từ các đĩa và các động cơ khiến tất cả chuyển động. Đĩa là một tấm tròn có bề mặt rất nhẵn, thường được làm bằng nhôm, ít thường bằng gốm hoặc thủy tinh, được phủ một lớp sắt từ mỏng. Các đĩa được thực hiện. Nhiều ổ đĩa sử dụng lớp oxit sắt (lớp phủ băng từ thông thường), nhưng các ổ cứng mới nhất sử dụng lớp coban dày khoảng 10 micron. Lớp phủ này bền hơn và ngoài ra, còn cho phép bạn tăng đáng kể mật độ ghi. Công nghệ ứng dụng của nó gần giống với công nghệ được sử dụng trong sản xuất mạch tích hợp.

Số lượng đĩa có thể khác nhau - từ một đến năm, số lượng bề mặt làm việc tương ứng lớn gấp đôi (hai trên mỗi đĩa). Loại thứ hai (cũng như vật liệu được sử dụng cho lớp phủ từ tính) quyết định dung lượng của ổ cứng. Đôi khi các bề mặt bên ngoài của đĩa ngoài (hoặc một trong số chúng) không được sử dụng, điều này có thể làm giảm chiều cao của ổ đĩa, nhưng đồng thời số lượng bề mặt làm việc cũng giảm và có thể trở nên kỳ lạ.

Đầu từ đọc và ghi thông tin vào đĩa. Nguyên tắc ghi nói chung tương tự như nguyên tắc được sử dụng trong máy ghi băng thông thường. Thông tin kỹ thuật số được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều cung cấp cho đầu từ, sau đó được truyền đến đĩa từ, nhưng ở dạng từ trường mà đĩa có thể nhận biết và “ghi nhớ”. Lớp phủ từ tính của đĩa bao gồm nhiều vùng từ hóa tự phát rất nhỏ. Để minh họa, hãy tưởng tượng rằng chiếc đĩa được bao phủ bởi một lớp mũi tên la bàn rất nhỏ chỉ theo các hướng khác nhau. Các hạt mũi tên như vậy được gọi là miền. Dưới tác dụng của từ trường bên ngoài, từ trường của chính các miền được định hướng theo hướng của nó. Sau khi chấm dứt trường ngoài, các vùng từ hóa dư được hình thành trên bề mặt đĩa. Bằng cách này, thông tin ghi trên đĩa sẽ được lưu lại. Các vùng từ hóa dư, khi đĩa quay đối diện với khe hở của đầu từ, tạo ra một suất điện động trong đó, lực điện này thay đổi tùy thuộc vào độ lớn của từ hóa. Bộ đĩa, được gắn trên trục chính, được dẫn động bởi một động cơ đặc biệt nằm gọn bên dưới nó. Tốc độ quay của đĩa thường là 7200 vòng/phút. Để giảm thời gian cần thiết để bộ truyền động bắt đầu hoạt động, động cơ sẽ chạy ở chế độ cưỡng bức trong một thời gian khi bật. Vì vậy, nguồn điện của máy tính phải có nguồn dự trữ ở mức cao nhất. Bây giờ về hoạt động của những người đứng đầu. Chúng di chuyển với sự trợ giúp của một động cơ bước chính xác và dường như “nổi” ở khoảng cách chỉ bằng một phần micron so với bề mặt đĩa mà không chạm vào nó. Kết quả của việc ghi thông tin là các vùng từ hóa được hình thành trên bề mặt đĩa dưới dạng các vòng tròn đồng tâm. Chúng được gọi là đường ray từ tính. Di chuyển, những người đứng đầu dừng lại ở mỗi bài hát tiếp theo. Một tập hợp các rãnh nằm bên dưới cái kia trên tất cả các bề mặt được gọi là hình trụ. Tất cả các đầu truyền động đều di chuyển đồng thời, tiếp cận các trụ cùng tên có cùng số.

Thiết bị đĩa

Một ổ cứng thông thường bao gồm HDA và bảng điện tử. Tất cả các bộ phận cơ khí đều được đặt trong HDA; tất cả các thiết bị điện tử điều khiển đều được đặt trên bo mạch, ngoại trừ bộ tiền khuếch đại, được đặt bên trong HDA gần với các đầu từ.

Dưới các đĩa có một động cơ - phẳng, giống như trong ổ đĩa mềm, hoặc được tích hợp vào trục xoay của gói đĩa. Khi các đĩa quay, một luồng không khí mạnh được tạo ra, lưu thông xung quanh chu vi của HDA và liên tục được làm sạch bằng bộ lọc được lắp đặt ở một trong các mặt của nó.

Gần hơn với các đầu nối, ở bên trái hoặc bên phải của trục xoay có một bộ định vị quay, phần nào gợi nhớ đến hình dáng của một cần trục tháp: ở một bên của trục, có các đầu từ mỏng, dài và nhẹ hướng về phía trục. đĩa, mặt khác là một thân ngắn và lớn hơn với cuộn dây truyền động điện từ. Khi cánh tay đòn định vị quay, các đầu di chuyển theo hình vòng cung giữa tâm và ngoại vi của đĩa. Góc giữa trục của bộ định vị và trục xoay được chọn cùng với khoảng cách từ trục bộ định vị đến các đầu sao cho trục của đầu lệch ít nhất có thể so với đường tiếp tuyến khi quay.

Trong các mẫu trước đó, cánh tay đòn được gắn trên trục của động cơ bước và khoảng cách giữa các rãnh được xác định bởi kích thước bước. Các mô hình hiện đại sử dụng cái gọi là động cơ tuyến tính, không có bất kỳ sự rời rạc nào và việc lắp đặt trên đường ray được thực hiện theo tín hiệu ghi trên đĩa, giúp tăng đáng kể độ chính xác của ổ đĩa và mật độ ghi trên đĩa.

Cuộn dây định vị được bao quanh bởi một stato, là một nam châm vĩnh cửu. Khi một dòng điện có cường độ và cực tính nhất định được cung cấp cho cuộn dây, cần lắc bắt đầu quay theo hướng thích hợp với gia tốc tương ứng; Bằng cách thay đổi linh hoạt dòng điện trong cuộn dây, bạn có thể đặt bộ định vị ở bất kỳ vị trí nào. Hệ thống truyền động này được gọi là Voice Coil, tương tự như một loa hình nón.

Trên thân thường có cái gọi là chốt từ - một nam châm vĩnh cửu nhỏ, khi các đầu ở vị trí cực bên trong (vùng tiếp đất), sẽ bị hút vào bề mặt của stato và cố định cần gạt ở vị trí này. Đây được gọi là vị trí dừng của các đầu, nằm trên bề mặt đĩa, tiếp xúc với nó. Trong một số mẫu đắt tiền (thường là SCSI), một nam châm điện đặc biệt được cung cấp để cố định bộ định vị, phần ứng của nó ở vị trí tự do sẽ chặn chuyển động của cánh tay đòn. Không có thông tin nào được ghi lại trong vùng hạ cánh đĩa.

Không gian trống còn lại chứa bộ tiền khuếch đại cho tín hiệu được loại bỏ khỏi đầu và công tắc của chúng. Bộ định vị được kết nối với bảng tiền khuếch đại bằng cáp ruy băng linh hoạt, tuy nhiên, ở một số ổ cứng (đặc biệt là một số mẫu Maxtor AV), cuộn dây được cấp nguồn bằng các dây lõi đơn riêng biệt, có xu hướng bị đứt khi hoạt động. Khối kín chứa đầy không khí không có bụi thông thường dưới áp suất khí quyển. Trong vỏ khối kín của một số ổ cứng, các cửa sổ nhỏ được chế tạo đặc biệt, bịt kín bằng một lớp màng mỏng, có tác dụng cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài. Ở một số mẫu, cửa sổ được đóng bằng bộ lọc thoáng khí. Đối với một số kiểu ổ cứng, trục xoay và trục định vị chỉ được cố định ở một nơi - trên thân ổ cứng, đối với những kiểu khác, chúng được cố định thêm bằng vít vào nắp HDA. Các mô hình thứ hai nhạy cảm hơn với biến dạng vi mô trong quá trình siết chặt - siết chặt các vít buộc đủ để gây ra sự lệch trục không thể chấp nhận được. Trong một số trường hợp, sự biến dạng như vậy có thể trở nên khó đảo ngược hoặc hoàn toàn không thể đảo ngược. Bảng điện tử có thể tháo rời và kết nối với HDA thông qua một hoặc hai đầu nối có kiểu dáng khác nhau. Bo mạch chứa bộ xử lý ổ cứng chính, ROM với chương trình, RAM hoạt động, thường được sử dụng làm bộ đệm đĩa, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) để chuẩn bị ghi và xử lý tín hiệu đọc cũng như logic giao diện. Trên một số ổ cứng, chương trình bộ xử lý được lưu trữ hoàn toàn trong ROM, trên những ổ khác, một phần nhất định của nó được ghi vào vùng dịch vụ của đĩa. Đĩa cũng có thể chứa các thông số ổ đĩa (model, số sê-ri, v.v.). Một số ổ cứng lưu trữ thông tin này trong ROM lập trình bằng điện (EEPROM).

Nhiều ổ cứng có giao diện công nghệ đặc biệt với đầu nối trên bảng điện tử, qua đó, bằng cách sử dụng thiết bị băng ghế, bạn có thể thực hiện các thao tác dịch vụ khác nhau với ổ đĩa - kiểm tra, định dạng, gán lại các vùng bị lỗi, v.v. Ổ đĩa thương hiệu Conner hiện đại có giao diện công nghệ được thực hiện theo tiêu chuẩn giao diện nối tiếp, cho phép bạn kết nối nó thông qua bộ chuyển đổi với thiết bị đầu cuối chữ và số hoặc cổng COM của máy tính. ROM chứa cái gọi là hệ thống giám sát kiểm tra (TMOS), nhận các lệnh được gửi từ thiết bị đầu cuối, thực thi chúng và đưa kết quả trở lại thiết bị đầu cuối. Các ổ đĩa cứng thời kỳ đầu, như đĩa mềm, được sản xuất với bề mặt từ tính sạch; việc đánh dấu (định dạng) ban đầu được người tiêu dùng thực hiện theo quyết định của mình và có thể được thực hiện bất kỳ số lần nào. Đối với các mẫu máy hiện đại, việc đánh dấu được thực hiện trong quá trình sản xuất; Đồng thời, thông tin servo được ghi trên đĩa - các dấu hiệu đặc biệt cần thiết để ổn định tốc độ quay, tìm kiếm các cung và theo dõi vị trí của các đầu trên bề mặt. Cách đây không lâu, một bề mặt riêng biệt (dành riêng) đã được sử dụng để ghi lại thông tin servo, dọc theo đó, đầu của tất cả các bề mặt khác sẽ được điều chỉnh. Một hệ thống như vậy đòi hỏi độ cứng cao của việc buộc chặt các đầu để không có sự khác biệt giữa chúng sau khi đánh dấu ban đầu. Ngày nay, thông tin servo được ghi lại trong khoảng trống giữa các khu vực (được nhúng), giúp tăng công suất hữu ích của gói và loại bỏ các hạn chế về độ cứng của hệ thống chuyển động. Một số kiểu máy hiện đại sử dụng hệ thống theo dõi kết hợp - thông tin servo tích hợp kết hợp với bề mặt chuyên dụng; trong trường hợp này, điều chỉnh thô được thực hiện trên bề mặt đã chọn và điều chỉnh tinh được thực hiện trên các dấu tích hợp.

Vì thông tin servo thể hiện bố cục tham chiếu của đĩa nên bộ điều khiển ổ cứng không thể khôi phục độc lập nó trong trường hợp bị hỏng. Khi định dạng ổ cứng như vậy bằng phần mềm, chỉ có thể viết lại tiêu đề và tổng kiểm tra các cung dữ liệu.

Trong quá trình đánh dấu và kiểm tra ban đầu một ổ cứng hiện đại tại nhà máy, hầu như luôn phát hiện được các thành phần bị lỗi và được đưa vào bảng phân công lại đặc biệt. Trong quá trình hoạt động bình thường, bộ điều khiển ổ cứng sẽ thay thế các khu vực này bằng các khu vực dự trữ, được dành riêng cho mục đích này trên mỗi rãnh, nhóm rãnh hoặc vùng dành riêng của đĩa. Nhờ đó, ổ cứng mới tạo ra vẻ ngoài hoàn toàn không có khuyết tật bề mặt, mặc dù trên thực tế, chúng hầu như luôn tồn tại.

Khi bật nguồn, bộ xử lý ổ cứng sẽ thực hiện kiểm tra điện tử, sau đó nó ra lệnh bật động cơ trục chính. Khi đạt đến một tốc độ quay tới hạn nhất định, mật độ không khí do bề mặt của đĩa cuốn vào sẽ đủ để thắng lực ép của các đầu lên bề mặt và nâng chúng lên độ cao vài micron so với bề mặt của đĩa. đĩa - đầu "nổi". Từ thời điểm này cho đến khi tốc độ giảm xuống dưới mức tới hạn, các đầu “treo” trên đệm không khí và hoàn toàn không chạm vào bề mặt của đĩa.

Sau khi các đĩa đạt tốc độ quay gần với tốc độ danh nghĩa (thường là 3600, 4500, 5400 hoặc 7200 vòng/phút), các đầu được đưa ra khỏi vùng đỗ và việc tìm kiếm dấu servo bắt đầu ổn định chính xác tốc độ quay. Sau đó, thông tin được đọc từ khu vực dịch vụ - đặc biệt là bảng phân công lại các khu vực bị lỗi.

Khi kết thúc quá trình khởi tạo, bộ định vị được kiểm tra bằng cách liệt kê một chuỗi các rãnh nhất định - nếu thành công, bộ xử lý sẽ đặt dấu hiệu sẵn sàng trên giao diện và chuyển sang chế độ vận hành thông qua giao diện.

Trong quá trình vận hành, hệ thống giám sát vị trí đầu trên đĩa hoạt động liên tục: tín hiệu lỗi được trích ra từ tín hiệu đọc liên tục, tín hiệu này được đưa đến mạch phản hồi điều khiển dòng điện của cuộn dây định vị. Do sự lệch của đầu so với tâm rãnh, một tín hiệu xuất hiện trong cuộn dây, có xu hướng đưa nó về vị trí cũ.

Để phối hợp tốc độ của các luồng dữ liệu - ở cấp độ đọc/ghi và giao diện bên ngoài - ổ cứng có bộ đệm trung gian, thường bị gọi nhầm là bộ đệm, thường có kích thước vài chục hoặc hàng trăm kilobyte. Trong một số kiểu máy (ví dụ: Lượng tử), bộ đệm được đặt trong RAM hoạt động chung, nơi phần lớp phủ của vi chương trình điều khiển được tải lần đầu tiên, làm cho dung lượng thực tế của bộ đệm nhỏ hơn toàn bộ dung lượng RAM (80 -90 kB với RAM 128 kB cho Lượng tử). Đối với các model khác (Conner, Caviar), RAM bộ đệm và bộ xử lý được làm riêng.

Khi tắt nguồn, bộ xử lý, sử dụng năng lượng còn lại trong các tụ điện của bo mạch hoặc trích xuất nó từ cuộn dây của động cơ, đồng thời hoạt động như một máy phát điện, sẽ ra lệnh đặt bộ định vị vào vị trí đỗ xe. vị trí cần hoàn thành trước khi tốc độ quay giảm xuống dưới mức tới hạn. Trong một số ổ đĩa cứng (Lượng tử), điều này được tạo điều kiện thuận lợi nhờ một thanh rung lò xo đặt giữa các đĩa, liên tục chịu áp suất không khí. Khi luồng không khí yếu đi, cần gạt sẽ đẩy thêm bộ định vị vào vị trí đỗ, nơi nó được cố định bằng chốt. Chuyển động của các đầu trục về phía trục chính cũng được tạo điều kiện thuận lợi nhờ lực hướng tâm phát sinh từ chuyển động quay của các đĩa.

Hoạt động của ổ cứng

Bây giờ - về quá trình của ổ cứng. Sau khi thiết lập ban đầu về điện tử và cơ khí, máy vi tính ổ cứng sẽ chuyển sang chế độ chờ lệnh từ bộ điều khiển nằm trên bo mạch hệ thống hoặc thẻ giao diện. Sau khi nhận được lệnh, nó sẽ bật đầu mong muốn, sử dụng các xung servo để tìm rãnh mong muốn, đợi cho đến khi khu vực mong muốn “tiếp cận” đầu và đọc hoặc ghi thông tin. Nếu bộ điều khiển yêu cầu đọc/ghi không chỉ một mà nhiều khu vực, ổ cứng có thể hoạt động ở chế độ được gọi là chế độ khối, sử dụng RAM làm bộ đệm và kết hợp đọc/ghi với truyền thông tin đến hoặc từ bộ điều khiển.

Để sử dụng tối ưu bề mặt đĩa, cái gọi là ghi bit được khoanh vùng (ZBR) được sử dụng, nguyên tắc của nó là trên các rãnh bên ngoài dài hơn (và do đó có dung lượng thông tin), thông tin được ghi với mật độ lớn hơn so với các rãnh bên trong. . Có tới hàng chục vùng trở lên như vậy với mật độ ghi không đổi được hình thành trên toàn bộ bề mặt; Theo đó, tốc độ đọc và ghi ở vùng bên ngoài cao hơn vùng bên trong. Nhờ đó, các tệp nằm gần “phần đầu” của ổ cứng thường sẽ được xử lý nhanh hơn các tệp nằm gần “phần cuối” của nó.

Bây giờ chúng ta hãy nói về nguồn gốc của số lượng đầu cực kỳ lớn được chỉ định trong các thông số ổ cứng. Ngày xưa, những con số này - số lượng trụ, đầu và cung ở mức giá cao hơn - thực sự chỉ ra các thông số vật lý thực (hình học) của ổ cứng. Tuy nhiên, khi sử dụng ZBR, số lượng cung thay đổi theo từng rãnh và đối với mỗi ổ cứng, những con số này là khác nhau - do đó, cái gọi là hình học logic bắt đầu được sử dụng, khi ổ cứng báo cho bộ điều khiển một số tham số có điều kiện nhất định, và khi nhận lệnh, nó tự chuyển đổi địa chỉ logic thành địa chỉ vật lý. Đồng thời, một ổ cứng có hình học logic, chẳng hạn như 520 trụ, 128 đầu và 63 cung (tổng dung lượng - 2 GB), rất có thể chứa hai đĩa - và bốn đầu đọc/ghi.

Các ổ cứng thế hệ mới nhất sử dụng công nghệ PRML (Phản hồi một phần, Khả năng tối đa) và S.M.A.R.T. (Công nghệ phân tích và báo cáo tự giám sát - công nghệ phân tích và báo cáo tự giám sát). Cái đầu tiên được phát triển do với mật độ ghi hiện có, không thể đọc tín hiệu từ bề mặt đĩa một cách rõ ràng và rõ ràng - mức độ nhiễu và méo rất cao. Thay vì chuyển đổi trực tiếp tín hiệu, nó được so sánh với một tập hợp mẫu và dựa trên độ tương tự tối đa, đưa ra kết luận về việc chấp nhận một từ mã cụ thể - giống như cách chúng ta đọc các từ có chữ cái bị thiếu hoặc bị biến dạng .

Ổ cứng, ứng dụng công nghệ S.M.A.R.T., lưu giữ số liệu thống kê về các thông số vận hành của nó (số lần khởi động/dừng và số giờ làm việc, thời gian tăng tốc trục chính, lỗi được phát hiện/sửa, v.v.), thường xuyên được lưu trữ trong ROM có thể lập trình lại hoặc trong các khu vực dịch vụ của Cái đĩa. Thông tin này tích lũy trong suốt vòng đời của ổ cứng và có thể được các chương trình phân tích yêu cầu bất kỳ lúc nào; nó có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái cơ học, điều kiện vận hành hoặc xác suất hư hỏng gần đúng.


Thông tin liên quan.


Ngày nay sẽ không quá lời khi nói rằng đại đa số người dùng máy tính đều quen thuộc với khái niệm “ổ cứng máy tính”. Họ biết rằng mọi máy tính đều có một “bộ nhớ” lưu trữ tất cả thông tin như phim, nhạc, ảnh, trò chơi và chương trình. Tuy nhiên, rất ít người trong tổng số những người thích nhìn chằm chằm vào màn hình đã hiểu sâu hơn về thiết bị lưu trữ bí ẩn này ngoài kiến ​​thức rằng “đây là một vật hình chữ nhật trong đó tất cả các tập tin được lưu trữ một cách khó hiểu bằng cách nào đó”. Và chính xác là dành cho những độc giả muốn tìm hiểu sâu hơn và tìm hiểu cách thức hoạt động của ổ cứng, cũng như hiểu cấu trúc của nó, bài viết này đã được viết, trong đó chúng tôi sẽ giải quyết những vấn đề này một cách đơn giản và bằng tiếng Nga.

Ổ cứng máy tính hoạt động như thế nào?

Đầu tiên, chúng ta hãy thực hiện một chuyến tham quan ngắn vào lịch sử. Ổ cứng đầu tiên được IBM tạo ra cách đây gần sáu thập kỷ, vào năm 1957. Dung lượng của nó là 5 megabyte - con số lố bịch theo tiêu chuẩn ngày nay, nhưng vào thời điểm đó, nó là một bước đột phá công nghệ thực sự. Sau một thời gian, các kỹ sư của cùng công ty đã tạo ra một ổ cứng có dung lượng 30 MB và thêm 30 MB trong khoang di động. Vì cấu trúc đĩa này gợi lên sự liên tưởng đến việc đánh dấu hộp mực cho loại carbine Winchester phổ biến ở Mỹ - “.30-30” - nên các nhà thiết kế đã đặt cho đĩa cứng này tên mã là “Winchester”. Một sự thật thú vị là ở thời hiện đại ở phương Tây hầu như không ai gọi ổ cứng như vậy, nhưng trong môi trường nói tiếng Nga, cái tên này đã bén rễ vững chắc hơn nhiều, đồng thời cũng tạo ra một phiên bản viết tắt tiện lợi - “vít”, được sử dụng rộng rãi trong lời nói thông tục.

Thiết kế ổ cứng

Bây giờ chúng ta hãy chuyển thẳng đến phần nổi bật của chương trình và bắt đầu với cấu trúc bên trong của nó. Thiết kế ổ cứng bao gồm các thành phần sau.

1. Một khối đĩa từ hay còn gọi là. “Bánh kếp” (từ một đến ba miếng trong một khối, nằm chồng lên nhau) về cơ bản là thành phần chính của ổ cứng. Mỗi đĩa từ được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh và được phủ một vật liệu sắt từ, thường là crom dioxide. Dữ liệu được ghi vào lớp từ tính bằng đầu từ.
2. Khối đầu từ - là một cánh tay rocker được kết nối với vi mạch cổ góp-khuếch đại để khuếch đại tín hiệu nhận được khi đọc từ đĩa. Ở đầu các tấm rocker có các đầu từ tương tác với đĩa từ khi thực hiện thao tác đọc và ghi.
3. Động cơ trục chính là động cơ điện đặc biệt dùng để tăng tốc đĩa từ. Tùy thuộc vào model ổ cứng, con số này có thể đạt tới 15.000 vòng/phút. Thiết kế của động cơ dựa trên việc sử dụng vòng bi (bóng và thủy động lực), giúp động cơ hoạt động im lặng và không tạo ra rung động.
4. Bo mạch điều khiển là một mạch tích hợp có chức năng điều khiển hoạt động của ổ cứng bằng cách chuyển đổi các tín hiệu truyền từ đầu từ thành tín hiệu mà máy tính có thể hiểu được.

Ổ cứng hoạt động như thế nào

Sau khi nghiên cứu từng thành phần riêng lẻ, chúng ta có thể vẽ ra một bức tranh hoàn chỉnh về những gì đang xảy ra và mô tả từng bước cách thức hoạt động của ổ cứng máy tính. Vì vậy, ổ cứng được cấp nguồn - bộ điều khiển điện tử sẽ gửi tín hiệu đến động cơ trục chính, động cơ này bắt đầu quay các đĩa từ được cố định chắc chắn vào trục của nó. Sau khi đạt tốc độ quay cần thiết, tại đó xuất hiện một khe hở không khí giữa bánh kếp và đầu, loại bỏ khả năng tiếp xúc của chúng, người điều khiển sẽ đưa các đầu về phía chúng ở một khoảng cách “làm việc”, tức là khoảng 10 nanomet (một phần tỷ của một mét, hãy tưởng tượng!).

Dữ liệu đầu tiên nhận được từ ổ cứng được bật luôn là thông tin dịch vụ hay còn gọi là thông tin dịch vụ. "không có đường ray". Nó chứa thông tin về trạng thái của ổ cứng và các đặc điểm của nó. Nếu vì lý do nào đó không thể lấy được thông tin này, thiết bị sẽ không khởi động và không hoạt động.
Nếu dữ liệu dịch vụ được nhận thành công và không có lỗi thì giai đoạn làm việc với thông tin được ghi trực tiếp trên đĩa sẽ bắt đầu. Rất có thể, bạn đã bị dày vò bởi câu hỏi - "nó được ghi lại như thế nào?" Chúng tôi trả lời: các đầu từ, dưới tác động của các xung dòng điện, có khả năng từ hóa các phần của đĩa, từ đó hình thành các bit (các số 0 logic và các số 1 logic khác nhau theo hướng của mô men từ). Nói cách khác, tất cả thông tin trên ổ cứng của máy tính là các phần được từ hóa khác nhau, sau khi được chuyển đổi thành tín hiệu tiêu chuẩn, sẽ được máy tính nhận dạng và hiển thị cho người dùng ở dạng mà người dùng có thể hiểu được. Cần lưu ý rằng các khu vực này được cấu trúc chặt chẽ - chúng đại diện cho cái gọi là. "dấu vết", tức là các vùng hình vòng trên bề mặt đĩa từ.

Điều quan trọng cần lưu ý là khối đầu là một mảnh, vì vậy tất cả các đầu trong đó đều di chuyển đồng bộ - do đó, chúng luôn nằm trên cùng một rãnh của từng chiếc bánh riêng lẻ. Dựa trên điều này, các đường ray tạo thành một hình trụ trong mặt phẳng thẳng đứng. Hơn nữa, mỗi track bao gồm các phân đoạn được gọi là “sector”. Khi ghi thông tin vào các lĩnh vực này, đầu từ sẽ thay đổi từ trường và khi đọc thông tin, chúng chỉ cần nắm bắt nó. Hiểu được cấu trúc vật lý của việc lưu trữ dữ liệu, chúng ta có thể kết luận rằng dung lượng của ổ cứng bằng tích của số trụ, số đầu và số cung.

Định dạng ổ cứng của bạn

Câu chuyện về cách thức hoạt động của ổ cứng máy tính không thể gọi là trọn vẹn nếu nó không đề cập đến chủ đề định dạng. Định dạng là một quá trình đặc biệt để đánh dấu vùng lưu trữ thông tin của ổ cứng, bản chất của quá trình này là tạo ra các cấu trúc nhất định để truy cập dữ liệu này, chẳng hạn như hệ thống tệp, bằng cách ghi lại một số thông tin dịch vụ nhất định. Trong trường hợp này, dữ liệu được lưu trữ trước đó sẽ bị hủy (tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể khôi phục được). Thông thường, định dạng được thực hiện khi cài đặt (hoặc cài đặt lại) hệ điều hành trên máy tính, vì tùy chọn tốt nhất cho việc này là đĩa "sạch", được định dạng, xóa dữ liệu khỏi hệ điều hành trước đó. Để không làm mất thông tin cần thiết, theo quy định, "ốc vít" trước tiên được chia thành nhiều phân vùng một cách hợp lý - trong trường hợp này, định dạng sẽ chỉ được yêu cầu cho phân vùng mà hệ điều hành sẽ được cài đặt, trong khi dữ liệu trên các phân vùng còn lại sẽ không bị ảnh hưởng, đây là một cách tiếp cận rất thân thiện với người dùng.

Mục đích của bài viết này là mô tả cấu trúc của một ổ cứng hiện đại, nói về các thành phần chính của nó, cho thấy chúng trông như thế nào và được gọi như thế nào. Ngoài ra, chúng tôi sẽ trình bày mối quan hệ giữa các thuật ngữ tiếng Nga và tiếng Anh mô tả các thành phần của ổ cứng.

Để rõ ràng, chúng ta hãy xem xét ổ đĩa SATA 3,5 inch. Đây sẽ là Seagate ST31000333AS terabyte hoàn toàn mới. Hãy kiểm tra chuột lang của chúng tôi.

PCB màu xanh lá cây với các vết đồng, đầu nối nguồn và SATA được gọi là bo mạch điện tử hoặc bo mạch điều khiển (Printed Circuit Board, PCB). Nó được sử dụng để kiểm soát hoạt động của ổ cứng. Vỏ nhôm màu đen và những thứ bên trong được gọi là HDA (Head and Disk Assembly, HDA); các chuyên gia còn gọi nó là “lon”. Bản thân hộp không có nội dung còn được gọi là khối kín (đế).

Bây giờ chúng ta hãy tháo bảng mạch in ra và kiểm tra các thành phần được đặt trên đó.

Điều đầu tiên đập vào mắt bạn là con chip lớn nằm ở giữa - bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý (Micro Controller Unit, MCU). Trên các ổ cứng hiện đại, bộ vi điều khiển bao gồm hai phần - bộ xử lý trung tâm (CPU), thực hiện tất cả các phép tính và kênh đọc/ghi - một thiết bị đặc biệt chuyển đổi tín hiệu tương tự đến từ các đầu đọc thành dữ liệu số trong quá trình đọc. hoạt động và mã hóa dữ liệu số thành tín hiệu tương tự trong khi ghi. Bộ xử lý có các cổng vào/ra (cổng IO) để điều khiển các thành phần khác nằm trên bảng mạch in và truyền dữ liệu qua giao diện SATA.

Chip bộ nhớ là bộ nhớ DDR SDRAM thông thường. Dung lượng bộ nhớ xác định kích thước của bộ đệm ổ cứng. Bảng mạch in này được cài đặt 32 MB bộ nhớ Samsung DDR, về lý thuyết cung cấp cho đĩa bộ nhớ đệm 32 MB (và đây chính xác là dung lượng được nêu trong thông số kỹ thuật của ổ cứng), nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Thực tế là bộ nhớ được chia một cách hợp lý thành bộ nhớ đệm (bộ đệm) và bộ nhớ phần sụn. Bộ xử lý yêu cầu một lượng bộ nhớ nhất định để tải các mô-đun phần sụn. Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, chỉ có Hitachi/IBM mới cho biết kích thước bộ đệm thực tế trong thông số kỹ thuật; Đối với các đĩa khác, người ta chỉ có thể đoán về kích thước bộ đệm.

Con chip tiếp theo là bộ điều khiển động cơ và bộ phận đầu, hay còn gọi là “xoắn” (Bộ điều khiển Động cơ Cuộn dây Giọng nói, bộ điều khiển VCM). Ngoài ra, con chip này còn điều khiển các nguồn điện thứ cấp nằm trên bo mạch, cung cấp năng lượng cho bộ xử lý và chip chuyển mạch tiền khuếch đại (tiền khuếch đại, tiền khuếch đại), nằm trong HDA. Đây là thiết bị tiêu thụ năng lượng chính trên bảng mạch in. Nó điều khiển chuyển động quay của trục chính và chuyển động của các đầu. Lõi bộ điều khiển VCM có thể hoạt động ngay cả ở nhiệt độ 100°C.

Một phần của phần sụn đĩa được lưu trữ trong bộ nhớ flash. Khi cấp nguồn cho đĩa, bộ vi điều khiển sẽ tải nội dung của chip flash vào bộ nhớ và bắt đầu thực thi mã. Nếu không tải mã chính xác, đĩa thậm chí sẽ không muốn quay. Nếu không có chip flash trên bo mạch, điều đó có nghĩa là nó được tích hợp vào bộ vi điều khiển.

Cảm biến rung (cảm biến sốc) phản ứng với sự rung lắc gây nguy hiểm cho đĩa và gửi tín hiệu về điều đó đến bộ điều khiển VCM. VCM ngay lập tức dừng các đầu từ và có thể ngăn đĩa quay. Về lý thuyết, cơ chế này sẽ bảo vệ đĩa khỏi bị hư hại thêm, nhưng trên thực tế, nó không hoạt động, vì vậy đừng làm rơi đĩa. Trên một số ổ đĩa, cảm biến rung rất nhạy, phản ứng với những rung động nhỏ nhất. Dữ liệu nhận được từ cảm biến cho phép bộ điều khiển VCM điều chỉnh chuyển động của các đầu. Ít nhất hai cảm biến rung được cài đặt trên các đĩa như vậy.

Bo mạch có một thiết bị bảo vệ khác - bộ triệt điện áp nhất thời (TVS). Nó bảo vệ bo mạch khỏi sự đột biến điện. Khi có nguồn điện tăng vọt, TVS sẽ cháy, tạo ra hiện tượng đoản mạch xuống đất. Bảng này có hai TVS, 5 và 12 volt.

Bây giờ chúng ta hãy nhìn vào HDA.

Dưới bảng có các điểm tiếp xúc của động cơ và đầu. Ngoài ra, trên thân đĩa còn có một lỗ nhỏ gần như vô hình (lỗ thở). Nó phục vụ để cân bằng áp lực. Nhiều người cho rằng bên trong ổ cứng có chân không. Trên thực tế, điều này là không đúng sự thật. Lỗ này cho phép đĩa cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài khu vực ngăn chặn. Ở bên trong, lỗ này được phủ một bộ lọc hơi thở, có tác dụng giữ bụi và các hạt hơi ẩm.

Bây giờ chúng ta hãy nhìn vào bên trong khu vực ngăn chặn. Tháo nắp đĩa.

Bản thân cái nắp không có gì thú vị. Nó chỉ là một miếng kim loại có gioăng cao su để tránh bụi. Cuối cùng, chúng ta hãy xem việc lấp đầy vùng ngăn chặn.

Thông tin quý giá được lưu trữ trên đĩa kim loại, còn được gọi là đĩa cứng. Trong ảnh bạn có thể thấy chiếc bánh kếp trên cùng. Các tấm này được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh đánh bóng và được phủ một số lớp có thành phần khác nhau, bao gồm cả chất sắt từ mà dữ liệu thực sự được lưu trữ trên đó. Giữa những chiếc bánh kếp, cũng như phía trên mặt trên của chúng, chúng ta thấy những chiếc đĩa đặc biệt được gọi là dải phân cách hoặc dải phân cách. Chúng cần thiết để cân bằng luồng không khí và giảm tiếng ồn âm thanh. Theo quy định, chúng được làm bằng nhôm hoặc nhựa. Bộ tách nhôm đối phó thành công hơn với việc làm mát không khí bên trong vùng ngăn chặn.

Mặt bên của bánh kếp và dải phân cách.

Các đầu (đầu) đọc-ghi được lắp ở hai đầu giá đỡ của bộ phận đầu từ hoặc HSA (Head Stack Assembly, HSA). Vùng dừng là khu vực mà các đầu của đĩa khỏe sẽ nằm ở đó nếu trục quay bị dừng. Đối với đĩa này, vùng đỗ nằm gần trục quay hơn, như có thể thấy trong ảnh.

Trên một số ổ đĩa, việc đỗ xe được thực hiện trên các khu vực đỗ xe bằng nhựa đặc biệt nằm bên ngoài biển số.

Ổ cứng là một cơ chế định vị chính xác và cần không khí rất sạch để hoạt động bình thường. Trong quá trình sử dụng, các hạt kim loại và dầu mỡ cực nhỏ có thể hình thành bên trong ổ cứng. Để làm sạch ngay không khí bên trong đĩa, có bộ lọc tuần hoàn. Đây là một thiết bị công nghệ cao liên tục thu thập và bẫy các hạt nhỏ. Bộ lọc nằm trong đường dẫn của luồng không khí được tạo ra bởi sự quay của các tấm.

Bây giờ chúng ta hãy tháo nam châm phía trên ra và xem có gì ẩn bên dưới nhé.

Ổ cứng sử dụng nam châm neodymium rất mạnh. Những nam châm này mạnh đến mức chúng có thể nâng vật nặng gấp 1.300 lần trọng lượng của chúng. Vì vậy, bạn không nên đặt ngón tay vào giữa nam châm và kim loại hoặc nam châm khác - lực tác động sẽ rất nhạy. Bức ảnh này cho thấy các bộ hạn chế BMG. Nhiệm vụ của họ là hạn chế chuyển động của các đầu, để chúng trên bề mặt các tấm. Bộ hạn chế BMG của các mẫu khác nhau được thiết kế khác nhau, nhưng luôn có hai trong số chúng, chúng được sử dụng trên tất cả các ổ cứng hiện đại. Trên ổ đĩa của chúng tôi, bộ giới hạn thứ hai nằm ở nam châm phía dưới.

Đây là những gì bạn có thể thấy ở đó.

Chúng ta cũng thấy ở đây một cuộn dây âm thanh, là một phần của bộ phận đầu từ. Cuộn dây và nam châm tạo thành bộ truyền động VCM (Voice Coil Motor, VCM). Bộ truyền động và khối đầu từ tạo thành bộ định vị (thiết bị truyền động) - thiết bị di chuyển các đầu từ. Phần nhựa màu đen có hình dạng phức tạp được gọi là chốt dẫn động. Đây là cơ chế bảo vệ giải phóng BMG sau khi động cơ trục chính đạt đến một số vòng quay nhất định. Điều này xảy ra do áp suất của luồng không khí. Khóa bảo vệ đầu khỏi những chuyển động không mong muốn ở vị trí đỗ xe.

Bây giờ chúng ta hãy tháo khối đầu từ tính ra.

Chuyển động chính xác và mượt mà của BMG được hỗ trợ bởi ổ trục chính xác. Phần lớn nhất của BMG, được làm bằng hợp kim nhôm, thường được gọi là giá đỡ hoặc cánh tay đòn (cánh tay). Ở cuối cánh tay đòn có các đầu trên hệ thống treo lò xo (Heads Gimbal Assembly, HGA). Thông thường, bản thân đầu và tay đòn được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Một sợi cáp linh hoạt (Mạch in linh hoạt, FPC) đi đến miếng đệm kết nối với bảng điều khiển.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các thành phần của BMG.

Một cuộn dây được nối với một dây cáp.

Ổ đỡ trục.

Bức ảnh sau đây hiển thị các địa chỉ liên lạc của BMG.

Miếng đệm đảm bảo độ kín của kết nối. Do đó, không khí chỉ có thể đi vào thiết bị bằng đĩa và đầu qua lỗ cân bằng áp suất. Đĩa này có các điểm tiếp xúc được phủ một lớp vàng mỏng để cải thiện độ dẫn điện.

Đây là một thiết kế rocker cổ điển.

Những phần nhỏ màu đen ở cuối móc treo lò xo được gọi là thanh trượt. Nhiều nguồn chỉ ra rằng thanh trượt và đầu là như nhau. Trên thực tế, thanh trượt giúp đọc và ghi thông tin bằng cách nâng đầu lên trên bề mặt bánh xèo. Trên các ổ cứng hiện đại, các đầu di chuyển ở khoảng cách 5-10 nanomet tính từ bề mặt bánh kếp. Để so sánh, một sợi tóc của con người có đường kính khoảng 25.000 nanomet. Nếu bất kỳ hạt nào lọt vào dưới thanh trượt, điều này có thể dẫn đến quá nhiệt ở các đầu do ma sát và khiến chúng bị hỏng, đó là lý do tại sao độ sạch của không khí bên trong khu vực ngăn chặn lại quan trọng đến vậy. Bản thân các phần tử đọc và viết nằm ở cuối thanh trượt. Chúng nhỏ đến mức chỉ có thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi tốt.

Như bạn có thể thấy, bề mặt của thanh trượt không hề bằng phẳng, nó có các rãnh khí động học. Chúng giúp ổn định độ cao bay của thanh trượt. Không khí dưới thanh trượt tạo thành đệm khí (Air Bearing Surface, ABS). Đệm khí duy trì đường bay của thanh trượt gần như song song với bề mặt của bánh kếp.

Đây là một hình ảnh khác của thanh trượt.

Các điểm tiếp xúc đầu có thể nhìn thấy rõ ràng ở đây.

Đây là một phần quan trọng khác của BMG vẫn chưa được thảo luận. Nó được gọi là bộ tiền khuếch đại (preamp). Bộ tiền khuếch đại là một con chip điều khiển các đầu từ và khuếch đại tín hiệu đến hoặc từ chúng.

Bộ tiền khuếch đại được đặt trực tiếp trong BMG vì một lý do rất đơn giản - tín hiệu đến từ các đầu rất yếu. Trên các ổ đĩa hiện đại, nó có tần số khoảng 1 GHz. Nếu bạn di chuyển bộ tiền khuếch đại ra ngoài vùng kín, tín hiệu yếu như vậy sẽ bị suy giảm rất nhiều trên đường đến bảng điều khiển.

Có nhiều đường dẫn từ phần mở đầu đến các đầu phát (ở bên phải) hơn là đến khu vực ngăn chặn (ở bên trái). Thực tế là một ổ cứng không thể hoạt động đồng thời với nhiều hơn một đầu (một cặp phần tử ghi và đọc). Ổ cứng gửi tín hiệu đến bộ tiền khuếch đại và nó chọn đầu mà ổ cứng hiện đang truy cập. Ổ cứng này có sáu rãnh dẫn tới mỗi đầu. Tại sao nhiều như vậy? Một rãnh được nối đất, hai rãnh còn lại dành cho các phần tử đọc và ghi. Hai rãnh tiếp theo dùng để điều khiển các ổ đĩa mini, các thiết bị áp điện hoặc từ tính đặc biệt có thể di chuyển hoặc xoay thanh trượt. Điều này giúp thiết lập chính xác hơn vị trí của các đầu phía trên đường đua. Con đường cuối cùng dẫn đến lò sưởi. Bộ sưởi được sử dụng để điều chỉnh độ cao bay của đầu. Bộ sưởi truyền nhiệt đến hệ thống treo nối thanh trượt và cần gạt. Hệ thống treo được làm bằng hai hợp kim có đặc tính giãn nở nhiệt khác nhau. Khi được làm nóng, hệ thống treo uốn cong về phía bề mặt của bánh kếp, do đó làm giảm độ cao bay của đầu. Khi nguội, gimbal sẽ thẳng lại.

Về phần đầu thế là đủ rồi, chúng ta hãy tháo rời đĩa sâu hơn. Loại bỏ dải phân cách phía trên.

Đây là những gì anh ấy trông giống như.

Trong ảnh tiếp theo, bạn thấy khu vực quản thúc đã được loại bỏ dải phân cách trên cùng và khối đầu.

Nam châm phía dưới hiện rõ.

Bây giờ là vòng kẹp (kẹp đĩa).

Vòng này giữ các khối tấm lại với nhau, ngăn chúng di chuyển tương đối với nhau.

Bánh kếp được xâu chuỗi trên một trung tâm trục chính.

Bây giờ không còn gì để giữ bánh nữa, hãy loại bỏ phần bánh trên cùng. Đó là những gì bên dưới.

Bây giờ đã rõ cách tạo không gian cho các đầu - có các vòng đệm giữa các bánh kếp. Bức ảnh cho thấy chiếc bánh kếp thứ hai và dải phân cách thứ hai.

Vòng đệm là bộ phận có độ chính xác cao được làm bằng hợp kim hoặc polyme không từ tính. Hãy cởi nó ra.

Hãy lấy mọi thứ khác ra khỏi đĩa để kiểm tra phần dưới của khối kín.

Lỗ cân bằng áp suất trông như thế này. Nó nằm ngay dưới bộ lọc không khí. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về bộ lọc.

Vì không khí từ bên ngoài nhất thiết phải chứa bụi nên bộ lọc có nhiều lớp. Nó dày hơn nhiều so với bộ lọc tuần hoàn. Đôi khi nó chứa các hạt silica gel để chống lại độ ẩm không khí.

Mối liên hệ giữa thuật ngữ tiếng Nga và tiếng Anh đã được Leonid Vorzhev làm rõ.

Bài viết sao chép từ