Ổ cứng gồm có những bộ phận nào? Giao diện kết nối và kết nối. Tại sao ổ cứng được gọi là ổ cứng?

Khi máy tính khởi động, một bộ phần sụn được lưu trữ trong chip BIOS sẽ kiểm tra phần cứng. Nếu mọi thứ đều ổn, nó sẽ chuyển quyền điều khiển sang bộ tải khởi động của hệ điều hành. Sau đó hệ điều hành tải và bạn bắt đầu sử dụng máy tính. Đồng thời, hệ điều hành được lưu trữ ở đâu trước khi bật máy tính? Làm thế nào mà bài luận bạn viết suốt đêm vẫn còn nguyên vẹn sau khi tắt PC? Một lần nữa, nó được lưu trữ ở đâu?

Được rồi, có lẽ tôi đã đi quá xa và các bạn đều biết rất rõ rằng dữ liệu máy tính được lưu trữ trên ổ cứng. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết nó là gì và hoạt động như thế nào, và vì bạn đang ở đây nên chúng tôi kết luận rằng chúng tôi muốn tìm hiểu. Nào, hãy cùng tìm hiểu nhé!

Ổ cứng là gì

Theo truyền thống, chúng ta hãy xem định nghĩa về ổ cứng trên Wikipedia:

ổ cứng (vít, ổ cứng, thiết bị lưu trữ từ cứng disks, HDD, HDD, HMDD) là thiết bị lưu trữ truy cập ngẫu nhiên dựa trên nguyên lý ghi từ.

Được sử dụng trong phần lớn các máy tính và cũng như các thiết bị lưu trữ được kết nối riêng biệt bản sao lưu dữ liệu như lưu trữ tập tin và như thế.

Hãy tìm hiểu nó một chút. Tôi thích thuật ngữ " ổ đĩa cứng ". Năm từ này truyền đạt bản chất. HDD là một thiết bị có mục đích lưu trữ dữ liệu được ghi trên đó trong thời gian dài. Cơ sở của ổ cứng là các đĩa cứng (nhôm) có lớp phủ đặc biệt, trên đó thông tin được ghi bằng các đầu đặc biệt.

Tôi sẽ không xem xét chi tiết quá trình ghi âm - về cơ bản đây là vật lý của những lớp cuối cấp ở trường và tôi chắc chắn rằng bạn không muốn đi sâu vào vấn đề này và đó hoàn toàn không phải là nội dung của bài báo.

Chúng ta cũng hãy chú ý đến cụm từ: “ truy cập ngẫu nhiên "Nói một cách đại khái, điều đó có nghĩa là chúng ta (máy tính) có thể đọc thông tin từ bất kỳ đoạn đường sắt nào vào bất kỳ lúc nào.

Một điều quan trọng là bộ nhớ HDD không dễ bay hơi, tức là dù có cắm điện hay không thì thông tin ghi trên máy sẽ không biến mất ở bất cứ đâu. Cái này sự khác biệt quan trọng bộ nhớ vĩnh viễn máy tính, từ tạm thời ().

Nhìn ổ cứng máy tính trong đời thực, bạn sẽ không nhìn thấy đĩa hoặc đầu, vì tất cả những thứ này được giấu trong một hộp kín (vùng kín). Bên ngoài, ổ cứng trông như thế này:

Tại sao máy tính lại cần ổ cứng?

Chúng ta hãy xem ổ cứng HDD là gì trong máy tính, tức là nó có vai trò gì trong PC. Rõ ràng là nó lưu trữ dữ liệu, nhưng bằng cách nào và cái gì. Ở đây chúng tôi nêu bật các chức năng sau của ổ cứng:

Lưu trữ hệ điều hành, phần mềm người dùng và cài đặt của chúng;
Lưu trữ tập tin người dùng: nhạc, video, hình ảnh, tài liệu, v.v.;
Sử dụng một phần dung lượng ổ cứng để lưu trữ dữ liệu không vừa với RAM (tệp hoán đổi) hoặc lưu trữ nội dung bộ nhớ truy cập tạm thời trong khi sử dụng chế độ ngủ;

Như bạn có thể thấy, ổ cứng máy tính không chỉ là nơi chứa ảnh, nhạc và video. Toàn bộ hệ điều hành được lưu trữ trên đó, ngoài ra, ổ cứng còn giúp chịu tải cho RAM, đảm nhận một số chức năng của nó.

Ổ cứng gồm những gì?

Chúng tôi đã đề cập một phần đến các thành phần của ổ cứng, bây giờ chúng tôi sẽ xem xét vấn đề này chi tiết hơn. Vì vậy, các thành phần chính của ổ cứng:

Khung — bảo vệ cơ chế ổ cứng khỏi bụi và hơi ẩm. Theo quy định, nó được bịt kín để hơi ẩm và bụi không lọt vào bên trong;
Đĩa (bánh kếp) - tấm làm bằng hợp kim kim loại nhất định, được phủ cả hai mặt, trên đó ghi lại dữ liệu. Số lượng đĩa có thể khác nhau - từ một (đến tùy chọn ngân sách), lên đến nhiều;
Động cơ - trên trục xoay để cố định bánh kếp;
Khối đầu - thiết kế các đòn bẩy liên kết với nhau (cánh tay rocker) và đầu. Một phần của ổ cứng đọc và ghi thông tin vào nó. Đối với một chiếc bánh kếp, một cặp đầu được sử dụng, vì cả phần trên và phần dưới đều hoạt động;
Thiết bị định vị (thiết bị truyền động ) - một cơ chế điều khiển khối đầu. Bao gồm một cặp nam châm neodymium vĩnh cửu và một cuộn dây nằm ở cuối khối đầu;
Bộ điều khiển — chip điện tử quản lý công việcổ cứng;
Khu vực đậu xe - một vị trí bên trong ổ cứng bên cạnh các đĩa hoặc phần bên trong của chúng, nơi các đầu được hạ xuống (đứng) trong thời gian ngừng hoạt động để không làm hỏng bề mặt làm việc của bánh kếp.

Đây là một thiết bị ổ cứng đơn giản. Nó đã được hình thành từ nhiều năm trước và không có thay đổi cơ bản nào được thực hiện trong một thời gian dài. Và chúng ta đi tiếp.

Ổ cứng hoạt động như thế nào?

Sau khi cấp nguồn cho ổ cứng, động cơ, trên trục chính nơi gắn bánh kếp, bắt đầu quay. Sau khi đạt đến tốc độ hình thành luồng không khí liên tục trên bề mặt đĩa, các đầu bắt đầu di chuyển.

Trình tự này (đầu tiên các đĩa quay lên, sau đó các đầu bắt đầu hoạt động) là cần thiết để do luồng không khí tạo ra, các đầu sẽ nổi phía trên các tấm. Có, chúng không bao giờ chạm vào bề mặt của đĩa, nếu không đĩa sau sẽ bị hỏng ngay lập tức. Tuy nhiên, khoảng cách từ bề mặt của tấm từ đến các đầu quá nhỏ (~10 nm) nên bạn không thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Sau khi khởi động, trước hết là thông tin dịch vụ về trạng thái cứng nhắcđĩa và những thứ khác thông tin cần thiết về anh ta, nằm trên cái gọi là đường số 0. Chỉ sau đó công việc với dữ liệu mới bắt đầu.

Thông tin trên ổ cứng của máy tính được ghi lại trên các rãnh, sau đó được chia thành các phần (giống như một chiếc bánh pizza được cắt thành từng miếng). Để ghi tệp, một số cung được kết hợp thành một cụm, đây là nơi nhỏ nhất có thể ghi tệp.

Ngoài phân vùng đĩa “ngang” này, còn có phân vùng “dọc” thông thường. Vì tất cả các đầu được kết hợp với nhau nên chúng luôn được đặt phía trên cùng một số rãnh ghi, mỗi đầu nằm phía trên đĩa riêng của nó. Như vậy, trong thời gian Hoạt động của ổ cứng những cái đầu dường như vẽ một hình trụ:

Trong khi HDD đang chạy, về cơ bản nó thực hiện hai lệnh: đọc và ghi. Khi cần thực thi lệnh ghi, khu vực trên đĩa nơi lệnh đó sẽ được thực hiện sẽ được tính toán, sau đó các đầu được định vị và trên thực tế, lệnh được thực thi. Kết quả sau đó được kiểm tra. Ngoài việc ghi dữ liệu trực tiếp vào đĩa, thông tin còn được lưu vào bộ đệm của nó.

Nếu bộ điều khiển nhận được lệnh đọc, trước tiên nó sẽ kiểm tra xem thông tin được yêu cầu có trong bộ đệm hay không. Nếu nó không có ở đó, tọa độ để định vị các đầu từ sẽ được tính toán lại, sau đó các đầu từ được định vị và dữ liệu được đọc.

Sau khi hoàn thành công việc, khi mất điện ổ cứng, các đầu máy sẽ tự động đậu vào khu vực đỗ xe.

Như thế này trong phác thảo chung và ổ cứng máy tính đang hoạt động. Trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều, nhưng cho người dùng trung bình, rất có thể, những chi tiết như vậy là không cần thiết, vì vậy hãy kết thúc phần này và tiếp tục.

Các loại ổ cứng và nhà sản xuất

Hiện nay trên thị trường có 3 loại chính nhà sản xuất cứng nhắcổ đĩa: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Chúng đáp ứng đầy đủ nhu cầu về các loại thiết bị và mọi yêu cầu. Các công ty còn lại hoặc bị phá sản, bị một trong ba công ty chính tiếp quản hoặc được chuyển mục đích sử dụng lại.

Nếu nói về các loại ổ cứng, chúng có thể được chia theo cách này:

Đối với máy tính xách tay, thông số chính là kích thước thiết bị 2,5 inch. Điều này cho phép chúng được đặt gọn trong thân máy tính xách tay;
Đối với PC - trong trường hợp này cũng có thể sử dụng 2,5 inch ổ cứng, nhưng theo quy định, 3,5 inch được sử dụng;
Cứng bên ngoàiđĩa là thiết bị được kết nối riêng với PC/máy tính xách tay, thường đóng vai trò lưu trữ tệp.

Ngoài ra còn có một loại ổ cứng đặc biệt - dành cho máy chủ. Chúng giống hệt với PC thông thường nhưng có thể khác nhau về giao diện kết nối và hiệu suất cao hơn.

Tất cả các cách phân loại HDD khác đều xuất phát từ đặc điểm của chúng, vì vậy hãy xem xét chúng.

Thông số ổ cứng

Vì vậy, các đặc điểm chính của ổ cứng máy tính:

Âm lượng — một chỉ báo về lượng dữ liệu tối đa có thể được lưu trữ trên đĩa. Điều đầu tiên họ thường nhìn vào khi chọn ổ cứng. Chỉ số này có thể đạt tới 10 TB, mặc dù đối với PC gia đình họ thường chọn 500 GB - 1 TB;
Yếu tố hình thức - kích thước của ổ cứng. Phổ biến nhất là 3,5 và 2,5 inch. Như đã đề cập ở trên, 2,5 inch trong hầu hết các trường hợp đều được lắp vào máy tính xách tay. Chúng cũng được sử dụng trong ổ cứng gắn ngoài. 3,5” được cài đặt trong PC và máy chủ. Yếu tố hình thức cũng ảnh hưởng đến âm lượng, vì đĩa lớn hơn có thể chứa được nhiều dữ liệu hơn;
Tốc độ trục chính - bánh xèo quay với tốc độ bao nhiêu? Phổ biến nhất là 4200, 5400, 7200 và 10000 vòng/phút. Đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng cũng như giá thành của thiết bị. Tốc độ càng cao thì cả hai giá trị càng lớn;
Giao diện - phương thức (loại trình kết nối) Kết nối ổ cứngđến máy tính. Giao diện phổ biến nhất cho ổ cứng gắn trong hiện nay là SATA (các máy tính cũ sử dụng IDE). Bên ngoài Đĩa cứng thường được kết nối qua USB hoặc FireWire. Ngoài những giao diện được liệt kê, còn có các giao diện như SCSI, SAS;
Dung lượng bộ đệm (bộ nhớ đệm) - gõ trí nhớ nhanh(loại RAM) ổ cứng được cài đặt trên bộ điều khiển, được thiết kế để lưu trữ tạm thời dữ liệu thường được truy cập nhất. Kích thước bộ đệm có thể là 16, 32 hoặc 64 MB;
Thời gian truy cập ngẫu nhiên — thời gian trong đó HDD được đảm bảo ghi hoặc đọc từ bất kỳ phần nào của đĩa. Phạm vi từ 3 đến 15 ms;

Ngoài các đặc điểm trên, bạn cũng có thể tìm thấy các chỉ số như:

Chào hỏi những người bạn!

Hôm nay chúng ta sẽ nói về một thứ như ổ cứng. Hiếm có người dùng máy tính nào lại chưa từng nghe đến nó!

Ổ cứng hay còn gọi là HDD (Hard Disk Drive) là thiết bị dùng để lưu trữ thông tin.

HDD có tên tiếng lóng từ khẩu súng trường nổi tiếng mà người da trắng đã sử dụng để chinh phục nước Mỹ. Một trong những mẫu ổ cứng đầu tiên được chỉ định là "30/30", trùng khớp với cỡ nòng của loại súng này.

Dưới đây chúng ta sẽ nói về ổ cứng máy tính.

Ổ cứng máy tính hoạt động như thế nào?

Chúng ta sẽ xem xét cách sử dụng ổ cứng (cơ điện) truyền thống trong những máy tính cá nhân. Nó dựa trên một hoặc nhiều đĩa thông tin. Các mẫu ổ cứng đầu tiên sử dụng đĩa nhôm.

Nhưng những mô hình đầu tiên đó đã có size lớn và công suất thấp.

Ổ đĩa mềm và ổ cứng

Những chiếc “ốc vít” đó (tên lóng khác) có kích thước vật lý và dung lượng xấp xỉ bằng một ổ đĩa mềm 5,25 inch. Vào buổi bình minh của ngành công nghiệp máy tính, dữ liệu được lưu trữ trên đĩa mềm (5,25 và 3,5 inch).

Ổ đĩa để đọc và ghi các đĩa như vậy được gọi là FDD (Ổ đĩa mềm).

Những chiếc đĩa này được làm từ một miếng nhựa tròn có phủ sắt từ ở cả hai mặt. Chúng mỏng và linh hoạt, đó là lý do tại sao ổ đĩa này có tên như vậy. Để bảo vệ chúng khỏi những tác động từ bên ngoài, những chiếc đĩa này được đặt trong một hộp nhựa hình vuông.

Đĩa trong ổ cứng HDD có cấu trúc tương tự, nhưng chúng dày hơn và không bị cong, điều này được phản ánh qua tên gọi. Một lớp oxit kim loại sắt từ mỏng được áp dụng cho đĩa như vậy bằng máy ly tâm. Dữ liệu được ghi và đọc bằng đầu từ.

Khi ghi, một tín hiệu thông tin được gửi đến đầu từ, làm thay đổi hướng của các miền (hạt sắt từ) trong lớp sắt từ.

Khi đọc, các vùng từ hóa sẽ tạo ra dòng điện trong đầu, sau đó dòng điện này được xử lý bởi mạch điều khiển (bộ điều khiển). Yêu cầu về tốc độ và khối lượng dữ liệu không ngừng tăng lên. Những bộ óc giỏi nhất trên thế giới đã được gửi đến khu vực này. Và ổ cứng, giống như phần cứng còn lại của máy tính, liên tục được cải tiến.

Đĩa bắt đầu được làm từ thủy tinh và gốm thủy tinh. Điều này giúp giảm trọng lượng, độ dày và tăng tốc độ quay của chúng.

Tốc độ quay của đĩa tăng từ 3600 vòng/phút lên 5400, 7200, rồi lên 10.000 và thậm chí 15.000 vòng/phút!Để so sánh, giả sử tốc độ quay đĩa trong FDD là 360 vòng/phút.

Tốc độ quay càng cao thì dữ liệu được đọc càng nhanh.

Lớp sắt từ

Một lớp sắt từ có thể được áp dụng lên bề mặt đĩa theo hai cách - lắng đọng điện và lắng đọng chân không. Trong trường hợp đầu tiên, đĩa được ngâm trong dung dịch muối kim loại và một màng kim loại mỏng (coban) được lắng đọng trên đó.

Trong lắng đọng chân không, đĩa được đặt trong buồng kín, không khí được bơm ra khỏi nó và các hạt kim loại được lắng đọng bằng cách phóng điện.

Một lớp phủ carbon bảo vệ được phủ lên trên lớp từ tính. Nó bảo vệ lớp từ tính mỏng khỏi bị phá hủy (và mất thông tin) trong trường hợp có thể tiếp xúc với đầu.

Một ổ cứng có thể có một hoặc nhiều đĩa vật lý. Trong trường hợp sau, các đĩa được lắp ráp thành một cấu trúc duy nhất và quay đồng bộ. Mỗi đĩa có hai mặt được phủ một lớp sắt từ, dữ liệu được đọc bởi hai đầu khác nhau (nằm trên và dưới).

Các đầu cũng được lắp ráp thành một cấu trúc duy nhất và di chuyển đồng bộ.

Cơ cấu di chuyển các đầu bao gồm một cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu cố định. Khi dòng điện chạy vào cuộn dây, một từ trường được tạo ra trong nó, tương tác với nam châm. Lực sinh ra sẽ di chuyển cuộn dây cùng với toàn bộ bộ phận chuyển động của cơ cấu (và cả các đầu nữa).

Cơ cấu chứa một lò xo, khi không có điện sẽ di chuyển các đầu về vị trí ban đầu (Khu vực đậu xe).Điều này bảo vệ đầu và đĩa khỏi bị hư hại.

Lưu ý rằng nam châm neodymium nhỏ tạo ra từ trường không đổi rất mạnh!

Trong điều kiện hoạt động, các đĩa quay với tốc độ không đổi, các đầu từ “lơ lửng” phía trên đĩa. Trong quá trình quay, một dòng khí động học xảy ra, nâng đầu lên. Khi công nghệ được cải tiến, khoảng cách giữa đầu và đĩa giảm dần.

Đến nay, nó đã được nâng lên vài chục nanomet!

Giảm khoảng cách cho phép bạn tăng mật độ ghi thông tin. Bằng cách này, nhiều thông tin hơn có thể được nén vào cùng một khoảng không gian.

Đầu đọc và ghi

Sử dụng ổ cứng hiện đại đầu từ điện trở.

Tinh thể từ điện trở có thể thay đổi điện trở tùy theo độ lớn và hướng từ trường. Khi đầu từ đi qua các khu vực có từ hóa khác nhau, điện trở của nó sẽ thay đổi và được mạch điều khiển phát hiện.

Trên thực tế, đầu ổ cứng có hai đầu - đọc và ghi. Đầu ghi hoạt động theo nguyên tắc tương tự như đầu trong các máy ghi băng cũ sử dụng băng từ.

Nó chứa một lõi mở, trong khoảng trống đó tạo ra từ trường, làm thay đổi hướng của các miền từ trên bề mặt đĩa. Phần “cuộn dây” của đầu được in bằng phương pháp quang khắc.

Trục chính và HDA

Động cơ truyền động chính (trục chính), làm quay đĩa, chứa ổ trục thủy động. Nó khác với ổ bi ở chỗ nó có độ đảo hướng tâm ít hơn nhiều.

Trong các ổ cứng hiện đại, mật độ ghi thông tin rất cao, các track nằm rất gần nhau.

Dòng chảy xuyên tâm lớn sẽ không cho phép tăng mật độ ghi hoặc (khi khoảng cách giữa các rãnh giảm) đầu từ sẽ “nhảy” dọc theo các rãnh liền kề trong một vòng quay. Ổ trục thủy động chứa một lớp chất bôi trơn mỏng giữa các bộ phận chuyển động và cố định.

Tóm lại, chúng ta nói rằng trục chính, đĩa, đầu có bộ truyền động được đặt trong một ngăn riêng. Những mẫu ổ cứng đầu tiên có ngăn rò rỉ được trang bị bộ lọc với các ô rất nhỏ để cân bằng áp suất.

Sau đó, các ngăn kín xuất hiện, có một lỗ được đóng lại bằng màng dẻo. Màng có thể uốn cong theo cả hai hướng, bù đắp cho sự chênh lệch áp suất không khí bên trong và bên ngoài khoang bằng các đầu.

Trong phần tiếp theo của bài viết, chúng ta sẽ tiếp tục làm quen với cách thiết kế và hoạt động của ổ cứng.

Victor Geronda đã ở bên bạn. Hẹn gặp bạn trên blog!

Mục đích của bài viết này là để mô tả cấu trúc của hiện đại ổ cứng, nói về các thành phần chính của nó, cho biết 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 nhìn vào màn hình 3,5 inch Ổ đĩa SATA. Đây sẽ là Seagate ST31000333AS terabyte hoàn toàn mới. Hãy kiểm tra chuột lang của chúng tôi.

Textolite màu xanh lá cây với đường ray đồng, đầu nối nguồn và SATA gọi là bo mạch điện tử hay bo mạch điều khiển (Printed Circuit Board, PCB). Nó được sử dụng để kiểm soát hoạt động của ổ cứng. Đen vỏ nhôm và nội dung của nó được gọi là HDA (Head và Đĩa 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 hiện đại ổ cứng 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 dữ liệu đến từ các đầu từ tín hiệu tương tự thành dữ liệu số trong quá trình đọc và mã hóa dữ liệu số thành tín hiệu tương tự trong quá trình 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. PCB này có bộ nhớ samsung DDR có dung lượng 32 MB, về lý thuyết, cung cấp cho đĩa bộ 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.

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. Trong quá trình tăng điện, TVS bị cháy, tạo ra ngắn 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. VỚI bên trong Lỗ này được che bằng 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 xử lý thành công hơn 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 mô hình khác nhauđược 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 đen hình dáng phức tạpđược gọi là chốt truyền 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.

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 cái khác một phần quan trọng BMG, điều này 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 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 phát để khoảnh khắc nàyổ cứng 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.

Làm rõ mối liên hệ giữa tiếng Nga và thuật ngữ tiếng anhđược thực hiện bởi Leonid Vorzhev.

Bài viết sao chép từ

Lưu trữ thông tin trên ổ cứng

Phần 1

1. Giới thiệu

Hầu hết người dùng, khi được hỏi có gì trong đơn vị hệ thống, trong số những thứ khác, họ đề cập đến ổ cứng. Ổ cứng là thiết bị mà dữ liệu của bạn được lưu trữ thường xuyên nhất. Có một truyền thuyết giải thích tại sao ổ cứng có một cái tên lạ lùng như vậy. Ổ cứng đầu tiên ra mắt ở Mỹ vào đầu những năm 70 có dung lượng 30 MB thông tin trên mỗi bề mặt làm việc. Đồng thời, súng trường lặp lại của O. F. Winchester, được biết đến rộng rãi ở Mỹ, có cỡ nòng 0,30; Có thể ổ cứng đầu tiên kêu ầm ầm như súng máy trong quá trình hoạt động, hoặc có mùi thuốc súng - tôi không biết, nhưng từ đó người ta bắt đầu gọi ổ cứng là ổ cứng.

Trong quá trình hoạt động của máy tính có thể xảy ra trục trặc. Virus, mất điện, lỗi phần mềm - tất cả những điều này có thể gây hư hỏng thông tin được lưu trữ trên ổ cứng của bạn. Thông tin bị hư hỏng không phải lúc nào cũng có nghĩa là mất thông tin, vì vậy sẽ rất hữu ích nếu biết nó được lưu trữ trên ổ cứng như thế nào, vì sau đó nó có thể được khôi phục. Sau đó, ví dụ, nếu vùng khởi động bị vi-rút làm hỏng, không cần thiết phải định dạng toàn bộ đĩa (!), nhưng sau khi khôi phục không gian bị hỏng, hãy tiếp tục hoạt động bình thường trong khi bảo toàn tất cả dữ liệu quý giá của bạn.

Một mặt, trong quá trình viết bài này, tôi tự đặt cho mình nhiệm vụ phải nói với bạn:

về nguyên tắc ghi thông tin vào ổ cứng;
về vị trí và tải hệ điều hành;
về cách phân chia một cách khôn ngoan ổ cứng mới thành các phần để sử dụng một số các hệ điều hành.

Mặt khác, tôi muốn chuẩn bị cho người đọc bài viết thứ hai, trong đó tôi sẽ nói về các chương trình được gọi là trình quản lý khởi động. Để hiểu cách các chương trình này hoạt động, bạn cần có kiến thức cơ bản về những thứ như MBR, Phân vùng, v.v.

Đủ những từ thông dụng- Bắt đầu nào.

2. Thiết bị ổ cứng

Ổ cứng (HDD - Hard Disk Drive) được thiết kế như sau: trên một trục quay nối với động cơ điện, có một khối gồm nhiều đĩa (bánh kếp), phía trên bề mặt có các đầu đọc/ghi thông tin. Đầu có hình dạng giống như một chiếc cánh và được gắn vào một sợi dây xích hình lưỡi liềm. Trong quá trình hoạt động, chúng “bay” trên bề mặt các đĩa theo luồng không khí được tạo ra khi các đĩa quay giống nhau. Rõ ràng, lực nâng phụ thuộc vào áp suất không khí tác dụng lên đầu. Ngược lại, nó phụ thuộc vào áp suất khí quyển bên ngoài. Do đó, một số nhà sản xuất chỉ ra mức trần hoạt động tối đa (ví dụ: 3000 m) trong thông số kỹ thuật cho thiết bị của họ. Tại sao không phải là một chiếc máy bay? Đĩa được chia thành các rãnh (hoặc các rãnh), lần lượt được chia thành các cung. Hai đường đi cách đều tâm nhưng nằm dọc theo các mặt khác nhauđĩa được gọi là hình trụ.

3. Lưu trữ thông tin

Ổ cứng, giống như bất kỳ thiết bị khối nào khác, lưu trữ thông tin trong các phần cố định được gọi là khối. Khối là phần dữ liệu nhỏ nhất có địa chỉ duy nhất trên ổ cứng. Để đọc hoặc viết thông tin cần thiếtđến đúng nơi, bạn cần cung cấp địa chỉ khối làm tham số của lệnh được cấp cho bộ điều khiển đĩa cứng. Kích thước khối từ lâu đã là tiêu chuẩn cho tất cả các ổ cứng - 512 byte.

Thật không may, thường có sự nhầm lẫn giữa các khái niệm như “ngành”, “cụm” và “khối”. Trên thực tế, không có sự khác biệt giữa “khối” và “ngành”. Đúng, một khái niệm là logic, và khái niệm thứ hai là tôpô. Một “cụm” là một số lĩnh vực được hệ điều hành coi là một tổng thể. Tại sao bạn không từ bỏ công việc đơn giản với các ngành? Tôi sẽ trả lời. Việc di chuyển sang các cụm xảy ra do kích thước của bảng FAT bị hạn chế và kích thước đĩa ngày càng tăng. Trong trường hợp FAT16, đối với đĩa 512 MB, cụm sẽ là 8 KB, tối đa 1 GB - 16 KB, tối đa 2 GB - 32 KB, v.v.

Để đánh địa chỉ duy nhất một khối dữ liệu, bạn phải chỉ định cả ba số (số trụ, số khu vực trên rãnh, số đầu). Phương pháp đánh địa chỉ đĩa này đã được phổ biến rộng rãi và sau đó được chỉ định bằng chữ viết tắt CHS (hình trụ, đầu, khu vực). Phương pháp này ban đầu được triển khai trong BIOS, do đó những hạn chế liên quan đến nó sau đó đã nảy sinh. Thực tế là BIOS đã xác định một lưới địa chỉ bit gồm 63 cung, 1024 trụ và 255 đầu. Tuy nhiên, sự phát triển của ổ cứng vào thời điểm đó chỉ được sử dụng 16 đầu do sự phức tạp trong chế tạo. Đây là nơi xuất hiện giới hạn đầu tiên về dung lượng đĩa cứng tối đa cho phép để đánh địa chỉ: 1024 × 16 × 63 × 512 = 504 MB.

Theo thời gian, các nhà sản xuất bắt đầu sản xuất ổ cứng HDD kích thước lớn hơn. Theo đó, số lượng xi lanh trên chúng vượt quá 1024, mức tối đa số hợp lệ hình trụ (theo quan điểm BIOS cũ). Tuy nhiên, phần có thể đánh địa chỉ của đĩa vẫn tiếp tục là 504 MB, miễn là đĩa được truy cập sử dụng BIOS. Hạn chế này cuối cùng đã được loại bỏ nhờ sự ra đời của cái gọi là cơ chế dịch địa chỉ, được thảo luận dưới đây.

Các vấn đề nảy sinh với những hạn chế của BIOS về hình dạng vật lý của đĩa cuối cùng đã dẫn đến sự xuất hiện của một cách mới để giải quyết các khối trên đĩa. Phương pháp này khá đơn giản. Các khối trên đĩa được mô tả bằng một tham số - địa chỉ tuyến tính của khối. Địa chỉ đĩa nhận được tuyến tính chữ viết tắt LBA (địa chỉ khối logic). Địa chỉ tuyến tính của một khối được liên kết duy nhất với địa chỉ CHS của nó:

lba = (trụ*ĐẦU + đầu)*NGƯỜI + (ngành-1);

Sự ra đời của tính năng hỗ trợ địa chỉ tuyến tính trong bộ điều khiển ổ cứng đã giúp các BIOS có thể tham gia vào quá trình dịch địa chỉ.Bản chất của phương pháp này là nếu bạn tăng tham số HEADS trong công thức trên thì sẽ cần ít trụ hơn để xử lý cùng một địa chỉ số khối đĩa. Nhưng sau đó sẽ cần nhiều đầu hơn. Tuy nhiên, chỉ có 16 trong số 255 đầu được sử dụng. Do đó, BIOS bắt đầu chuyển các trụ dư thừa sang các đầu, giảm số lượng một số và tăng số lượng các đầu khác. Điều này cho phép họ sử dụng toàn bộ lưới xả của đầu. Điều này đã di chuyển ranh giới của những gì được BIOS giải quyết không gian đĩa lên tới 8GB.

Không thể không nói vài lời về Large Mode. Chế độ hoạt động này được thiết kế để vận hành ổ cứng lên tới 1 GB. Ở Chế độ lớn, số lượng đầu logic tăng lên 32 và số lượng hình trụ logic giảm đi một nửa. Trong trường hợp này, quyền truy cập vào các đầu logic 0..F được dịch sang các trụ vật lý chẵn và quyền truy cập vào các đầu 10..1F được dịch sang các đầu lẻ. Ổ cứng được phân vùng ở chế độ LBA không tương thích với chế độ Lớn và ngược lại.

Việc tăng thêm dung lượng đĩa có thể định địa chỉ bằng cách sử dụng các dịch vụ BIOS trước đó về cơ bản là không thể. Thật vậy, tất cả các thông số đều được sử dụng ở “thanh” tối đa (63 cung, 1024 xi lanh và 255 đầu). Sau đó, một giao diện BIOS mở rộng mới đã được phát triển, có tính đến khả năng có các địa chỉ khối rất lớn. Tuy nhiên, giao diện này không còn tương thích với giao diện trước đó, do đó các hệ điều hành cũ hơn, chẳng hạn như DOS, sử dụng giao diện cũ hơn. Giao diện BIOS, không thể và sẽ không thể vượt qua ranh giới 8GB. Gần như tất cả mọi thứ hệ thống hiện đại không còn sử dụng BIOS mà sử dụng trình điều khiển riêng để làm việc với đĩa. hạn chế này không áp dụng cho họ. Nhưng bạn nên hiểu rằng trước khi hệ thống có thể sử dụng trình điều khiển riêng thì ít nhất nó phải tải trình điều khiển đó. Vì vậy, ở giai đoạn khởi động bất kỳ hệ thống nào cũng buộc phải sử dụng BIOS. Điều này gây ra những hạn chế trong việc đặt nhiều hệ thống bên ngoài 8GB, chúng không thể khởi động từ đó nhưng có thể đọc và ghi thông tin (ví dụ: DOS hoạt động với đĩa thông qua BIOS).

4. Phần hoặc phân vùng

Bây giờ chúng ta chuyển sang việc đặt hệ điều hành trên ổ cứng. Để tổ chức hệ thống, không gian địa chỉ đĩa của các khối được chia thành các phần gọi là phân vùng. Các phân vùng giống hệt như toàn bộ đĩa ở chỗ chúng được tạo thành từ các khối liền kề nhau. Nhờ cách tổ chức này, để mô tả một phần, chỉ cần chỉ ra phần đầu của phần đó và độ dài của phần đó theo khối là đủ. Một ổ cứng có thể chứa bốn phân vùng chính.

Khi máy tính khởi động, BIOS tải khu vực đầu tiên của phân vùng chính (khu vực khởi động) tại địa chỉ 0000h:7C00h và chuyển quyền điều khiển cho nó. Ở đầu khu vực này có một bộ nạp khởi động (mã khởi động) đọc bảng phân vùng và xác định phân vùng có khả năng khởi động (hoạt động). Và sau đó mọi thứ lặp lại. Nghĩa là, nó tải khu vực khởi động của phân vùng này đến cùng một địa chỉ và chuyển lại quyền điều khiển cho nó.

Các phần là nơi chứa tất cả nội dung của chúng. Nội dung này thường là một hệ thống tập tin. Từ quan điểm đĩa, hệ thống tệp đề cập đến một hệ thống đánh dấu các khối để lưu trữ tệp. Khi hệ thống tệp đã được tạo trên phân vùng và các tệp hệ điều hành được đặt trên đó, phân vùng có thể có khả năng khởi động. Phần tải có khối đầu tiên chương trình nhỏ, tải hệ điều hành. Tuy nhiên, để tải xuống một hệ thống nhất định bạn cần khởi chạy rõ ràng chương trình khởi động của nó từ khối đầu tiên. Làm thế nào điều này xảy ra sẽ được thảo luận dưới đây.

Các phân vùng có hệ thống tập tin không được chồng lên nhau. Điều này là do hai hệ thống tệp khác nhau, mỗi hệ thống có ý tưởng riêng về vị trí đặt tệp, nhưng khi vị trí đó nằm trên cùng một không gian đĩa vật lý thì sẽ xảy ra xung đột giữa các hệ thống tệp. Xung đột này không phát sinh ngay lập tức mà chỉ khi các tệp bắt đầu được đặt ở vị trí trên đĩa nơi các phân vùng giao nhau. Vì vậy, bạn nên cẩn thận khi chia đĩa thành các phân vùng.

Bản thân giao điểm của các phần không nguy hiểm. Thật nguy hiểm khi đặt nhiều hệ thống tập tin trên các phân vùng chồng chéo. Phân vùng đĩa không có nghĩa là tạo hệ thống tập tin. Tuy nhiên, nỗ lực tạo ra đều trống rỗng hệ thống tập tin(tức là định dạng) trên một trong các phân vùng chồng chéo có thể gây ra lỗi trong hệ thống file của phân vùng kia. Tất cả những điều trên đều áp dụng như nhau cho tất cả các hệ điều hành và không chỉ những hệ điều hành phổ biến nhất.

Đĩa được phân vùng theo chương trình. Tức là bạn có thể tạo cấu hình phân vùng tùy ý. Thông tin về phân vùng đĩa được lưu trữ ngay từ đầu khối cứngđĩa được gọi là Bản ghi khởi động chính (MBR).

5.MBR

MBR là phương tiện khởi động đĩa cứng chính được BIOS hỗ trợ. Để rõ ràng, hãy trình bày nội dung của vùng khởi động dưới dạng sơ đồ:

Mọi thứ nằm ở offset 01BEh-01FDh được gọi là bảng phân vùng. Bạn có thể thấy rằng nó có bốn phần. Chỉ một trong bốn phân vùng có quyền được đánh dấu là hoạt động, điều đó có nghĩa là chương trình khởi động phải tải khu vực đầu tiên của phân vùng cụ thể đó vào bộ nhớ và chuyển quyền điều khiển vào đó. Hai byte cuối cùng của MBR phải chứa số 0xAA55. Dựa trên sự hiện diện của chữ ký này, BIOS xác minh rằng khối đầu tiên đã được tải thành công. Chữ ký này không được chọn ngẫu nhiên. Thử nghiệm thành công điều này sẽ chứng minh được rằng tất cả các dòng dữ liệu có thể mang cả số 0 và số 1.

Chương trình khởi động xem qua bảng phân vùng, chọn bảng đang hoạt động, tải khối đầu tiên của phân vùng này và chuyển quyền điều khiển vào đó.

Hãy xem bộ mô tả phần hoạt động như thế nào:

* 0001h-0003h bắt đầu phần
** 0005h-0007h cuối phần

Từ quan điểm phân vùng đĩa, MS-DOS đã và vẫn là phổ biến nhất cho đến gần đây. Nó chiếm hai trong số bốn phân vùng: Phân vùng DOS chính, phân vùng DOS mở rộng. Đầu tiên trong số đó, (chính) là ổ DOS thông thường C:. Thứ hai là nơi chứa các ổ đĩa logic. Tất cả chúng đều treo ở đó dưới dạng một chuỗi các tiểu mục, được gọi là: D:, E:, ... Ổ đĩa logic cũng có thể có hệ thống tệp nước ngoài khác với hệ thống tệp DOS. Tuy nhiên, theo quy luật, tính lạ của hệ thống tệp là do sự hiện diện của một hệ điều hành khác, nói chung, hệ điều hành này phải được đặt trong phân vùng riêng của nó (không phải DOS mở rộng), nhưng bảng phân vùng thường quá nhỏ đối với những điều đó. thủ thuật.

Chúng ta hãy lưu ý một trường hợp quan trọng hơn. Khi bật tinh khiết cứngĐĩa được cài đặt DOS nên khi tải không có lựa chọn nào khác trong việc chọn hệ điều hành. Do đó, bootloader trông rất thô sơ, nó không cần hỏi người dùng muốn khởi động hệ thống nào. Với mong muốn có nhiều hệ thống cùng một lúc, cần phải tạo một chương trình cho phép bạn chọn hệ thống để khởi động.

6. Kết luận

Tôi hy vọng rằng tôi có thể cung cấp cho bạn thông tin cơ bản đầy đủ và chi tiết về thiết bị đĩa cứng, MBR và PT. Theo tôi, bộ kiến thức như vậy là khá đủ cho những “sửa chữa” nhỏ trong việc lưu trữ thông tin. Trong bài viết tiếp theo tôi sẽ kể cho bạn nghe về các chương trình có tên Boot Manager và nguyên tắc hoạt động của chúng.

Cảm ơn bạn rất nhiều vì sự giúp đỡ của bạn cho Vladimir Dashevsky

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 chỉ ra mối quan hệ giữa 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 mặt lý thuyết cung cấp cho đĩa bộ 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 chương trình cơ sở của 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.

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.

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 chuẩn bị là khu vực chứa các đầu của đĩa làm việc nếu trục xoay bị dừng. Với đĩa này, vùng chuẩn bị nằm gần trục xoay hơn, như có thể thấy trong ảnh.

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

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. Bộ phận giữ bảo vệ đầu khỏi những chuyển động không mong muốn ở vị trí chuẩn bị.

Bây giờ chúng ta hãy tháo khối đầu từ tính.

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.

Đây là một thiết kế rocker cổ điển.

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 có 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.