Магнітні голівки твердого диска

Магнітна головка має досить складну будову і містить мікроскопічні елементи, виготовлення яких здійснюється методами фотолітографії. Для різних моделей твердих дисків кількість магнітних голівок може бути від 1 до 8. Встановлення, а також утримання голівки на магнітній доріжці забезпечує електромагнітна система позиціювання. Існує багато конструкцій механізмів приводу голівок, але їх можна розділити на два основних типи:

· з кроковим двигуном;

· з рухомою котушкою.

Характеристики цього приводу багато у чому визначають швидкодію і надійність нагромаджувача, вірогідність зчитування даних, його температурну стабільність, чутливість до вибору робочого положення і вібрацій. Слід зазначити, що диски із приводами на основі крокових двигунів є менш надійними, ніж пристрої із приводами від рухомих котушок.

Для здійснення запису даних використовується індуктивна голівка. Записувана інформація перетвориться голівкою у змінне магнітне поле. Цим полем намагнічується ділянка магнітного диска. Недоліком індуктивної голівки є те, що вона не підходить для читання інформації через залежність амплітуди сигналу зчитування від швидкості переміщення магнітного покриття та суттєвий вплив магнітних шумів. З цієї причини, для читання інформації застосовуються магніторезистивні голівки типів MRH (Magneto-Resistive) або GMR (GiantMagneto-Resistive). Подібні головки являють собою резистор, що змінює свій опір залежно від напруженості магнітного поля. Головна перевага полягає в тому, що амплітуда практично не залежить від швидкості зміни магнітного поля. Використання магніторезистивних голівок дозволяє збільшити надійність зчитування інформації, а також збільшити граничну щільність запису.

До моменту «зльоту» на повітряній подушці, голівки труться об поверхню пластин в спеціально відведеній ділянці диска, званому «паркувальна зона». У процесі роботи магнітні головки знаходяться на відстані в частки мікрона від поверхні магнітних пластин. Після виключення живлення контролер твердого диска проводить автоматичне паркування голівок.

Блок магнітних голівок із системою позиціювання Магнітні голівки запису/зчитування

Двигун приводу дисків

Електродвигун приводу шпинделя магнітних пластин

Стабільне обертання пластин змонтованих на осі (шпинделі) забезпечує шпиндельний трифазний двигун. Усередині двигуна містяться три обмотки, які включені зіркою з відведенням посередині. Ротор являє собою постійний секційний магніт. Щоб забезпечити малі биття на високих обертах, в сучасних твердих дисках використовуються гідродинамічні підшипники.

Шпиндельний двигун запускається тільки після повної внутрішньої діагностики пристрою. Спочатку двигун розкручується у форсованому режимі, не аналізуючи швидкість обертання магнітних дисків. Для забезпечення цього етапу роботи, блок живлення комп'ютера повинен мати запас пікової потужності. Після того, як магнітні голівки виводяться із зони паркування, швидкість обертання дисків стає контрольованою. Вона управляється за сигналом серворозмітки, яка була записана на диск у процесі його виготовлення. Електроніка твердого диска виділяє сервомітки (вони знаходяться між секторами) із загального потоку даних і по них стабілізує швидкість обертання пластин. Стабільність обертання вкрай важлива для якості зчитування особливо для дисків з високою щільністю запису.

По суті, швидкість обертання пластин є однією з найважливіших характеристик продуктивності твердого диска. Чим вища швидкість, тим меншим є час, необхідний для пошуку інформації, і тим більша швидкість читання і запису інформації. У сучасних пристроях швидкість обертання пластин в нагромаджувачах з інтерфейсами PATA і SATA становить від 4200 до 10000 обертів на хвилину. У дорогих серверних системах з інтерфейсом SCSI (SAS), вона може досягати 15000 об/хв. Однак подальше збільшення швидкостей обертання обмежується тим, що підвищується робоча температура дисків, а це негативно позначається на магнітному шарі. Також для швидкісних моделей потрібні якісніші підшипники, а їх виготовлення збільшує кінцеву вартість твердих дисків.

Електродвигун приводу шпинделя магнітних пластин

 

Плата керування

Плата керування твердого диска

Плата керування твердого диска — вузькоспеціалізований комп'ютер, призначенням якого є обмін інформацією з базовою платою комп'ютера і управління внутрішніми процесами, що відбуваються у твердому диску (керування шпиндельним двигуном та приводом голівок).

Найбільша мікросхема на платі — центральний процесор. Це спеціалізований, цифро-аналоговий процесор, який займається обробкою як цифрової інформації, що надходить з комп'ютера, так і аналогової інформації, що надходить з блоку магнітних голівок.

Другим важливим компонентом (нижче процесора на зображенні) є мікросхема оперативної пам'яті — це кеш-пам'ять місткістю 8…64МБ, що необхідна для буферизації обміну даними між диском і платою керування диска.

Третім важливим компонентом є драйвер двигуна (на фото третя за розміром мікросхема, нижче від мікросхеми пам'яті). Призначення даної мікросхеми — запуск і зупинка шпиндельного двигуна, контроль швидкості його обертання, керування сервоприводом і у деяких дисків, формування напруги живлення окремих компонентів та вузлів.

Наступний важливий компонент на платі керування — постійний запам'ятовувач (ПЗП), в даному випадку його мікросхема розташована у лівому нижньому куті плати (має по 4 ніжки з кожної з двох сторін). У цій мікросхемі знаходиться базова програма («прошивка») і стартова адаптивна інформація, необхідна для успішного запуску і ініціалізації твердого диска. Основний же програмний код знаходиться на магнітних пластинах носія у так званій службовій зоні. Останнім часом, на сучасних твердих дисках така мікросхема відсутня, її вміст тепер зберігається в центральному процесорі та міцно пов'язаний з вмістом службової інформації, іншими словами, це унеможливлює ремонт твердого диска методом заміни плати керування.

Плата керування твердого диска

Принцип дії

На відміну від дискети, що виготовляється на основі гнучкого (лавсанового) магнітного ​​диска, інформація у твердому магнітному диску записується шляхом намагнічування шару феромагнітного матеріалу (діоксиду заліза у минулому чи сплаву кобальту тепер), що нанесений на поверхні твердих (алюмінієвих, скляних або композитних) пластин у формі диска. У твердих магнітних дисках використовується одна або декілька пластин, встановлених на одному шпинделі. Голівки зчитування-запису у робочому режимі не торкаються поверхні пластин завдяки прошарку постійно набігаючого повітря, що утворюється біля поверхні дискових пластин при швидкому обертанні. Відстань між голівкою і робочою поверхнею дискової пластини становить декілька нанометрів (у сучасних дисках близько 10 нм^[4]), а відсутність механічного контакту забезпечує тривалий термін експлуатації пристрою. За відсутності обертання дисків головки знаходяться поблизу шпинделя або за межами диска у безпечній зоні, де унеможливлюється їх нештатний контакт з поверхнею дисків.Також, на відміну від гнучких дисків, у твердих магнітних дисках носій інформації (магнітний диск) сполучений в єдиний пристрій з іншими вузлами нагромаджувача (засобами запису і зчитування, приводом та блоком електроніки). Такий твердий диск переважно використовуються як стаціонарний (незнімний) носій інформації.

Можливі несправності

1) Руйнування службової інформації - відбувається в результаті збоїв ПЗ вінчестера, поганого контакту в з'єднаннях, неякісного харчування. Подібного збою особливо схильні до такі вінчестери як: Fujitsu, IBM, Maxtor.

2) Вихід з ладу плати електроніки (контролера) - в основному відбувається під час збою електроживлення. Часто виходять з ладу мікросхеми комбодрайва (управління двигуна). Цьому наражені вироби фірми Quantum, Maxtor, Seagate, WD.

 

3) Пошкодження БМГ (блоку магнітних головок) і схеми підсилювача-комутатора. Подібні несправності можуть виникнути внаслідок удару головок об поверхню магнітних пластин або залипання БМГ, комутатор може вийти з ладу під час збою електроживлення. Типові представники: Quantum AS +, Maxtor D540X, IBM.

 

4) Механічні пошкодження: руйнування поверхні пластин (BAD блоки), заклинювання двигуна, залипання магнітних головок. Відбуваються при неправильній експлуатації, заводський брак або через велику зносу накопичувача.

Самостійно відновлення даних з несправного жорсткого диска можуть призвести до безповоротної втрати Ваших файлів.

Переваги та недоліки

Переваги

 

1. Найголовніша перевага - швидкодія у SSD швидкість читання і запису куди вище, ніж "класичних" вінчестерів. Вся справа в тому, що SSD використовують зовсім іншу технологію запису, зберігання і зчитування інформації. Сама ідея запозичена у флеш-пам'яті, тому SSD можна назвати спеціалізованої флешкою ​​великої місткості.

 

2. У SSD відсутні рушійні частини і деталі. Варто відзначити, що магнітні жорсткі диски дуже чутливі до вібраційних навантажень, особливо в робочому стані. При випадковому падінні магнітного жорсткого диска HDD з ним можна розпрощатися назавжди.

Ще в HDD часта поломка вихід з ладу приводу, який крутить ті самі магнітні "диски". Механічні деталі - це ахіллесова п'ята будь-якого високотехнологічного пристрою.

У SSD немає рухомих частин і деталей, стійкість їх до вібрації і ударів значно вище, в порівнянні зі звичайним класичному HDD.

 

3. SSD дуже легкі, їх вага приблизно 50-70 грам, як мінімум в 2 рази легше HDD.

 

4. SSD витрачають менше енергії, а робоча температура їх набагато нижче.

 

5. Абсолютна безшумність роботи диска SSD

Недоліки

1. Найбільш значний мінус на даний момент ціноутворення на подібні диски.

 

2. Обсяг у SSD до 512 Gb, ви скажіть є і більше 980 Gb - є з ціною в 40 тис! Тоді як HDD диски можуть похвалитися обсягом більш значущим до 3Tb.

 

3. SSD диски слабо захищені від стрибків напруги і чутливі до коливань електромагнітних хвиль.

 

4. Цикли перезапису файлових даних обмежені.

ОХОРОНА ПРАЦІ

Загальні положення.

1.1. Для виконання робіт, як оператор, до комп’ютера і на іншій оргтехніці (принтери, сканери, ксерокси і т.д.), допускаються особи: не молодше 16 років, що пройшли медичний огляд, які прослухали ввідний інструктаж з охорони праці, а також інструктаж з охорони праці на робочому місці, що пройшли навчання безпечним прийомам праці на робочому місці по виконаній роботі.

1.2. Оператор зобов’язаний:

· Виконувати правила внутрішнього трудового розпорядку, встановлені в положеннях та інструкціях;

· Виконувати вимоги інструкції по охороні праці ті техніці безпеки;

· Повідомляти керівника робіт про несправності персонального комп’ютера або іншої оргтехніки, при яких не можливе безпечне виробництво робіт;

· Не допускати присутності на робочому місці сторонніх осіб;

· Уміти надавати першу допомогу і при необхідності надавати її потерпілим при нещасних випадках на виробництві, по можливості зберігши обстановку на місці події без змін і повідомивши про це керівника;

· Виконувати вимоги протипожежної безпеки;

· Періодично проходити медичний огляд в терміни, передбачені для даної професії;

1.3. Працівник повинен знати небезпечні і шкідливі виробничі чинники, присутні на даному робочому місці:

· Можливість травмування електричним струмом за відсутності або несправності заземлюючих пристроїв;

· Шкідливу дію монітора комп’ютера при його неправильній установці або несправності;

· Можливість виникнення захворювань при неправильному розташуванні монітора, клавіатури, стільця і столу;

· Шкідливу дію пару, газів та аерозолів тих, що виділяються при роботі копіювальної і друкуючої оргтехніки в не провітрюваних приміщеннях;

1.4. При пересуванні по місту, по дорозі, на роботу і з роботи, працівник зобов’язаний дотримувати правила дорожнього руху в частині, що стосується пішоходів, а при доставці на роботу транспортом, в частині стосується пасажирів.