Bu maqnitdir. Elektrikdir. Bu fotonikdir. Xeyr, bu Marvel kainatından yeni super qəhrəman üçlüyü deyil. Bu, qiymətli rəqəmsal məlumatlarımızın saxlanması haqqındadır. Biz onları təhlükəsiz və sabit bir yerdə saxlamalıyıq ki, bir göz qırpımında onlara daxil ola və dəyişə bilək. Iron Man və Thor-u unudun - biz sərt disklərdən danışırıq!
Beləliklə, milyardlarla bit məlumatı saxlamaq üçün bu gün istifadə etdiyimiz cihazların anatomiyasına nəzər salaq.
Məni düz fırladın, balam
Mexanik sabit disk saxlama (sabit disk, HDD) 30 ildən artıqdır ki, bütün dünyada kompüterlər üçün yaddaş standartıdır, lakin onun arxasında duran texnologiya daha qədimdir.
IBM ilk kommersiya HDD-ni buraxdı , onun tutumu 3,75 MB idi. Və ümumiyyətlə, bütün bu illər ərzində sürücünün ümumi quruluşu çox dəyişməyib. Onun hələ də məlumatları saxlamaq üçün maqnitləşmədən istifadə edən diskləri var və həmin məlumatları oxumaq/yazmaq üçün qurğular var. Dəyişdi Eyni və çox güclü, onlarda saxlanıla bilən məlumatların miqdarıdır.
1987-ci ildə bu mümkün idi təxminən 350 dollara; Bu gün 14 TB ala bilərsiniz: in 700 000 dəfə həcmi.
Biz tam olaraq eyni ölçüdə olmayan, həm də müasir standartlara uyğun olan bir cihaza baxacağıq: 3,5 düymlük HDD Seagate Barracuda 3 TB, xüsusən də model , onun üçün məşhurdur и . Öyrəndiyimiz sürücü artıq ölüdür, ona görə də bu, anatomiya dərsindən çox yarılma kimi olacaq.
Sərt diskin əsas hissəsini tökmə metal təşkil edir. Aktiv istifadə zamanı cihazın içərisində olan qüvvələr kifayət qədər ciddi ola bilər, belə ki, qalın metal korpusun əyilməsinin və vibrasiyasının qarşısını alır. Hətta kiçik 1,8 düymlük HDD-lər korpus materialı kimi metaldan istifadə edirlər, lakin onlar adətən poladdan deyil, alüminiumdan hazırlanır, çünki onlar mümkün qədər yüngül olmalıdırlar.
Sürücüyü çevirərək, çap dövrə lövhəsini və bir neçə bağlayıcı görürük. Lövhənin yuxarısındakı bağlayıcı diskləri fırladan motor üçün istifadə olunur, alt üçü (soldan sağa) sürücünü müəyyən konfiqurasiyalar üçün konfiqurasiya etməyə imkan verən keçid sancaqlarıdır, SATA (Serial ATA) məlumat konnektoru. , və SATA güc konnektoru.
Serial ATA ilk dəfə 2000-ci ildə çıxdı. Masaüstü kompüterlərdə bu, sürücüləri kompüterin qalan hissəsinə qoşmaq üçün istifadə edilən standart sistemdir. Format spesifikasiyası bir çox düzəlişlərdən keçmişdir və biz hazırda 3.4 versiyasından istifadə edirik. Bizim sabit disk cəsədimiz köhnə versiyadır, lakin fərq güc konnektorunda yalnız bir pindir.
Məlumat bağlantılarında məlumatların qəbulu və qəbulu üçün istifadə olunur. : A+ və A- sancaqları üçün istifadə olunur köçürmək təlimatları və məlumatları sabit diskə və B sancaqlarına aiddir qəbul bu siqnallar. Qoşalaşmış keçiricilərin bu şəkildə istifadəsi elektrik səs-küyünün siqnala təsirini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, yəni cihaz daha sürətli işləyə bilər.
Güc haqqında danışsaq, konnektorun hər bir gərginliyin (+3.3, +5 və +12V) bir cüt kontaktına malik olduğunu görürük; lakin HDD-lər çox güc tələb etmədiyi üçün onların əksəriyyəti istifadə edilmir. Bu xüsusi Seagate modeli aktiv yük altında 10 vattdan az istifadə edir. PC üçün işarələnmiş kontaktlar istifadə olunur əvvəlcədən doldurma: Bu xüsusiyyət kompüter işləməyə davam edərkən sabit diski çıxarmağa və qoşmağa imkan verir (bu adlanır isti dəyişdirmə).
PWDIS etiketi ilə əlaqə imkan verir sabit disk, lakin bu funksiya yalnız SATA 3.3 versiyasından dəstəklənir, ona görə də mənim diskimdə bu, sadəcə başqa bir +3.3V elektrik xəttidir. Və SSU etiketli sonuncu pin sadəcə kompüterə sabit diskin ardıcıl spin-up texnologiyasını dəstəkləyib-dəstəkləmədiyini bildirir. səndələ fırlanır.
Kompüter onlardan istifadə etməzdən əvvəl, cihazın içərisindəki disklər (tezliklə görəcəyik) tam sürətlə fırlanmalıdır. Ancaq maşında quraşdırılmış bir çox sabit disk varsa, qəfil eyni vaxtda güc tələbi sistemə zərər verə bilər. Millərin tədricən fırlanması bu cür problemlərin yaranma ehtimalını tamamilə aradan qaldırır, lakin HDD-yə tam giriş əldə etmək üçün bir neçə saniyə gözləməli olacaqsınız.
Elektron lövhəni çıxararaq, onun cihazın içərisindəki komponentlərə necə qoşulduğunu görə bilərsiniz. HDD möhürlənməmişdir, çox böyük tutumlu qurğular istisna olmaqla - onlar hava əvəzinə heliumdan istifadə edirlər, çünki o, daha az sıxdır və çox sayda diski olan sürücülərdə daha az problem yaradır. Digər tərəfdən, adi sürücüləri açıq mühitə məruz qoymamalısınız.
Bu cür bağlayıcıların istifadəsi sayəsində kir və tozun sürücüyə daxil ola biləcəyi giriş nöqtələrinin sayı minimuma endirilir; metal korpusda (şəklin aşağı sol küncündəki böyük ağ nöqtə) ətrafdakı təzyiqin içəridə qalmasına imkan verən bir dəlik var.
İndi PCB çıxarıldıqdan sonra içəridə nə olduğuna nəzər salaq. Dörd əsas çip var:
- LSI B64002: Təlimatları emal edən, məlumat axınlarını daxil və xaricə ötürən, səhvləri düzəldən və s. əsas nəzarətçi çipi.
- Samsung K4T51163QJ: 64 MHz tezliyində 2 MB DDR800 SDRAM, məlumatların keşləşdirilməsi üçün istifadə olunur
- Smooth MCKXL: diskləri fırladan motoru idarə edir
- Winbond 25Q40BWS05: Sürücünün proqram təminatını saxlamaq üçün istifadə olunan 500 KB seriyalı fləş yaddaş (bir az kompüterin BIOS-u kimi)
Fərqli HDD-lərin PCB komponentləri fərqli ola bilər. Daha böyük ölçülər daha çox ön yaddaş tələb edir (ən müasir canavarlar 256 MB-a qədər DDR3-ə sahib ola bilər) və əsas nəzarətçi çipi səhvlərin idarə edilməsində bir az daha mürəkkəb ola bilər, lakin ümumilikdə fərqlər o qədər də böyük deyil.
Sürücüyü açmaq asandır, sadəcə bir neçə Torx boltunu açın və voila! Biz içəridəyik...
Cihazın əsas hissəsini tutduğunu nəzərə alsaq, diqqətimizi dərhal böyük metal dairəyə cəlb edirik; sürücülərin niyə çağırıldığını başa düşmək asandır disk. Onları çağırmaq düzgündür lövhələr; onlar şüşə və ya alüminiumdan hazırlanır və müxtəlif materiallardan bir neçə təbəqə ilə örtülür. Bu 3TB diskdə üç lövhə var, yəni bir boşqabın hər tərəfində 500GB saxlanmalıdır.
Təsvir kifayət qədər tozludur, belə çirkli lövhələr onları hazırlamaq üçün tələb olunan dizayn və istehsal dəqiqliyinə uyğun gəlmir. HDD nümunəmizdə alüminium diskin özü 0,04 düym (1 mm) qalınlığa malikdir, lakin səthdəki sapmaların orta hündürlüyü 0,000001 düymdən (təxminən 30 nm) az olan dərəcədə cilalanmışdır.
Baza təbəqəsi yalnız 0,0004 düym (10 mikron) dərinlikdədir və metalın üzərinə çökdürülmüş çoxsaylı material qatlarından ibarətdir. Tətbiq istifadə edərək həyata keçirilir izlədi , rəqəmsal məlumatların saxlanması üçün istifadə olunan əsas maqnit materialları üçün diskin hazırlanması.
Bu material adətən mürəkkəb kobalt ərintisidir və hər biri təxminən 0,00001 düym (təxminən 250 nm) genişlikdə və 0,000001 düym (25 nm) dərinlikdə olan konsentrik dairələrdən ibarətdir. Mikro səviyyədə metal ərintiləri suyun səthində sabun köpüklərinə bənzər taxıllar əmələ gətirir.
Hər bir taxılın öz maqnit sahəsi var, lakin o, müəyyən bir istiqamətdə çevrilə bilər. Belə sahələrin qruplaşdırılması məlumat bitləri ilə nəticələnir (0 və 1). Bu mövzu haqqında daha çox öyrənmək istəyirsinizsə, oxuyun Yale Universiteti. Son örtüklər qorunmaq üçün karbon təbəqəsi, sonra isə kontakt sürtünməsini azaltmaq üçün polimerdir. Birlikdə onların qalınlığı 0,0000005 düymdən (12 nm) çox deyil.
Tezliklə vaflilərin niyə belə sıx tolerantlıqlara uyğun istehsal edilməli olduğunu görəcəyik, lakin bunu başa düşmək hələ də təəccüblüdür. Siz nanometr dəqiqliyi ilə hazırlanmış cihazın fəxr sahibi ola bilərsiniz!
Bununla belə, HDD-nin özünə qayıdaq və orada başqa nə olduğunu görək.
Sarı rəng lövhəni etibarlı şəkildə bağlayan metal örtüyü göstərir mil ötürücü elektrik mühərriki - diskləri döndərən elektrik sürücüsü. Bu HDD-də onlar 7200 rpm (devir/dəq) tezliyi ilə fırlanır, lakin digər modellərdə daha yavaş işləyə bilər. Yavaş sürücülər daha az səs-küyə və enerji istehlakına malikdir, eyni zamanda daha aşağı sürətə malikdir, daha sürətli sürücülər isə 15 rpm sürətə çata bilər.
Toz və hava nəminin vurduğu zərərləri azaltmaq üçün istifadə edin resirkulyasiya filtri (yaşıl kvadrat), kiçik hissəcikləri toplamaq və içəridə saxlamaq. Plitələrin fırlanması ilə hərəkət edən hava filtrdən daimi bir axın təmin edir. Disklərin üstündə və filtrin yanında üçdən biri var boşqab ayırıcıları: vibrasiyaları azaltmağa və hava axınını mümkün qədər bərabər saxlamağa kömək edir.
Şəklin yuxarı sol hissəsində mavi kvadrat iki daimi bar maqnitindən birini göstərir. Onlar qırmızı ilə göstərilən komponenti hərəkət etdirmək üçün lazım olan maqnit sahəsini təmin edirlər. Onları daha yaxşı görmək üçün bu detalları ayıraq.
Ağ ləkə kimi görünən başqa bir filtrdir, yalnız bu yuxarıda gördüyümüz dəlikdən kənardan daxil olan hissəcikləri və qazları süzür. Metal sünbüllər var baş hərəkət rıçaqları, onların yerləşdiyi oxumaq-yazmaq başlıqları sərt disk. Plitələrin səthi boyunca (yuxarı və aşağı) böyük sürətlə hərəkət edirlər.
tərəfindən yaradılmış bu videoya baxın onların nə qədər sürətli olduğunu görmək üçün:
Dizayn kimi bir şey istifadə etmir ; Qolları hərəkət etdirmək üçün qolların altındakı solenoiddən elektrik cərəyanı keçir.
Ümumiyyətlə, onları çağırırlar , çünki onlar membranları hərəkət etdirmək üçün dinamiklərdə və mikrofonlarda istifadə olunan eyni prinsipdən istifadə edirlər. Cari onların ətrafında bir maqnit sahəsi yaradır ki, bu da daimi bar maqnitlərin yaratdığı sahəyə reaksiya verir.
Məlumat izlərini unutmayın balaca, odur ki, qolların yerləşdirilməsi sürücülükdəki hər şey kimi son dərəcə dəqiq olmalıdır. Bəzi sabit disklərdə bütün qolun yalnız bir hissəsi istiqamətində kiçik dəyişikliklər edən çox mərhələli rıçaqlar var.
Bəzi sabit disklərdə bir-biri ilə üst-üstə düşən məlumat yolları var. Bu texnologiya adlanır (Şingled maqnit qeyd) və onun dəqiqlik və yerləşdirmə tələbləri (yəni daim bir nöqtəyə vurmaq) daha sərtdir.
Qolların ən sonunda çox həssas oxuma-yazma başlıqları var. Bizim HDD-də 3 lövhə və 6 başlıq var və onların hər biri üzür fırlanan kimi diskin üstündə. Buna nail olmaq üçün başlar çox nazik metal zolaqlara asılır.
Və burada anatomik nümunəmizin niyə öldüyünü görə bilərik - başlardan ən azı biri boşaldı və ilkin zədəyə səbəb olan hər şey qollardan birini əydi. Bütün baş komponenti o qədər kiçikdir ki, aşağıda gördüyünüz kimi, adi kamera ilə onun yaxşı şəklini çəkmək çox çətindir.
Bununla belə, ayrı-ayrı hissələri ayıra bilərik. Boz blok adlı xüsusi hazırlanmış hissədir "slayder": Disk onun altında fırlandıqca, hava axını başını səthdən qaldıraraq qaldırıcı qüvvə yaradır. Və biz "qaldırır" dedikdə, biz yalnız 0,0000002 düym enində və ya 5 nm-dən az olan boşluğu nəzərdə tuturuq.
Daha sonra başlar yolun maqnit sahələrindəki dəyişiklikləri tanıya bilməyəcək; başlar səthdə yatsaydı, sadəcə örtüyü cızardılar. Buna görə sürücü qutusunun içərisində havanı süzmək lazımdır: sürücünün səthindəki toz və nəm sadəcə başları qıracaq.
Başın sonunda kiçik bir metal "dirək" ümumi aerodinamikaya kömək edir. Bununla belə, oxuyan və yazan hissələri görmək üçün daha yaxşı bir fotoşəkil lazımdır.
Başqa bir sabit diskin bu görüntüsündə oxu/yazma cihazları bütün elektrik bağlantılarının altındadır. Qeydiyyat sistem tərəfindən həyata keçirilir (nazik film induksiyası, TFI) və oxu - cihaz (tunel maqnit rezistiv cihazı, TMR).
TMR tərəfindən istehsal olunan siqnallar çox zəifdir və göndərilməzdən əvvəl səviyyələri artırmaq üçün gücləndiricidən keçirilməlidir. Buna cavabdeh olan çip aşağıdakı şəkildəki qolların əsasının yaxınlığında yerləşir.
Məqalənin girişində deyildiyi kimi, sabit diskin mexaniki komponentləri və iş prinsipi illər ərzində az dəyişmişdir. Ən əsası, maqnit izlərinin və oxuma-yazma başlıqlarının texnologiyası təkmilləşdirilərək getdikcə daha dar və sıx izlər yaratdı və nəticədə saxlanılan məlumatların həcminin artmasına səbəb oldu.
Bununla belə, mexaniki sabit disklərin açıq sürət məhdudiyyətləri var. Kolları istədiyiniz mövqeyə köçürmək üçün vaxt lazımdır və əgər məlumatlar müxtəlif lövhələrdə müxtəlif treklərə səpələnirsə, o zaman sürücü bitləri axtarmağa kifayət qədər bir neçə mikrosaniyə sərf edəcək.
Başqa bir sürücü növünə keçməzdən əvvəl tipik bir HDD-nin təxmini sürətini göstərək. Benchmarkdan istifadə etdik sabit diski qiymətləndirmək üçün :
İlk iki sətir ardıcıl (uzun, davamlı siyahı) və təsadüfi (bütün disk üzrə keçidlər) oxunması və yazılması zamanı saniyədə MB sayını göstərir. Növbəti sətirdə hər saniyə yerinə yetirilən I/O əməliyyatlarının sayı olan IOPS dəyəri göstərilir. Son sətir oxu və ya yazma əməliyyatının ötürülməsi və məlumatların qəbulu arasındakı orta gecikmə müddətini (mikrosaniyələrdə vaxt) göstərir.
Ümumiyyətlə, ilk üç sətirdəki dəyərlərin mümkün qədər böyük, sonuncu sətirdə isə mümkün qədər kiçik olmasını təmin etməyə çalışırıq. Rəqəmlərin özləri üçün narahat olmayın, biz onları başqa bir sürücü növünə baxanda müqayisə üçün istifadə edəcəyik: bərk vəziyyətdə olan disk.
Mənbə: www.habr.com