Mae'n fagnetig. Mae'n drydanol. Mae'n ffotonig. Na, nid yw hwn yn driawd archarwr newydd o'r bydysawd Marvel. Mae'n ymwneud â storio ein data digidol gwerthfawr. Mae angen inni eu storio yn rhywle, yn ddiogel ac yn sefydlog, fel y gallwn gael mynediad atynt a'u newid mewn amrantiad llygad. Anghofiwch Iron Man a Thor - rydyn ni'n sôn am yriannau caled!
Felly gadewch i ni blymio i mewn i anatomeg y dyfeisiau rydyn ni'n eu defnyddio heddiw i storio biliynau o ddarnau o ddata.
Ti'n troelli fi reit rownd, babi
Mecanyddol storio gyriant caled (gyriant disg caled, HDD) wedi bod yn safon storio ar gyfer cyfrifiaduron ledled y byd am fwy na 30 mlynedd, ond mae'r dechnoleg y tu ôl iddo yn llawer hŷn.
Rhyddhaodd IBM y HDD masnachol cyntaf , ei allu oedd cymaint â 3,75 MB. Ac yn gyffredinol, dros yr holl flynyddoedd hyn nid yw strwythur cyffredinol y gyriant wedi newid llawer. Mae ganddo ddisgiau o hyd sy'n defnyddio magnetization i storio data, ac mae dyfeisiau i ddarllen / ysgrifennu'r data hwnnw. Wedi newid Yr un peth, ac yn gryf iawn, yw faint o ddata y gellir ei storio arnynt.
Yn 1987 roedd yn bosibl am tua $350; Heddiw gallwch brynu 14 TB: i mewn 700 000 gwaith y gyfrol.
Byddwn yn edrych ar ddyfais nad yw'n union yr un maint, ond hefyd yn weddus yn ôl safonau modern: y Seagate Barracuda 3,5 TB HDD 3-modfedd, yn benodol, y model , yn enwog am ei и . Mae'r gyriant rydyn ni'n ei astudio eisoes wedi marw, felly bydd hwn yn debycach i awtopsi na gwers anatomeg.
Mae mwyafrif y gyriant caled yn fetel cast. Gall y grymoedd y tu mewn i'r ddyfais yn ystod defnydd gweithredol fod yn eithaf difrifol, felly mae metel trwchus yn atal plygu a dirgryniad yr achos. Mae hyd yn oed HDDs bach 1,8 modfedd yn defnyddio metel fel deunydd cadw, ond maent fel arfer yn cael eu gwneud o alwminiwm yn hytrach na dur oherwydd mae angen iddynt fod mor ysgafn â phosibl.
Wrth droi'r gyriant drosodd, gwelwn fwrdd cylched printiedig a sawl cysylltydd. Defnyddir y cysylltydd ar frig y bwrdd ar gyfer y modur sy'n cylchdroi'r disgiau, ac mae'r tri isaf (o'r chwith i'r dde) yn binnau siwmper sy'n eich galluogi i ffurfweddu'r gyriant ar gyfer rhai ffurfweddiadau, cysylltydd data SATA (Serial ATA). , a chysylltydd pŵer SATA.
Ymddangosodd Serial ATA gyntaf yn 2000. Mewn cyfrifiaduron bwrdd gwaith, dyma'r system safonol a ddefnyddir i gysylltu gyriannau â gweddill y cyfrifiadur. Mae'r fanyleb fformat wedi cael ei diwygio'n aml, ac rydym yn defnyddio fersiwn 3.4 ar hyn o bryd. Mae ein corff gyriant caled yn fersiwn hŷn, ond dim ond un pin yn y cysylltydd pŵer yw'r gwahaniaeth.
Mewn cysylltiadau data, fe'i defnyddir i dderbyn a derbyn data. : Defnyddir pinnau A+ ac A- ar gyfer trosglwyddo cyfarwyddiadau a data i'r gyriant caled, a phinnau B ar gyfer derbyn y signalau hyn. Mae'r defnydd hwn o ddargludyddion pâr yn lleihau effaith sŵn trydanol ar y signal yn sylweddol, sy'n golygu y gall y ddyfais weithredu'n gyflymach.
Os byddwn yn siarad am bŵer, gwelwn fod gan y cysylltydd bâr o gysylltiadau o bob foltedd (+3.3, +5 a +12V); fodd bynnag, ni ddefnyddir y rhan fwyaf ohonynt oherwydd nid oes angen llawer o bŵer ar HDDs. Mae'r model Seagate penodol hwn yn defnyddio llai na 10 wat o dan lwyth gweithredol. Defnyddir cysylltiadau sydd wedi'u marcio PC ar gyfer rhagdal: Mae'r nodwedd hon yn eich galluogi i dynnu a chysylltu'r gyriant caled tra bod y cyfrifiadur yn parhau i weithio (gelwir hyn cyfnewid poeth).
Mae cysylltu â thag PWDIS yn caniatáu gyriant caled, ond dim ond o fersiwn SATA 3.3 y cefnogir y swyddogaeth hon, felly yn fy ngyriant dim ond llinell bŵer + 3.3V arall ydyw. Ac mae'r pin olaf, wedi'i labelu SSU, yn dweud wrth y cyfrifiadur a yw'r gyriant caled yn cefnogi technoleg deillio dilyniannol. troellog troellog.
Cyn y gall y cyfrifiadur eu defnyddio, rhaid i'r gyriannau y tu mewn i'r ddyfais (y byddwn yn eu gweld yn fuan) droi hyd at gyflymder llawn. Ond os oes llawer o yriannau caled wedi'u gosod yn y peiriant, yna gall cais pŵer cydamserol sydyn niweidio'r system. Mae troelli'r gwerthydau yn raddol yn dileu'r posibilrwydd o broblemau o'r fath yn llwyr, ond bydd yn rhaid i chi aros ychydig eiliadau cyn cael mynediad llawn i'r HDD.
Trwy dynnu'r bwrdd cylched, gallwch weld sut mae'n cysylltu â'r cydrannau y tu mewn i'r ddyfais. HDD heb ei selio, ac eithrio dyfeisiau â chynhwysedd mawr iawn - maen nhw'n defnyddio heliwm yn lle aer oherwydd ei fod yn llawer llai trwchus ac yn creu llai o broblemau mewn gyriannau gyda nifer fawr o ddisgiau. Ar y llaw arall, ni ddylech amlygu gyriannau confensiynol i'r amgylchedd agored.
Diolch i'r defnydd o gysylltwyr o'r fath, mae nifer y pwyntiau mynediad y gall baw a llwch fynd i mewn i'r gyriant yn cael ei leihau; mae twll yn y cas metel (y dot gwyn mawr yng nghornel chwith isaf y ddelwedd) sy'n caniatáu i bwysau amgylchynol aros y tu mewn.
Nawr bod y PCB wedi'i dynnu, gadewch i ni edrych ar yr hyn sydd y tu mewn. Mae pedwar prif sglodyn:
- LSI B64002: Prif sglodyn rheolydd sy'n prosesu cyfarwyddiadau, yn trosglwyddo ffrydiau data i mewn ac allan, yn cywiro gwallau, ac ati.
- Samsung K4T51163QJ: 64 MB DDR2 SDRAM clocio ar 800 MHz, a ddefnyddir ar gyfer storio data
- MCKXL llyfn: yn rheoli'r modur sy'n troelli'r disgiau
- Winbond 25Q40BWS05: 500 KB o gof fflach cyfresol a ddefnyddir i storio cadarnwedd y gyriant (yn debyg i BIOS cyfrifiadur)
Gall cydrannau PCB gwahanol HDDs amrywio. Mae angen mwy o storfa ar feintiau mwy (gall y bwystfilod mwyaf modern gael hyd at 256 MB o DDR3), a gall y prif sglodyn rheolydd fod ychydig yn fwy soffistigedig wrth drin gwallau, ond yn gyffredinol nid yw'r gwahaniaethau mor fawr â hynny.
Mae agor y gyriant yn hawdd, dim ond dadsgriwio ychydig o folltau Torx a voila! Rydyn ni y tu mewn ...
O ystyried ei fod yn cymryd y rhan fwyaf o'r ddyfais, tynnir ein sylw ar unwaith at y cylch metel mawr; mae'n hawdd deall pam mae gyriannau'n cael eu galw disg. Mae'n gywir eu galw platiau; maent wedi'u gwneud o wydr neu alwminiwm ac wedi'u gorchuddio â sawl haen o wahanol ddeunyddiau. Mae gan y gyriant 3TB hwn dri phlat, sy'n golygu y dylid storio 500GB ar bob ochr i un plat.
Mae'r ddelwedd yn eithaf llychlyd, nid yw platiau budr o'r fath yn cyd-fynd â manwl gywirdeb dylunio a gweithgynhyrchu sy'n ofynnol i'w gwneud. Yn ein hesiampl HDD, mae'r ddisg alwminiwm ei hun yn 0,04 modfedd (1 mm) o drwch, ond wedi'i sgleinio i'r fath raddau fel bod uchder cyfartalog y gwyriadau ar yr wyneb yn llai na 0,000001 modfedd (tua 30 nm).
Dim ond 0,0004 modfedd (10 micron) o ddyfnder yw'r haen sylfaen ac mae'n cynnwys haenau lluosog o ddeunyddiau a adneuwyd ar y metel. Gwneir cais gan ddefnyddio dilyn gan , paratoi'r ddisg ar gyfer y deunyddiau magnetig sylfaenol a ddefnyddir i storio data digidol.
Mae'r deunydd hwn fel arfer yn aloi cobalt cymhleth ac mae'n cynnwys cylchoedd consentrig, pob un tua 0,00001 modfedd (tua 250 nm) o led a 0,000001 modfedd (25 nm) o ddyfnder. Ar y lefel ficro, mae aloion metel yn ffurfio grawn tebyg i swigod sebon ar wyneb dŵr.
Mae gan bob grawn ei faes magnetig ei hun, ond gellir ei drawsnewid i gyfeiriad penodol. Mae grwpio meysydd o'r fath yn arwain at ddarnau data (0s ac 1s). Os ydych chi eisiau dysgu mwy am y pwnc hwn, yna darllenwch Prifysgol Iâl. Mae'r haenau terfynol yn haen o garbon i'w hamddiffyn, ac yna'n bolymer i leihau ffrithiant cyswllt. Gyda'i gilydd nid ydynt yn fwy na 0,0000005 modfedd (12 nm) o drwch.
Cawn weld yn fuan pam fod yn rhaid gweithgynhyrchu'r wafferi i oddefiannau mor dynn, ond mae'n dal yn syndod sylweddoli hynny Gallwch chi ddod yn berchennog balch ar ddyfais a weithgynhyrchir gyda manwl gywirdeb nanometr!
Fodd bynnag, gadewch i ni fynd yn ôl i'r HDD ei hun a gweld beth arall sydd ynddo.
Mae'r lliw melyn yn dangos y clawr metel sy'n cau'r plât yn ddiogel i'r modur trydan gyriant gwerthyd - gyriant trydan sy'n cylchdroi'r disgiau. Yn y HDD hwn maent yn cylchdroi ar amledd o 7200 rpm (chwyldroadau/munud), ond mewn modelau eraill gallant weithio'n arafach. Mae gan yriannau araf llai o sŵn a defnydd pŵer, ond hefyd cyflymder is, tra gall gyriannau cyflymach gyrraedd cyflymder o 15 rpm.
Er mwyn lleihau'r difrod a achosir gan lwch a lleithder aer, defnyddiwch hidlydd ailgylchredeg (sgwâr gwyrdd), casglu gronynnau bach a'u dal y tu mewn. Mae aer sy'n cael ei symud gan gylchdroi'r platiau yn sicrhau llif cyson trwy'r hidlydd. Uwchben y disgiau ac wrth ymyl yr hidlydd mae un o dri gwahanyddion platiau: helpu i leihau dirgryniadau a chynnal llif aer mor gyfartal â phosibl.
Yn rhan chwith uchaf y ddelwedd, mae'r sgwâr glas yn nodi un o'r ddau fagnet bar parhaol. Maent yn darparu'r maes magnetig sydd ei angen i symud y gydran a nodir mewn coch. Gadewch i ni wahanu'r manylion hyn i'w gweld yn well.
Mae'r hyn sy'n edrych fel clwt gwyn yn hidlydd arall, dim ond yr un hwn sy'n hidlo gronynnau a nwyon sy'n mynd i mewn o'r tu allan trwy'r twll a welsom uchod. pigau metel yn liferi symud pen, ar ba un y maent wedi eu lleoli pennau darllen-ysgrifennu gyriant caled. Maent yn symud ar gyflymder aruthrol ar hyd wyneb y platiau (uwch ac isaf).
Gwyliwch y fideo hwn a grëwyd gan i weld pa mor gyflym ydyn nhw:
Nid yw'r dyluniad yn defnyddio unrhyw beth tebyg ; I symud y liferi, mae cerrynt trydan yn cael ei basio trwy solenoid ar waelod y liferi.
Yn gyffredinol fe'u gelwir , oherwydd eu bod yn defnyddio'r un egwyddor a ddefnyddir mewn siaradwyr a meicroffonau i symud pilenni. Mae'r cerrynt yn cynhyrchu maes magnetig o'u cwmpas, sy'n adweithio i'r maes a grëwyd gan y bar magnetau parhaol.
Peidiwch ag anghofio bod traciau data bychan, felly mae'n rhaid i leoliad y breichiau fod yn hynod fanwl gywir, yn union fel popeth arall yn y gyriant. Mae gan rai gyriannau caled liferi aml-gam sy'n gwneud newidiadau bach i gyfeiriad un rhan yn unig o'r lifer cyfan.
Mae gan rai gyriannau caled draciau data sy'n gorgyffwrdd â'i gilydd. Gelwir y dechnoleg hon (cofnod magnetig graeanog), a'i ofynion ar gyfer cywirdeb a lleoli (hynny yw, i daro un pwynt yn gyson) hyd yn oed yn llymach.
Ar ddiwedd y breichiau mae pennau darllen-ysgrifennu sensitif iawn. Mae ein HDD yn cynnwys 3 plat a 6 phen, a phob un ohonynt arnofio uwchben y ddisg wrth iddo gylchdroi. I gyflawni hyn, mae'r pennau'n cael eu hongian ar stribedi metel tenau iawn.
Ac yma gallwn weld pam y bu farw ein sbesimen anatomegol - daeth o leiaf un o'r pennau'n rhydd, a beth bynnag achosodd y difrod cychwynnol hefyd plygu un o'r breichiau. Mae'r gydran pen gyfan mor fach, fel y gwelwch isod, mae'n anodd iawn cael llun da ohono gyda chamera rheolaidd.
Fodd bynnag, gallwn gymryd y rhannau unigol ar wahân. Mae'r bloc llwyd yn rhan a weithgynhyrchir yn arbennig o'r enw "llithrydd": Wrth i'r disg gylchdroi oddi tano, mae'r llif aer yn creu lifft, gan godi'r pen oddi ar yr wyneb. A phan rydyn ni'n dweud “lifftiau,” rydyn ni'n golygu bwlch sydd ddim ond 0,0000002 modfedd o led, neu lai na 5 nm.
Ymhellach, ac ni fydd y pennau'n gallu adnabod newidiadau ym meysydd magnetig y trac; pe bai'r pennau'n gorwedd ar yr wyneb, byddent yn syml yn crafu'r cotio. Dyma pam mae angen i chi hidlo'r aer y tu mewn i'r cas gyriant: bydd llwch a lleithder ar wyneb y gyriant yn torri'r pennau yn unig.
Mae "polyn" metel bach ar ddiwedd y pen yn helpu gydag aerodynameg cyffredinol. Fodd bynnag, i weld y rhannau sy'n gwneud y darllen a'r ysgrifennu, mae angen llun gwell arnom.
Yn y ddelwedd hon o yriant caled arall, mae'r dyfeisiau darllen/ysgrifennu o dan yr holl gysylltiadau trydanol. Mae'r recordiad yn cael ei berfformio gan y system (cyflwyno ffilm denau, TFI), a darllen - dyfais (dyfais fagnetoresistive twnelu, TMR).
Mae'r signalau a gynhyrchir gan TMR yn wan iawn a rhaid eu pasio trwy fwyhadur i gynyddu lefelau cyn cael eu hanfon. Mae'r sglodyn sy'n gyfrifol am hyn wedi'i leoli ger gwaelod y liferi yn y ddelwedd isod.
Fel y nodwyd yn y cyflwyniad i'r erthygl, nid yw cydrannau mecanyddol ac egwyddor gweithredu gyriant caled wedi newid fawr ddim dros y blynyddoedd. Yn bennaf oll, gwellwyd technoleg traciau magnetig a phennau darllen-ysgrifennu, gan greu traciau cynyddol gul a thrwchus, a arweiniodd yn y pen draw at gynnydd yn y wybodaeth a storiwyd.
Fodd bynnag, mae gan yriannau caled mecanyddol gyfyngiadau cyflymder amlwg. Mae'n cymryd amser i symud y liferi i'r safle a ddymunir, ac os yw'r data wedi'i wasgaru ar draws gwahanol draciau ar wahanol blatiau, yna bydd y gyriant yn treulio cryn ychydig o ficroeiliadau yn chwilio am ddarnau.
Cyn symud ymlaen i fath arall o yriant, gadewch i ni nodi cyflymder bras HDD nodweddiadol. Fe ddefnyddion ni'r meincnod i werthuso'r gyriant caled :
Mae'r ddwy linell gyntaf yn nodi nifer y MB yr eiliad wrth berfformio dilyniannol (rhestr hir, barhaus) ac ar hap (trawsnewidiadau trwy'r gyriant cyfan) yn darllen ac yn ysgrifennu. Mae'r llinell nesaf yn dangos gwerth IOPS, sef nifer y gweithrediadau I/O a gyflawnir bob eiliad. Mae'r llinell olaf yn dangos yr hwyrni cyfartalog (amser mewn microseconds) rhwng trosglwyddo gweithrediad darllen neu ysgrifennu a derbyn y gwerthoedd data.
Yn gyffredinol, rydym yn ymdrechu i sicrhau bod y gwerthoedd yn y tair llinell gyntaf mor fawr â phosibl, ac yn y llinell olaf mor fach â phosibl. Peidiwch â phoeni am y niferoedd eu hunain, byddwn yn eu defnyddio i gymharu pan edrychwn ar fath arall o yriant: y gyriant cyflwr solet.
Ffynhonnell: hab.com
