Magnetikoa da. Elektrikoa da. Fotonikoa da. Ez, hau ez da Marvel unibertsoko superheroi hirukote berria. Gure datu digital preziatuak gordetzea da. Nonbait gorde behar ditugu, modu seguruan eta egonkor, begien keinu batean sartu eta alda ditzagun. Ahaztu Iron Man eta Thor - disko gogorrei buruz ari gara!
Beraz, murgil gaitezen gaur egun milaka milioi datu-bit gordetzeko erabiltzen ditugun gailuen anatomian.
Biratzen nauzu, haurra
ΠΠ΅Ρ Π°Π½ΠΈΡΠ΅ΡΠΊΠΈΠΉ disko gogorrean biltegiratzea (disko gogorra, HDD) 30 urte baino gehiago daramatza mundu osoko ordenagailuen biltegiratze estandarra, baina horren atzean dagoen teknologia askoz zaharragoa da.
IBMk lehen HDD komertziala kaleratu zuen , bere edukiera 3,75 MBkoa zen. Eta, oro har, urte hauetan guztietan diskoaren egitura orokorra ez da asko aldatu. Oraindik datuak gordetzeko magnetizazioa erabiltzen duten diskoak ditu, eta datu horiek irakurtzeko/idazteko gailuak daude. Aldatua Berdin, eta oso sendoa, haietan gorde daitekeen datu kopurua.
1987an posible zen $ 350 inguru; Gaur 14 TB eros ditzakezu: in 700 000 bolumena bider.
Tamaina berekoa ez den gailu bat aztertuko dugu, baina estandar modernoen arabera duina ere: 3,5 hazbeteko HDD Seagate Barracuda 3 TB, bereziki, modeloa. , beregatik ezaguna ΠΈ . Aztertzen ari garen diskoa dagoeneko hilda dago, beraz, hau anatomia ikasgai bat baino autopsia baten antzekoa izango da.
Disko gogorraren zatirik handiena metala da. Erabilera aktiboan gailuaren barneko indarrak nahiko larriak izan daitezke, beraz, metal lodiak kaxa tolestu eta bibratzea eragozten du. 1,8 hazbeteko HDD txikiek ere metala erabiltzen dute etxebizitza-material gisa, baina normalean aluminioz eginak daude, altzairuz egin beharrean, ahalik eta arinena izan behar dutelako.
Unitateari buelta emanez, zirkuitu inprimatu bat eta hainbat konektore ikusiko ditugu. Plakaren goiko aldean dagoen konektorea diskoak biratzen dituen motorrerako erabiltzen da, eta beheko hirurak (ezkerretik eskuinera) unitatea konfigurazio jakinetarako konfiguratzeko aukera ematen duten puenteak dira, SATA (Serial ATA) datu-konektorea. , eta SATA korronte-konektorea.
Serial ATA 2000. urtean agertu zen lehen aldiz. Mahaigaineko ordenagailuetan, unitateak gainerako ordenagailuetara konektatzeko erabiltzen den sistema estandarra da. Formatuaren zehaztapenak berrikuspen asko jasan ditu, eta gaur egun 3.4 bertsioa erabiltzen ari gara. Gure disko gogorreko gorpua bertsio zaharragoa da, baina aldea potentzia-konektorean pin bakarra da.
Datu-konexioetan, datuak jaso eta jasotzeko erabiltzen da. : A+ eta A- pinak erabiltzen dira transferentzia argibideak eta datuak disko gogorrean, eta B pinak dira jasotzen seinale hauek. Parekatutako eroaleen erabilera honek nabarmen murrizten du zarata elektrikoaren eragina seinalean, hau da, gailuak azkarrago funtziona dezake.
Potentziaz hitz egiten badugu, konektoreak tentsio bakoitzeko kontaktu pare bat duela ikusiko dugu (+3.3, +5 eta +12V); hala ere, gehienak ez dira erabiltzen HDDek ez baitute potentzia handirik behar. Seagate modelo jakin honek 10 watt baino gutxiago erabiltzen ditu karga aktiboan. PC markatutako kontaktuetarako erabiltzen dira aurrez kargatu: Ezaugarri honek disko gogorra kentzeko eta konektatzeko aukera ematen du ordenagailuak lanean jarraitzen duen bitartean (horri deitzen zaio bero-trukea).
PWDIS etiketarekin kontaktua ahalbidetzen du disko gogorra, baina funtzio hau SATA 3.3 bertsioan bakarrik onartzen da, beraz, nire diskoan +3.3V-ko beste linea elektriko bat besterik ez da. Eta azken pinak, SSU etiketatua, ordenagailuari esaten dio disko gogorrak spin-up teknologia sekuentziala onartzen duen ala ez. bira mailakatua.
Ordenagailuak erabili aurretik, gailuaren barneko unitateek (laster ikusiko dugu) abiadura osoz bira egin behar dute. Baina makinan disko gogor asko instalatuta badaude, bat-batean aldibereko botere eskaerak sistema kaltetu dezake. Pixkanaka-pixkanaka ardatzak gora egiteak erabat desagerrarazten du horrelako arazoak izateko aukera, baina segundo batzuk itxaron beharko dituzu HDDrako sarbide osoa lortzeko.
Zirkuitu plaka kenduz gero, gailuaren barruko osagaiekin nola konektatzen den ikus dezakezu. HDD ez zigilatu, gaitasun oso handiak dituzten gailuak izan ezik - helioa erabiltzen dute airearen ordez, askoz ere trinkotasun txikiagoa delako eta arazo gutxiago sortzen dituelako disko kopuru handia duten diskoetan. Bestalde, ez zenuke ohiko diskoak ingurune irekian busti behar.
Horrelako konektoreen erabilerari esker, zikinkeria eta hautsa unitatean sartu daitezkeen sarrera-puntu kopurua gutxitzen da; metalezko karkasan zulo bat dago (irudiaren beheko ezkerreko izkinan dagoen puntu zuri handia), giro-presioa barruan gelditzeko aukera ematen duena.
Orain PCB kenduta, ikus dezagun zer dagoen barruan. Lau txip nagusi daude:
- LSI B64002: argibideak prozesatzen dituen kontrolagailu-txipa nagusia, datu-korronteak sartu eta irteten ditu, akatsak zuzentzen ditu, etab.
- Samsung K4T51163QJ: 64 MB DDR2 SDRAM 800 MHz-en erlojua, datuak cachean gordetzeko erabiltzen dena
- Smooth MCKXL: diskoak biraka egiten dituen motorra kontrolatzen du
- Winbond 25Q40BWS05: 500 KB serieko flash memoria diskoaren firmwarea gordetzeko erabiltzen da (ordenagailu baten BIOSaren antzera)
HDD ezberdinen PCB osagaiak alda daitezke. Tamaina handiagoek cache gehiago behar dute (munstro modernoenek 256 MB DDR3 izan ditzakete), eta kontrolagailu nagusiaren txipa apur bat sofistikatuagoa izan daiteke erroreen kudeaketan, baina orokorrean desberdintasunak ez dira hain handiak.
Unitatea irekitzea erraza da, besterik gabe, askatu Torx torloju batzuk eta listo! Barruan gaude...
Gailuaren zatirik handiena hartzen duela ikusita, gure arreta berehala erakartzen du metalezko zirkulu handira; erraza da ulertzea zergatik deitzen diren unitateak diskoa. Zuzena da deitzea plakak; beiraz edo aluminioz eginak dira eta material ezberdinetako hainbat geruzaz estalita daude. 3TB unitate honek hiru plater ditu, hau da, 500GB plater baten alde bakoitzean gorde behar dira.
Irudia nahiko hautsez beteta dago, horrelako plaka zikinak ez datoz bat horiek egiteko behar den diseinu eta fabrikazio zehaztasunarekin. Gure HDDaren adibidean, aluminiozko diskoa bera 0,04 hazbeteko (1 mm) lodiera da, baina leundua, gainazaleko desbideratzeen batez besteko altuera 0,000001 hazbete baino txikiagoa da (30 nm gutxi gorabehera).
Oinarrizko geruzak 0,0004 hazbeteko (10 mikra) sakonera du eta metalean metatutako materialen geruza anitzek osatzen dute. Aplikazioa erabiliz egiten da jarraitua , datu digitalak gordetzeko erabiltzen diren oinarrizko material magnetikoetarako diskoa prestatzen.
Material hau kobalto aleazio konplexua da normalean eta zirkulu zentrokidez osatuta dago, bakoitza 0,00001 hazbeteko (250 nm inguru) zabalera eta 0,000001 nm (25 nm) sakonera duena. Mikro mailan, metalezko aleazioek xaboi-burbuilen antzeko aleak sortzen dituzte ur azalean.
Ale bakoitzak bere eremu magnetikoa du, baina norabide jakin batean eraldatu daiteke. Horrelako eremuak taldekatzeak datu-bitetan lortzen du (0 eta 1). Gai honi buruz gehiago jakin nahi baduzu, irakurri Yale Unibertsitatea. Azken estaldurak karbono-geruza bat dira babesteko, eta gero polimero bat kontaktu-marruskadura murrizteko. Elkarrekin ez dute 0,0000005 hazbeteko (12 nm) lodiera baino gehiago.
Laster ikusiko dugu zergatik fabrikatu behar diren obleak tolerantzia estuekin, baina hala ere harrigarria da konturatzea Nanometriko zehaztasunarekin fabrikatutako gailu baten jabe harro bihur zaitezke!
Hala ere, itzul gaitezen HDDra bera eta ikus dezagun zer dagoen bertan.
Kolore horiak plaka ondo lotzen duen metalezko estalkia erakusten du ardatzaren motor elektrikoa - diskoak biratzen dituen eragile elektrikoa. HDD honetan 7200 rpm-ko maiztasunarekin biratzen dute (bira/min), baina beste modelo batzuetan motelago funtziona dezakete. Disko motelek zarata eta energia-kontsumo txikiagoa dute, baina abiadura txikiagoa ere bada, eta disko azkarragoek 15 rpm-ko abiadura har dezakete.
Hautsak eta airearen hezetasunak eragindako kalteak murrizteko, erabili birzirkulazio-iragazkia (karratu berdea), partikula txikiak bildu eta barruan edukiz. Plaken biraketaz mugitzen den aireak iragazkitik etengabeko fluxua bermatzen du. Diskoen gainean eta iragazkiaren ondoan hiruretako bat dago plaka bereizleak: bibrazioak murrizten eta aire-fluxua ahalik eta ondoen mantentzen laguntzen du.
Irudiaren goiko ezkerreko aldean, karratu urdinak bi barra-iman iraunkorretako bat adierazten du. Gorriz adierazitako osagaia mugitzeko behar den eremu magnetikoa ematen dute. Bana ditzagun xehetasun hauek hobeto ikusteko.
Orban zuri bat dirudiena beste iragazki bat da, honek bakarrik iragazten ditu goian ikusi dugun zulotik kanpotik sartzen diren partikulak eta gasak. Metalezko puntak dira buru-mugimendu palankak, zeinetan kokatzen diren irakurketa-idazketa buruak disko gogorra. Izugarrizko abiaduran mugitzen dira plaken gainazalean (goiko eta beheko).
Ikusi by sortutako bideo hau zein azkarrak diren ikusteko:
Diseinuak ez du antzeko ezer erabiltzen ; Palankak mugitzeko, korronte elektriko bat pasatzen da palanken oinarrian dagoen solenoide batetik.
Orokorrean deitzen zaie , mintzak mugitzeko bozgorailuetan eta mikrofonoetan erabiltzen den printzipio bera erabiltzen dutelako. Korronteak eremu magnetiko bat sortzen du haien inguruan, barra-iman iraunkorrek sortutako eremuaren aurrean erreakzionatzen duena.
Ez ahaztu datuen ibilbideak txiki-txikia, beraz, besoen kokatzeak oso zehatza izan behar du, unitatean dagoen guztia bezala. Disko gogor batzuek etapa anitzeko palankak dituzte, palanka osoaren zati baten norabidean aldaketa txikiak egiten dituztenak.
Disko gogor batzuek elkarren gainjartzen diren datu-pistak dituzte. Teknologia honi deitzen zaio (erregistro magnetikoa shingled), eta zehaztasun eta kokapen-eskakizunak (hau da, puntu bat etengabe jotzea) are zorrotzagoak dira.
Besoen muturrean irakurketa-idazketa buru oso sentikorrak daude. Gure HDDak 3 plater eta 6 buru ditu, eta horietako bakoitzak igeri egiten du diskoaren gainean biratzen den bitartean. Hori lortzeko, buruak metal-zerrenda ultrameheen gainean esekitzen dira.
Eta hemen ikus dezakegu zergatik hil zen gure ale anatomikoa: gutxienez buruetako bat askatu zen, eta hasierako kalteak eragin zituenak besoetako bat ere tolestu zuen. Buruaren osagai osoa hain da txikia non, behean ikus dezakezun bezala, oso zaila da kamera arrunt batekin haren argazki ona ateratzea.
Hala ere, banakako zatiak bereiz ditzakegu. Bloke grisa bereziki fabrikatutako pieza bat da "kurristatzailea": Diskoa haren azpian biratzen den heinean, aire-fluxuak igoera sortzen du, burua gainazaletik altxatuz. Eta "igogailuak" esaten dugunean, 0,0000002 hazbeteko zabalera edo 5 nm baino gutxiagoko hutsunea esan nahi dugu.
Aurrerago, eta buruek ezin izango dituzte pistako eremu magnetikoen aldaketak ezagutu; buruak gainazalean etzanda baleude, estaldura urratu besterik ez lukete egingo. Horregatik airea iragazi behar duzu unitatearen karkasaren barruan: unitatearen gainazaleko hautsak eta hezetasunak buruak hautsiko ditu.
Buruaren amaieran metalezko "zutoin" txiki batek aerodinamika orokorra laguntzen du. Hala ere, irakurketa eta idazketa egiten duten zatiak ikusteko, argazki hobea behar dugu.
Beste disko gogor baten irudi honetan, irakurketa/idazketa gailuak konexio elektriko guztien azpian daude. Grabaketa sistemak egiten du (film mehearen indukzioa, TFI) eta irakurketa - gailua (tuneling magnetoresistive device, TMR).
TMRk sortzen dituen seinaleak oso ahulak dira eta anplifikadore batetik pasatu behar dira mailak igotzeko bidali aurretik. Honen ardura duen txipa beheko irudiko palanken oinarritik gertu dago.
Artikuluaren sarreran esan bezala, disko gogor baten osagai mekanikoak eta funtzionamendu-printzipioak gutxi aldatu dira urteetan zehar. Batez ere, pista magnetikoen eta irakurketa-idazketa buruen teknologia hobetu zen, gero eta pista estuagoak eta trinkoagoak sortuz, eta horrek, azkenean, biltegiratutako informazio kopurua handitzea ekarri zuen.
Hala ere, disko gogor mekanikoek abiadura muga nabariak dituzte. Palankak nahi den posiziora mugitzeko denbora behar da, eta datuak plater ezberdinetan pista ezberdinetan barreiatzen badira, diskoak mikrosegundo dezente igaroko ditu bitak bilatzen.
Beste disko mota batera pasatu aurretik, HDD tipiko baten gutxi gorabeherako abiadura adierazi dezagun. Erreferentzia erabili dugu disko gogorra ebaluatzeko :
Lehenengo bi lerroek segundoko MB-kopurua adierazten dute irakurketa eta idazketa sekuentzialak (zerrenda luzea eta jarraitua) eta ausazkoak (unitate osoan zehar egindako trantsizioak) egiten direnean. Hurrengo lerroak IOPS balioa erakusten du, hau da, segundo bakoitzean egiten diren I/O eragiketen kopurua. Azken lerroak irakurketa edo idazketa eragiketa bat transmititu eta datuen balioak jaso arteko batez besteko latentzia (denbora mikrosegundotan) erakusten du.
Oro har, lehen hiru lerroetako balioak ahalik eta handienak eta azken lerroan ahalik eta txikienak izan daitezen ahalegintzen gara. Ez kezkatu zenbakiek beraiek, konparaziorako erabiliko ditugu beste disko mota bat aztertzen dugunean: egoera solidoko unitatea.
Iturria: www.habr.com