Ew magnetîkî ye. Elektrîk e. Fotonîk e. Na, ev ne sêyek superhero ya nû ya ji gerdûna Marvel e. Ew li ser hilanîna daneyên meya dîjîtal ên hêja ye. Pêdivî ye ku em wan li cîhek, bi ewle û bi îstîqrar hilînin, da ku em karibin di çavan de bigihîjin wan û biguherînin. Iron Man û Thor ji bîr bikin - em li ser dîskên hişk diaxivin!
Ji ber vê yekê em werin nav anatomiya cîhazên ku em îro bikar tînin da ku bi mîlyaran bit daneyan hilînin.
Tu min rast bizivirî, pitik
Mekanîzmayî hilanînê hard drive (dîska hişk, HDD) zêdetirî 30 sal in standarda hilanînê ji bo komputerên li çaraliyê cîhanê ye, lê teknolojiya li pişt wê pir kevntir e.
IBM yekem HDD-ya bazirganî derxist , kapasîteya wê bi qasî 3,75 MB bû. Û bi gelemperî, di van van salan de avahiya giştî ya ajotinê pir nehatiye guhertin. Dîsa jî dîskên wê hene ku magnetîzasyonê bikar tînin da ku daneyan hilînin, û amûrên ku wê daneyê bixwînin / binivîsin hene. Guhertin Heman, û pir bi hêz, hêjeya daneyên ku li ser wan têne hilanîn e.
Di sala 1987 de ev gengaz bû ji bo nêzîkî $ 350; Îro hûn dikarin 14 TB bikirin: in 700 000 qat bi deng.
Em ê li amûrek ku tam ne heman mezinahî ye, lê ji hêla standardên nûjen ve jî maqûl e: HDD 3,5-inch Seagate Barracuda 3 TB, bi taybetî, model , bi xwe navdar e и . Ew ajotina ku em dixwînin jixwe mirî ye, ji ber vê yekê ev ê ji dersa anatomiyê bêtir mîna otopsiyê be.
Piraniya hard dîskê ji metal tê avêtin. Hêzên di hundurê cîhazê de di dema karanîna çalak de dibe ku pir ciddî bin, ji ber vê yekê metalê stûr pêşî li bendbûn û lerizîna dozê digire. Tewra HDD-yên piçûk ên 1,8-inch metal wekî materyalek xanî bikar tînin, lê ew bi gelemperî ji aluminumê ne ji pola têne çêkirin ji ber ku ew hewce ne ku bi qasî ku pêkan sivik bin.
Bi zivirîna ajotinê, em panelek çapkirî û çend girêdanan dibînin. Têkila li jorê panelê ji bo motora ku dîskan dizivirîne tê bikar anîn, û sê yên jêrîn (ji çepê ber bi rastê) pêlên jumper in ku destûrê didin we ku hûn ajokarê ji bo hin veavakirinan mîheng bikin, girêdanek daneya SATA (ATA Serial). , û girêdanek hêza SATA.
Serial ATA yekem car di 2000 de xuya bû. Di komputerên sermaseyê de, ev pergala standard e ku ji bo girêdana ajokaran bi mayî ya komputerê ve tê bikar anîn. Taybetmendiya formatê di gelek guhertoyan de derbas bûye, û em niha guhertoya 3.4 bikar tînin. Cenazeya meya dîska me guhertoyek kevntir e, lê cûdahî di girêdana hêzê de tenê yek pin e.
Di girêdanên daneyê de, ew ji bo wergirtin û wergirtina daneyan tê bikar anîn. : Pînên A+ û A- ji bo têne bikaranîn transfer talîmat û daneyên li ser dîska hişk, û pîneyên B ji bo ne distînin van sînyalan. Ev karanîna rêgirên hevgirtî bi girîngî bandora dengê elektrîkê li ser sînyalê kêm dike, tê vê wateyê ku amûr dikare zûtir bixebite.
Ger em li ser hêzê biaxivin, em dibînin ku pêveker cotek têkiliyên her voltaja (+3.3, +5 û +12V) heye; lêbelê, piraniya wan nayên bikar anîn ji ber ku HDD hêzek zêde hewce nake. Ev modela taybetî ya Seagate di bin barkirina çalak de kêmtir ji 10 watt bikar tîne. Têkiliyên bi PC-ê hatine nîşankirin ji bo têne bikar anîn precharge: Ev taybetmendî dihêle hûn dema ku kompîtur xebata xwe didomîne hûn dîska hişk jê bikin û girêdin (ev tê gotin guherandina germ).
Têkilî bi tagê PWDIS re destûrê dide dîska hişk, lê ev fonksiyon tenê ji guhertoya SATA 3.3 ve tê piştgirî kirin, ji ber vê yekê di ajoka min de ew tenê xetek hêzek +3.3V ya din e. Û pîneya paşîn, bi navê SSU, bi tenê ji komputerê re vedibêje ka hard dîskê teknolojiya zivirîna rêzdar piştgirî dike. stûyê spin up.
Berî ku komputer bikaribe wan bikar bîne, ajokarên hundurê cîhazê (ya ku em ê di demek nêzîk de bibînin) divê bi tevahî leza xwe bizivirin. Lê heke di makîneyê de gelek ajokarên hişk hatine saz kirin, wê hingê daxwazek hêzek ji nişka ve dikare zirarê bide pergalê. Hêdî-hêdî zivirandina tîrêjan bi tevahî îhtîmala pirsgirêkên weha ji holê radike, lê divê hûn çend saniyan li bendê bin berî ku hûn gihîştina tevahî HDD-yê bi dest bixin.
Bi rakirina panelê, hûn dikarin bibînin ka ew çawa bi pêkhateyên hundurê cîhazê ve girêdide. HDD nayê mohrkirin, ji bilî cîhazên bi kapasîteyên pir mezin - ew li şûna hewayê helyûmê bikar tînin ji ber ku ew pir hindiktir e û di ajokarên bi hejmarek mezin dîskê de kêmtir pirsgirêkan çêdike. Ji hêla din ve, divê hûn ajokarên kevneşopî li hawîrdora vekirî dernexin.
Bi saya karanîna girêdanên weha, hejmara nuqteyên têketinê yên ku ax û toz di hundurê ajokerê de derbas dibin kêm dibe; di qalikê metalê de çalek heye (xala spî ya mezin a li quncika çepê ya jêrîn a wêneyê) ku dihêle ku zexta hawîrdorê li hundur bimîne.
Naha ku PCB hatî rakirin, ka em li hundurê çi ye binêrin. Çar çîpên sereke hene:
- LSI B64002: Çîpa kontrolkerê sereke ku rêwerzan pêvajoyê dike, herikên daneyê di hundur û der ve vediguhezîne, xeletiyan rast dike, hwd.
- Samsung K4T51163QJ: 64 MB DDR2 SDRAM bi 800 MHz ve hatî demjimêr kirin, ji bo cachkirina daneyan tê bikar anîn
- Smooth MCKXL: motora ku dîskan dizivire kontrol dike
- Winbond 25Q40BWS05: 500 KB bîra flash serial ku ji bo hilanîna firmware ya ajokerê tê bikar anîn (piçek mîna BIOS-a komputerê)
Dibe ku pêkhateyên PCB yên HDD-yên cihêreng cûda bibin. Mezinahiyên mezin bêtir cache hewce dikin (cinawirên herî nûjen dikarin heya 256 MB DDR3 hebin), û çîpa kontrolkerê sereke dibe ku di hilgirtina xeletiyê de piçekî sofîstîke be, lê bi tevahî cûdahî ne ew qas mezin in.
Vekirina ajokerê hêsan e, tenê çend pêlên Torx û voila vekin! Em li hundur in...
Ji ber ku ew piraniya amûrê digire, bala me tavilê dikişîne ser çembera mezin a metal; hêsan e ku meriv fêm bike ka çima ajoker têne gotin lewha. Rast e ku meriv gazî wan bike plates; ew ji cam an aluminyûmê têne çêkirin û bi çend tebeqeyên materyalên cûda têne pêçandin. Vê ajokera 3TB sê platter hene, tê vê wateyê ku divê 500 GB li her aliyek yek platterê were hilanîn.
Wêneyek pir toz e, lewheyên wusa qirêj bi rastbûna sêwiran û çêkirinê ya ku ji bo çêkirina wan tê xwestin li hev nakin. Di mînaka meya HDD de, dîska aluminum bixwe 0,04 înç (1 mm) qalind e, lê bi qasê pîskirî ye ku bilindahiya navînî ya guheztinên li ser rûkê ji 0,000001 înç (nêzîkî 30 nm) kêmtir e.
Tebeqeya bingehîn tenê 0,0004 înç (10 mîkron) kûr e û ji gelek qatên materyalên ku li ser metalê hatine razandin pêk tê. Serlêdan bi kar tê kirin li pey , amadekirina dîskê ji bo materyalên magnetîkî yên bingehîn ku ji bo hilanîna daneyên dîjîtal têne bikar anîn.
Ev materyal bi gelemperî aligirê kobaltê yê tevlihev e û ji derdorên hevsengî pêk tê, her yek bi qasî 0,00001 înç (nêzîkî 250 nm) fireh û 0,000001 înç (25 nm) kûr e. Di asta mîkro de, aligirên metal li ser rûyê avê gewriyên mîna bilbilên sabûnê çêdikin.
Her genim qada xweya magnetîkî heye, lê ew dikare di rêgezek diyarkirî de were guheztin. Komkirina zeviyên weha di bitsên daneyê (0 û 1) de encam dide. Heke hûn dixwazin li ser vê mijarê bêtir fêr bibin, wê hingê bixwînin Zanîngeha Yale. Kincên paşîn ji bo parastinê qatek karbonê ne, û dûv re jî polîmerek e ku kêşeya têkiliyê kêm bike. Ew bi hev re ji 0,0000005 înç (12 nm) qalind in.
Em ê di demek nêzîk de bibînin ka çima wafer divê bi toleransên wusa hişk werin çêkirin, lê hîn jî ecêb e ku meriv têbigihîje ku Hûn dikarin bibin xwediyê serbilind a amûrek ku bi rastbûna nanometer hatî çêkirin!
Lêbelê, em vegerin ser HDD-ê bixwe û bibînin ka çi tê de ye.
Rengê zer qapaxa metalê ya ku bi ewlehî plakê bi pê ve girê dide nîşan dide motora elektrîkê ya spindle - ajokerek elektrîkê ya ku dîskan dizivirîne. Di vê HDD-ê de ew bi frekansa 7200 rpm (şoreş/min) dizivirin, lê di modelên din de dibe ku ew hêdîtir bixebitin. Di ajokarên hêdî de deng û mezaxtina hêzê kêm e, lê di heman demê de leza wan kêm e, dema ku ajokarên bilez dikarin bigihîjin leza 15 rpm.
Ji bo kêmkirina zirara ku ji toz û şilbûna hewayê çêdibe, bikar bînin Parzûna vegerandinê (çargoşe kesk), perçeyên piçûk berhev dike û di hundurê xwe de digire. Hewaya ku bi zivirandina lewheyan diherike herikîna domdar di nav parzûnê de misoger dike. Li jor dîskan û li tenişta parzûnê yek ji sêyan heye separator plakaya: arîkariya kêmkirina vibrasyonê û domandina herikîna hewayê heya ku gengaz dibe.
Di beşa çepê ya jorîn a wêneyê de, çargoşeya şîn yek ji du magnetên bar ên daîmî destnîşan dike. Ew zeviya magnetîkî ya ku ji bo veguheztina pêkhateya ku bi sor hatî destnîşan kirin hewce dike peyda dikin. Ka em van hûrguliyan ji hev veqetînin da ku wan çêtir bibînin.
Tiştê ku mîna pişkek spî dixuye parzûnek din e, tenê ev parzûn û gazên ku ji derve dikevin di qulika ku me li jor dîtî de fîltre dike. Kulîlkên metal in çeperên tevgera serê, ku li ser wan hene serên xwendin-nivîsandinê hard drive. Ew bi lez û bezek mezin li ser rûyê pelan (jor û jêrîn) diçin.
Vê vîdyoya ku ji hêla hatî çêkirin temaşe bikin da ku bibînin ka ew çiqas bilez in:
Sêwiran tiştek mîna bikar nayîne ; Ji bo guheztina lehengan, êlekek elektrîkê ji solenoidek li binya leveyan derbas dibe.
Bi gelemperî ew têne gotin , ji ber ku ew heman prensîbê bikar tînin ku di axaftvan û mîkrofonan de têne bikar anîn da ku membranan biguhezînin. Niha li dora wan qadek magnetîkî çêdike, ku bertek nîşanî zeviya ku ji hêla magnetên bar ên daîmî ve hatî afirandin re dike.
Ji bîr nekin ku şopên daneyê pito, ji ber vê yekê pozîsyona çekan divê pir rast be, mîna her tiştê din di ajotinê de. Hin dîskên req xwedan lebatên pir-qonaxa ne ku di rêça yek perçeyek tevahî lever de guhertinên piçûk çêdikin.
Hin dîskên req xwedan şopên daneyê ne ku hevûdu li hev dikin. Ev teknolojî tê gotin (qeydkirina magnetîkî ya zirav), û hewcedariyên wê yên ji bo rastbûn û pozîsyonê (ango, bi domdarî li yek xalê xistin) hîn hişktir in.
Di dawiya destan de serê xwendin-nivîsandinê pir hesas hene. HDD me 3 platter û 6 serî, û her yek ji wan dihewîne swimming li jor dîskê dema ku dizivire. Ji bo ku bigihîjin vê yekê, serî li ser çîpên pir-tenik ên metal têne daliqandin.
Û li vir em dikarin bibînin ka çima nimûneya meya anatomîkî mir - bi kêmî ve yek ji seran felc bû, û her tiştê ku bû sedema zirara destpêkê jî yek ji milan xwar kir. Tevahiya pêkhateya serî ew qas piçûk e ku, wekî ku hûn li jêr dibînin, pir dijwar e ku meriv bi kamerayek birêkûpêk wêneyek baş jê bistîne.
Lêbelê, em dikarin beşên kesane ji hev veqetînin. Bloka gewr parçeyek taybetî ye ku jê re tê gotin "slider": Gava ku dîsk di binê xwe de dizivire, herikîna hewayê hilkişînê çêdike, serî ji ser rûyê erdê radike. Û dema ku em dibêjin "lifts", mebesta me ew valahiyek ku tenê 0,0000002 inches fireh e, an jî ji 5 nm kêmtir e.
Wekî din, û serê wê nikaribin guhertinên di qadên magnetîkî yên rêkê de nas bikin; ger serî li ser rûyê erdê bihatana, ew ê bi hêsanî cilê bixurifînin. Ji ber vê yekê hûn hewce ne ku hewayê di hundurê kavilê de fîlter bikin: toz û şilbûna li ser rûyê ajokerê dê bi tenê serî bişkîne.
"Stûnek" piçûk a metalî ya li dawiya serî ji aerodînamîka giştî re dibe alîkar. Lêbelê, ji bo dîtina beşên ku xwendin û nivîsandinê dikin, pêdivî bi wêneyek çêtir heye.
Di vê wêneya dîskêşek din de, amûrên xwendin / nivîsandinê di binê hemî girêdanên elektrîkê de ne. Tomarkirin ji aliyê pergalê ve tê kirin (Induction film tenik, TFI), û xwendin - cîhaz (alava magnetoresistive tunekirina tunekirinê, TMR).
Nîşaneyên ku ji hêla TMR ve têne hilberandin pir qels in û pêdivî ye ku ji amplifikerek were derbas kirin da ku berî şandina astê zêde bibin. Çîpa ku ji bo vê yekê berpirsiyar e, li nêzî bingeha leverên di wêneya jêrîn de ye.
Wekî ku di danasîna gotarê de hate gotin, hêmanên mekanîkî û prensîba xebitandinê ya dîska hişk bi salan hindik guheztine. Ya herî zêde, teknolojiya rêçikên magnetîkî û serê xwendin-nivîsandinê çêtir bû, rêyên her ku diçe teng û qelş diafirîne, ku di dawiyê de bû sedema zêdebûna hêjmara agahdariya hilanîn.
Lêbelê, dîskên hişk ên mekanîkî xwedan sînorên leza eşkere ne. Ji bo veguheztina lebatan berbi pozîsyona xwestinê dem digire, û heke dane li ser rêçên cihêreng li ser platterên cihêreng belav bibin, wê hingê ajoker dê çend mîkro çirkeyan li lêgerîna bitan derbas bike.
Berî ku em derbasî celebek ajokerek din bibin, ka em leza nêzîk a HDD-ya tîpîk destnîşan bikin. Me pîvan bi kar anî ji bo nirxandina dîska hişk :
Du rêzên yekem dema xwendina rêzimanî (lîsteya dirêj, domdar) û birêkûpêk (veguheztin li seranserê ajokerê) dixwînin û dinivîsin, hejmara MB di çirkeyê de destnîşan dikin. Rêza paşîn nirxa IOPS-ê nîşan dide, ku ew hejmara operasyonên I/O yên ku her saniye têne kirin e. Rêza paşîn derengiya navînî (dema bi mîkroçirkeyan) di navbera şandina xebatek xwendin an nivîsandinê û wergirtina nirxên daneyê de nîşan dide.
Bi gelemperî, em hewl didin ku nirxan di sê rêzên yekem de bi qasî ku pêkan mezin in, û di rêza paşîn de bi qasî ku pêkan piçûk in. Xemgîniya jimareyan bixwe nebin, em ê tenê wan ji bo berhevdanê bikar bînin dema ku em li celebek ajokerek din dinêrin: ajokera hişk.
Source: www.habr.com