Бул магниттик. Бул электрдик. Бул фотоникалык. Жок, бул Marvel ааламынын жаңы суперкаарман триосу эмес. Бул биздин баалуу санариптик маалыматтарды сактоо жөнүндө. Биз аларды көз ачып-жумгуча жетүү жана өзгөртүү үчүн коопсуз жана туруктуу бир жерде сакташыбыз керек. Iron Man менен Торду унутуңуз - биз катуу дисктер жөнүндө сөз кылып жатабыз!
Андыктан, келгиле, миллиарддаган бит маалыматтарды сактоо үчүн бүгүнкү күндө колдонуп жаткан түзүлүштөрдүн анатомиясына сүңгүп көрөлү.
Сен мени туура айлантасың, балам
механикалык катуу диск сактагыч (катуу диск, HDD) 30 жылдан ашык убакыттан бери дүйнө жүзү боюнча компьютерлер үчүн сактоо стандарты болуп саналат, бирок анын артында турган технология алда канча эски.
IBM биринчи коммерциялык HDDди чыгарды , анын сыйымдуулугу 3,75 МБ болгон. Ал эми жалпысынан алганда, бул жылдардын ичинде дисктин жалпы структурасы көп өзгөргөн жок. Ал дагы эле маалыматтарды сактоо үчүн магниттештирүүнү колдонгон дисктерге ээ жана ал маалыматтарды окуу/жазуу үчүн түзүлүштөр бар. Өзгөрүлдү Ошол эле жана абдан күчтүү, аларда сакталышы мүмкүн болгон маалыматтардын көлөмү.
1987-жылы бул мүмкүн болгон болжол менен $350 үчүн; Бүгүн сиз 14 ТБ сатып ала аласыз: жылы 700 000 көлөмүнөн эсе көп.
Биз так бирдей өлчөмдө эмес, ошондой эле заманбап стандарттарга ылайыктуу аппаратты карап чыгабыз: 3,5 дюймдук HDD Seagate Barracuda 3 TB, атап айтканда, модели , менен белгилүү и . Биз изилдеп жаткан диск мурунтан эле өлүп калган, андыктан бул анатомия сабагына караганда, экспертизага көбүрөөк окшош болот.
Катуу дисктин негизги бөлүгү металлдан жасалган. Активдүү колдонуу учурунда аппараттын ичиндеги күчтөр олуттуу болушу мүмкүн, ошондуктан калың металл корпустун ийилишин жана титирөөнүн алдын алат. Ал тургай, кичинекей 1,8 дюймдук катуу дисктер металлды турак жай материалы катары колдонушат, бирок алар көбүнчө болоттон эмес, алюминийден жасалат, анткени алар мүмкүн болушунча жеңил болушу керек.
Дискти буруп, биз басылган схеманы жана бир нече туташтыргычты көрөбүз. Тактанын жогору жагындагы туташтыргыч дисктерди айландыруучу мотор үчүн колдонулат, ал эми төмөнкү үчөө (солдон оңго) дискти белгилүү бир конфигурациялар үчүн конфигурациялоого мүмкүндүк берүүчү секирүүчү төөнөгүчтөр, SATA (Serial ATA) маалымат туташтыргычы. , жана SATA кубат туташтыргычы.
Сериялык ATA биринчи жолу 2000-жылы пайда болгон. Үстөлдүк компьютерлерде бул дисктерди компьютердин калган бөлүгүнө туташтыруу үчүн колдонулган стандарттык система. Форматтын спецификациясы көптөгөн оңдоп-түзөөдөн өттү жана биз учурда 3.4 версиясын колдонуп жатабыз. Биздин катуу дисктин өлүгү эски версия, бирок айырмасы электр туташтыргычындагы бир гана пин.
Маалымат байланыштарында ал маалыматтарды кабыл алуу жана кабыл алуу үчүн колдонулат. : A+ жана A- төөнөгүчтөрү үчүн колдонулат ташуу катуу дискке нускамалар жана маалыматтар жана B пиндери үчүн алуу бул сигналдар. Жупташкан өткөргүчтөрдү мындай колдонуу электрдик ызы-чуунун сигналга таасирин бир топ азайтат, башкача айтканда, аппарат тезирээк иштей алат.
Эгерде биз бийлик жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда туташтыргычта ар бир чыңалуудагы (+3.3, +5 жана +12V) жуп контакттары бар экенин көрөбүз; бирок алардын көбү колдонулбайт, анткени HDD көп күчтү талап кылбайт. Бул өзгөчө Seagate модели активдүү жүктөөдө 10 ватттан азыраак колдонот. ЖК белгиленген байланыштар үчүн колдонулат алдын ала заряддоо: Бул функция компьютер иштеп турганда катуу дискти алып салууга жана туташтырууга мүмкүндүк берет (бул деп аталат ысык алмашуу).
PWDIS теги менен байланышууга мүмкүнчүлүк берет катуу диск, бирок бул функция SATA 3.3 версиясынан гана колдоого алынат, андыктан менин дискимде бул дагы +3.3V электр линиясы. Ал эми SSU деп белгиленген акыркы пин катуу диск ырааттуу айлануу технологиясын колдойбу же жокпу, жөн гана компьютерге айтып берет. тепкичтүү айлануу.
Компьютер аларды колдонуудан мурун, аппараттын ичиндеги дисктер (жакын арада көрөбүз) толук ылдамдыкта айланышы керек. Бирок, эгерде машинада көптөгөн катуу дисктер орнотулган болсо, анда күтүлбөгөн жерден бир эле убакта электр энергиясын суроо системага зыян келтириши мүмкүн. Акырындык менен шпиндельдерди айландыруу мындай көйгөйлөрдүн пайда болуу мүмкүнчүлүгүн толугу менен жок кылат, бирок HDDге толук мүмкүнчүлүк алуудан мурун бир нече секунд күтүүгө туура келет.
Электрондук тактаны алып салуу менен, анын аппараттын ичиндеги компоненттерге кантип туташканын көрө аласыз. HDD мөөр басылган эмес, өтө чоң кубаттуулуктагы түзүлүштөрдү кошпогондо - алар абанын ордуна гелийди колдонушат, анткени ал тыгыздыгы азыраак жана дисктери көп дисктерде азыраак көйгөйлөрдү жаратат. Башка жагынан алганда, сиз кадимки дисктерди ачык чөйрөгө чыгарбашыңыз керек.
Мындай туташтыргычтарды колдонуунун аркасында дисктин ичине топурак жана чаң кириши мүмкүн болгон кирүү чекиттеринин саны азайтылат; металл корпуста тешик бар (сүрөттүн ылдыйкы сол бурчундагы чоң ак чекит) айланадагы басымдын ичинде калууга мүмкүндүк берет.
Эми PCB алынып салынгандан кийин, анын ичинде эмне бар экенин карап көрөлү. Төрт негизги чиптер бар:
- LSI B64002: Инструкцияларды иштетип, маалымат агымдарын киргизип жана сыртка өткөрүүчү, каталарды оңдогон, ж.б.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM 800 МГц ылдамдыгы, маалыматтарды кэштөө үчүн колдонулат
- Smooth MCKXL: дисктерди айланткан моторду башкарат
- Winbond 25Q40BWS05: Дискинин микропрограммасын сактоо үчүн колдонулган 500 КБ сериялык флеш эс тутуму (бир аз компьютердин BIOS сыяктуу)
Ар кандай HDDлердин PCB компоненттери ар кандай болушу мүмкүн. Чоңураак өлчөмдөр көбүрөөк кэшти талап кылат (эң заманбап желмогуздарда 256 МБ DDR3 болушу мүмкүн) жана негизги контроллердин чиптери каталарды иштетүүдө бир аз татаалыраак болушу мүмкүн, бирок жалпысынан айырмачылыктар анчалык деле чоң эмес.
Дискти ачуу оңой, жөн гана бир нече Torx болтторун жана voila бурап алыңыз! Биз ичинде...
Бул аппараттын негизги бөлүгүн ээлейт деп эске алсак, биздин көңүл дароо эле чоң металл айланага бурулат; дисктер эмне үчүн чакырылганын түшүнүү оңой диск. Аларды чакыруу туура плиталар; алар айнек же алюминийден жасалган жана ар кандай материалдардын бир нече катмары менен капталган. Бул 3TB дискте үч табак бар, башкача айтканда, 500 ГБ бир табактын эки тарабында сакталышы керек.
Сүрөт абдан чаңдуу, мындай кир плиталар аларды жасоо үчүн талап кылынган дизайндын жана өндүрүштүн тактыгына дал келбейт. Биздин HDD мисалында, алюминий дисктин өзү 0,04 дюйм (1 мм) калың, бирок бетиндеги четтөөлөрдүн орточо бийиктиги 0,000001 дюймдан (болжол менен 30 нм) азыраак болгон даражада жылмаланган.
Негизги катмар болгону 0,0004 дюйм (10 микрон) тереңдикте жана металлга салынган материалдардын бир нече катмарынан турат. Колдонмо колдонуу менен жүзөгө ашырылат артынан , санариптик маалыматтарды сактоо үчүн колдонулган негизги магниттик материалдар үчүн диск даярдоо.
Бул материал адатта татаал кобальт эритмеси болуп саналат жана ар бири болжол менен 0,00001 дюйм (болжол менен 250 нм) туурасы жана 0,000001 дюйм (25 нм) тереңдиктеги концентрдик тегеректерден турат. Микродеңгээлде металл эритмелери суунун бетинде самын көбүкчөлөрүнө окшош бүртүкчөлөрдү түзөт.
Ар бир дандын өзүнүн магнит талаасы бар, бирок ал берилген багытта өзгөрүшү мүмкүн. Мындай талааларды топтоо маалымат биттерине (0 жана 1) алып келет. Эгер сиз бул тема жөнүндө көбүрөөк билгиңиз келсе, анда окуңуз Йель университети. Акыркы жабуулар коргоо үчүн көмүртек катмары, андан кийин контакт сүрүлүүнү азайтуу үчүн полимер. Алардын калыңдыгы 0,0000005 дюймдан (12 нм) ашпайт.
Вафли эмне үчүн мынчалык катуу толеранттуулукта жасалышы керек экенин жакында көрөбүз, бирок муну түшүнүү дагы эле таң калыштуу Сиз нанометрдик тактык менен жасалган аппараттын сыймыктануу ээси боло аласыз!
Бирок, келгиле, катуу дисктин өзүнө кайрылып, анда дагы эмне бар экенин карап көрөлү.
Сары түс пластинкага бекем бекиткен металл капкакты көрсөтөт шпинделдик электр кыймылдаткычы - дисктерди айлантуучу электр өткөргүч. Бул HDDде алар 7200 айн/мин жыштыкта айланат, бирок башка моделдерде алар жайыраак иштеши мүмкүн. Жай дисктерде ызы-чуу жана энергия керектөө азыраак, бирок ылдамдыгы төмөн, ал эми ылдамыраак дисктер 15 000 айн/мин ылдамдыкка жетет.
Чаң жана абанын нымдуулугунан улам келтирилген зыянды азайтуу үчүн колдонуңуз рециркуляция фильтри (жашыл чарчы), майда бөлүкчөлөрдү чогултуу жана аларды ичинде кармоо. Пластиналардын айлануусу менен кыймылдаган аба фильтрден тынымсыз өтүүнү камсыздайт. Дисктердин үстүндө жана фильтрдин жанында үчөөнүн бири бар пластиналык сепараторлор: титирөөнү азайтууга жана аба агымын мүмкүн болушунча бир калыпта кармап турууга жардам берет.
Сүрөттүн жогорку сол бөлүгүндө көк чарчы эки туруктуу тилке магниттин бирин көрсөтүп турат. Алар кызыл менен көрсөтүлгөн компонентти жылдыруу үчүн зарыл болгон магнит талаасын камсыз кылат. Келгиле, аларды жакшыраак көрүү үчүн бул деталдарды бөлүп көрөлү.
Ак так сыяктуу көрүнгөн дагы бир фильтр, бул гана биз жогоруда көргөн тешик аркылуу сырттан кирген бөлүкчөлөрдү жана газдарды чыпкалайт. Металл тиштери бар баш кыймылынын рычагдары, алар жайгашкан окуу-жазуу баштары катуу диск. Алар плиталардын бетинде (жогорку жана төмөнкү) эбегейсиз ылдамдыкта кыймылдашат.
тарабынан түзүлгөн бул видеону көрүңүз алар канчалык тез экенин көрүү үчүн:
дизайн сыяктуу эч нерсе колдонбойт ; Рычагтарды жылдыруу үчүн рычагдардын түбүндөгү соленоид аркылуу электр тогы өткөрүлөт.
Жалпысынан алар деп аталат , анткени алар мембраналарды жылдыруу үчүн динамиктерде жана микрофондордо колдонулган принципти колдонушат. Ток алардын айланасында магнит талаасын пайда кылат, ал туруктуу тилке магниттери жараткан талаага реакция кылат.
Маалымат тректерин унутпаңыз кичинекей, демек, колдордун жайгашуусу кыймылдагы бардык нерселер сыяктуу эле өтө так болушу керек. Кээ бир катуу дисктерде көп баскычтуу рычагдар бар, алар бардык рычагдын бир бөлүгүнүн багытында кичине өзгөрүүлөрдү жасайт.
Кээ бир катуу дисктерде бири-бирин каптаган маалымат тректери бар. Бул технология деп аталат (магниттик жазуу) жана анын тактыкка жана жайгаштырууга болгон талаптары (б.а. дайыма бир чекитке тийүү) дагы катуураак.
Колдордун эң аягында өтө сезимтал окуу-жазуу баштары бар. Биздин HDD 3 табак жана 6 башты камтыйт жана алардын ар бири калкып жүрөт дисктин үстүндө, ал айланууда. Буга жетишүү үчүн баштар өтө жука металл тилкелерине илинген.
Жана бул жерден биздин анатомиялык үлгү эмне үчүн өлүп калганын көрө алабыз - жок дегенде бир баштары бошоп калган жана алгачкы зыянга эмне себеп болсо, колдун бири ийилген. Бүткүл баш компоненти ушунчалык кичинекей болгондуктан, төмөндө көрүп тургандай, кадимки камера менен анын жакшы сүрөтүн алуу абдан кыйын.
Бирок, биз айрым бөлүктөрүн бөлүп алабыз. Боз блок деп аталган атайын даярдалган бөлүгү болуп саналат "сыдырма": Диск анын астында айланганда, аба агымы көтөргүчтү жаратып, башты бетинен көтөрөт. Жана биз "көтөрүү" деп айтканда, биз туурасы болгону 0,0000002 дюйм же 5 нмден аз болгон боштукту билдирет.
Мындан ары, баштар жолдун магнит талаасындагы өзгөрүүлөрдү тааный алышпайт; баштары бетинде жатса, алар жөн гана жабууну тырмап. Мына ушул себептен сиз диск корпусунун ичиндеги абаны чыпкалашыңыз керек: дисктин бетиндеги чаң жана ным баштарды жөн эле талкалайт.
Баштын учундагы кичинекей металл "уюл" жалпы аэродинамикага жардам берет. Бирок, окуу жана жазууну аткарган бөлүктөрүн көрүү үчүн бизге жакшыраак сүрөт керек.
Башка катуу дисктин бул сүрөттөлүшүндө окуу/жазуу түзмөктөрү бардык электрдик байланыштардын астында жайгашкан. Жазуу система тарабынан жүзөгө ашырылат (ичке пленка индукциясы, TFI) жана окуу - аппарат (туннелдик магниторезистивдүү түзүлүш, TMR).
TMR тарабынан өндүрүлгөн сигналдар өтө алсыз жана жөнөтүлгөнгө чейин деңгээлин жогорулатуу үчүн күчөткүч аркылуу өтүшү керек. Буга жооптуу чип төмөндөгү сүрөттөгү рычагдардын түбүнө жакын жайгашкан.
Макаланын кириш сөзүндө айтылгандай, катуу дисктин механикалык компоненттери жана иштөө принциби жылдар бою бир аз өзгөргөн. Баарынан да магниттик тректердин жана окуу-жазуу баштарынын технологиясы өркүндөтүлүп, барган сайын кууш жана тыгыз тректерди жаратып, акырында сакталган маалыматтын көлөмүнүн көбөйүшүнө алып келди.
Бирок, механикалык катуу дисктерде ачык ылдамдык чектөөлөрү бар. Рычагтарды керектүү абалга жылдыруу үчүн убакыт талап кылынат, жана эгерде маалыматтар ар кандай пластиналар боюнча ар кандай тректерге чачырап кетсе, анда диск биттерди издөөгө бир нече микросекундду коротот.
Дисктин башка түрүнө өтүүдөн мурун, кадимки HDDдин болжолдуу ылдамдыгын көрсөтөлү. Биз эталонду колдондук катуу дискти баалоо үчүн :
Биринчи эки сап ырааттуу (узун, үзгүлтүксүз тизме) жана кокустук (бүткүл диск боюнча өтүү) окуу жана жазууларды аткарууда секундасына МБ санын көрсөтөт. Кийинки сап IOPS маанисин көрсөтөт, ал секунд сайын аткарылган киргизүү/чыгаруу операцияларынын саны. Акыркы сап окуу же жазуу операциясын өткөрүү менен берилиштердин маанилерин кабыл алуунун ортосундагы орточо күтүүнү (микросекунддагы убакытты) көрсөтөт.
Жалпысынан алганда, биз биринчи үч сапта баалуулуктар мүмкүн болушунча чоң, ал эми акыркы сапта мүмкүн болушунча аз болушун камсыз кылууга аракет кылабыз. Сандардын өзү жөнүндө кабатыр болбоңуз, биз аларды дисктин башка түрүн карап чыкканда салыштыруу үчүн гана колдонобуз: катуу абалдагы диск.
Source: www.habr.com