Энэ нь соронзон юм. Энэ нь цахилгаан юм. Энэ нь фотоник юм. Үгүй ээ, энэ бол Marvel ертөнцийн шинэ супер баатрын гурвал биш юм. Энэ нь бидний үнэ цэнэтэй дижитал өгөгдлийг хадгалах тухай юм. Бид тэдгээрийг хаа нэг газар, найдвартай, тогтвортой хадгалах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр бид нүд ирмэхийн зуурт хүрч, өөрчлөх боломжтой болно. Төмөр хүн, Тор хоёрыг март - бид хатуу дискний тухай ярьж байна!
Тиймээс бид өнөөдөр олон тэрбум бит өгөгдлийг хадгалахад ашигладаг төхөөрөмжүүдийн анатомийг судалцгаая.
Чи намайг эргүүлээрэй, хонгор минь
Механик хатуу дискний хадгалалт (хатуу диск, HDD) нь дэлхий даяар 30 гаруй жилийн турш компьютеруудад хадгалах стандарт байсаар ирсэн боловч түүний цаад технологи нь илүү эртний юм.
IBM анхны арилжааны HDD-г гаргасан , түүний багтаамж нь 3,75 MB байв. Ерөнхийдөө энэ бүх жилийн туршид хөтөчийн ерөнхий бүтэц тийм ч их өөрчлөгдөөгүй. Энэ нь өгөгдлийг хадгалахын тулд соронзлолыг ашигладаг дискүүдтэй хэвээр байгаа бөгөөд энэ өгөгдлийг унших/бичих төхөөрөмж байдаг. Өөрчлөгдсөн Үүнтэй ижил бөгөөд маш хүчтэй нь тэдгээрт хадгалагдаж болох өгөгдлийн хэмжээ юм.
1987 онд боломжтой байсан ойролцоогоор 350 доллар; Өнөөдөр Та 14 TB худалдан авах боломжтой: in 700 000 эзлэхүүнээс дахин их.
Бид яг ижил хэмжээтэй биш, гэхдээ орчин үеийн стандартад тохирсон төхөөрөмжийг авч үзэх болно: 3,5 инчийн HDD Seagate Barracuda 3 TB, ялангуяа загвар , үүгээрээ алдартай и . Бидний судалж буй хөтөч аль хэдийн үхсэн тул энэ нь анатомийн хичээл гэхээсээ илүү задлан шинжилгээ шиг байх болно.
Хатуу дискний ихэнх хэсгийг цутгамал металл эзэлдэг. Идэвхтэй ашиглалтын үед төхөөрөмжийн доторх хүч нь нэлээд ноцтой байж болох тул зузаан металл нь хайрцгийг гулзайлгах, чичиргээнээс сэргийлдэг. Жижигхэн 1,8 инчийн HDD ч гэсэн металлыг орон сууцны материал болгон ашигладаг боловч аль болох хөнгөн байх шаардлагатай тул ихэвчлэн гангаар биш хөнгөн цагаанаар хийдэг.
Драйверыг эргүүлэхэд бид хэвлэмэл хэлхээний самбар болон хэд хэдэн холбогчийг харж байна. Самбарын дээд талд байгаа холбогч нь дискийг эргүүлдэг моторт ашиглагддаг бөгөөд доод гурав (зүүнээс баруун тийш) нь дискийг тодорхой тохиргоонд тохируулах боломжийг олгодог холбогч зүү, SATA (Цуваа ATA) өгөгдлийн холбогч юм. , болон SATA тэжээлийн холбогч.
Serial ATA анх 2000 онд гарч ирсэн. Ширээний компьютерт энэ нь хөтчүүдийг бусад компьютерт холбоход хэрэглэгддэг стандарт систем юм. Форматын тодорхойлолтод олон өөрчлөлт орсон бөгөөд бид одоогоор 3.4 хувилбарыг ашиглаж байна. Манай хатуу дискний цогцос нь хуучин хувилбар боловч ялгаа нь цахилгаан холбогч дахь зөвхөн нэг зүү юм.
Өгөгдлийн холболтод энэ нь өгөгдөл хүлээн авах, хүлээн авахад ашиглагддаг. : A+ болон A- зүүг ашиглана шилжүүлэх зааварчилгаа, өгөгдөл нь хатуу дискэнд байх ба B зүү нь зориулагдсан хүлээн авах эдгээр дохионууд. Хосолсон дамжуулагчийг ашиглах нь дохионы цахилгаан дуу чимээний нөлөөллийг мэдэгдэхүйц бууруулж, төхөөрөмж илүү хурдан ажиллах боломжтой гэсэн үг юм.
Хэрэв бид эрчим хүчний талаар ярих юм бол холбогч нь хүчдэл бүрийн (+3.3, +5 ба +12V) хос контакттай болохыг харж болно; гэхдээ HDD нь их хүч шаарддаггүй тул ихэнхийг нь ашигладаггүй. Энэхүү Seagate загвар нь идэвхтэй ачааллын үед 10 ваттаас бага хүч хэрэглэдэг. Компьютер гэж тэмдэглэгдсэн контактуудыг ашигладаг урьдчилан цэнэглэх: Энэ функц нь компьютер ажиллаж байх үед хатуу дискийг салгаж, холбох боломжийг олгодог (үүнийг халуун солилцоо).
PWDIS шошготой холбоо барихыг зөвшөөрдөг хатуу диск, гэхдээ энэ функц нь зөвхөн SATA 3.3 хувилбараас дэмжигддэг тул миний драйв дээр энэ нь ердөө л +3.3V цахилгаан шугам юм. SSU гэсэн шошготой сүүлчийн зүү нь хатуу диск нь дараалсан эргэх технологийг дэмждэг эсэхийг компьютерт хэлж өгдөг. эргэлдэж байна.
Компьютер тэдгээрийг ашиглахаас өмнө төхөөрөмжийн доторх хөтчүүд (бид үүнийг удахгүй харах болно) бүрэн хурдтай эргэх ёстой. Гэхдээ хэрэв машинд олон хатуу диск суулгасан бол гэнэт нэгэн зэрэг цахилгаан авах хүсэлт нь системд хор хөнөөл учруулж болзошгүй юм. Спинделийг аажмаар эргүүлэх нь ийм асуудал гарах магадлалыг бүрмөсөн арилгадаг боловч та HDD-д бүрэн нэвтрэхийн өмнө хэдэн секунд хүлээх хэрэгтэй болно.
Хэлхээний самбарыг салгаснаар та төхөөрөмжийн доторх бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй хэрхэн холбогдож байгааг харж болно. HDD битүүмжилээгүй, маш том хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг эс тооцвол тэд агаарын оронд гелийг ашигладаг, учир нь энэ нь хамаагүй бага нягт бөгөөд олон тооны диск бүхий хөтчүүдэд бага асуудал үүсгэдэг. Нөгөөтэйгүүр, та ердийн хөтчүүдийг нээлттэй орчинд гаргаж болохгүй.
Ийм холбогчийг ашигласны ачаар хөтөч дотор шороо, тоос орох боломжтой нэвтрэх цэгүүдийн тоог багасгасан; металл хайрцагт нүх байгаа (зургийн зүүн доод буланд байгаа том цагаан цэг) нь орчны даралтыг дотор нь байлгах боломжийг олгодог.
Одоо ПХБ-г арилгасны дараа дотор нь юу байгааг харцгаая. Дөрвөн үндсэн чип байдаг:
- LSI B64002: Зааврыг боловсруулах, өгөгдлийн урсгалыг дотогш гаргах, дамжуулах, алдаа засах гэх мэт үндсэн хянагч чип.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МГц давтамжтай 2 MB DDR800 SDRAM, өгөгдлийг кэш хийхэд ашигладаг
- Smooth MCKXL: дискийг эргүүлдэг моторыг удирддаг
- Winbond 25Q40BWS05: Драйвын программыг хадгалахад ашигладаг 500 KB цуваа флаш санах ой (компьютерийн BIOS шиг жаахан)
Төрөл бүрийн HDD-ийн ПХБ-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд өөр байж болно. Том хэмжээтэй бол илүү их кэш шаардагддаг (хамгийн орчин үеийн мангасууд 256 MB хүртэл DDR3 багтаамжтай байж болно), үндсэн хянагч чип нь алдаа засах тал дээр арай илүү боловсронгуй байж болох ч ерөнхийдөө ялгаа нь тийм ч их биш юм.
Хөтөчийг онгойлгох нь амархан, зүгээр л хэдэн Torx боолтыг тайлж, voila! Бид дотор нь байна ...
Энэ нь төхөөрөмжийн ихэнх хэсгийг эзэлдэг тул бидний анхаарлыг нэн даруй том металл тойрог руу татдаг; хөтчүүд яагаад дуудагддагийг ойлгоход хялбар байдаг диск. Тэднийг дуудах нь зөв хавтан; тэдгээр нь шил эсвэл хөнгөн цагаанаар хийгдсэн бөгөөд янз бүрийн материалын хэд хэдэн давхаргаар бүрсэн байна. Энэхүү 3TB диск нь гурван хавтантай бөгөөд нэг тавагны тал бүр дээр 500 ГБ багтаамжтай байх ёстой.
Зураг нь нэлээд тоостой, ийм бохир ялтсууд нь тэдгээрийг хийхэд шаардагдах дизайн, үйлдвэрлэлийн нарийвчлалд тохирохгүй байна. Манай HDD-ийн жишээн дээр хөнгөн цагаан диск нь өөрөө 0,04 инч (1 мм) зузаантай боловч гадаргуу дээрх хазайлтын дундаж өндөр нь 0,000001 инч (ойролцоогоор 30 нм) хүрэхгүй хэмжээгээр өнгөлсөн байна.
Суурийн давхарга нь ердөө 0,0004 инч (10 микрон) гүн бөгөөд метал дээр тогтсон олон давхар материалаас бүрдэнэ. Програмыг ашиглан хийгддэг араас нь , дижитал өгөгдлийг хадгалахад ашигладаг үндсэн соронзон материалд зориулсан дискийг бэлтгэх.
Энэ материал нь ихэвчлэн нарийн төвөгтэй кобальтын хайлш бөгөөд тус бүр нь ойролцоогоор 0,00001 инч (ойролцоогоор 250 нм) өргөн, 0,000001 инч (25 нм) гүнтэй төвлөрсөн тойргуудаас тогтдог. Микро түвшинд металл хайлш нь усны гадаргуу дээр савангийн хөөстэй төстэй үр тариа үүсгэдэг.
Тариа бүр өөрийн гэсэн соронзон оронтой боловч өгөгдсөн чиглэлд хувирч болно. Ийм талбаруудыг бүлэглэснээр өгөгдлийн битүүд (0 ба 1s) гарч ирдэг. Хэрэв та энэ сэдвийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсч байвал уншина уу Йелийн их сургууль. Эцсийн бүрээс нь хамгаалах зориулалттай нүүрстөрөгчийн давхарга, дараа нь контактын үрэлтийг багасгах полимер юм. Тэд хамтдаа 0,0000005 инч (12 нм) зузаантай байна.
Удахгүй бид өрөмийг яагаад ийм хатуу хүлцэлтэйгээр үйлдвэрлэх ёстойг олж мэдэх болно, гэхдээ үүнийг ойлгох нь гайхмаар хэвээр байна. Та нанометрийн нарийвчлалтайгаар үйлдвэрлэсэн төхөөрөмжийн бахархалтай эзэн болж чадна!
Гэсэн хэдий ч бид HDD руу буцаж очоод өөр юу байгааг харцгаая.
Шар өнгө нь хавтанг найдвартай бэхэлсэн металл тагийг харуулж байна булны хөтлөгчтэй цахилгаан мотор - дискүүдийг эргүүлдэг цахилгаан хөтөч. Энэ HDD-д тэд 7200 эрг / мин давтамжтайгаар эргэлддэг боловч бусад загварт илүү удаан ажиллах боломжтой. Удаан хөтчүүд нь дуу чимээ, эрчим хүчний зарцуулалт багатай ч хурд багатай байдаг бол илүү хурдан хөтчүүд 15 эрг / мин хурдтай байдаг.
Тоос, агаарын чийгийн улмаас учирсан хохирлыг багасгахын тулд хэрэглэнэ эргэлтийн шүүлтүүр (ногоон дөрвөлжин), жижиг хэсгүүдийг цуглуулж, дотор нь барина. Хавтангуудын эргэлтээр хөдөлж буй агаар нь шүүлтүүрээр тогтмол урсах болно. Дискний дээр ба шүүлтүүрийн хажууд гурвын нэг нь байна хавтан тусгаарлагч: чичиргээг багасгах, агаарын урсгалыг аль болох жигд байлгахад тусална.
Зургийн зүүн дээд хэсэгт байрлах цэнхэр дөрвөлжин нь хоёр байнгын соронзны аль нэгийг харуулж байна. Тэд улаанаар заасан бүрэлдэхүүн хэсгийг хөдөлгөхөд шаардлагатай соронзон орныг өгдөг. Тэдгээрийг илүү сайн харахын тулд эдгээр нарийн ширийн зүйлийг салгацгаая.
Цагаан толбо шиг харагддаг зүйл бол өөр шүүлтүүр бөгөөд зөвхөн энэ шүүлтүүр нь бидний дээр харсан нүхээр гаднаас орж ирж буй тоосонцор, хийг шүүдэг. Металл өргөлтүүд байдаг толгойн хөдөлгөөний хөшүүрэг, тэдгээрийн байрладаг унших-бичих толгойнууд хатуу диск. Тэд хавтангийн гадаргуугийн дагуу (дээд ба доод) асар хурдтайгаар хөдөлдөг.
үүсгэсэн энэ видеог үзээрэй хэр хурдан болохыг харахын тулд:
Дизайн нь иймэрхүү зүйлийг ашигладаггүй ; Хөшүүргийг хөдөлгөхийн тулд хөшүүргийн суурь дээр цахилгаан гүйдэл дамждаг.
Ерөнхийдөө тэднийг дууддаг , учир нь тэд мембраныг зөөхөд чанга яригч болон микрофонд ашигладаг ижил зарчмыг ашигладаг. Гүйдэл нь тэдгээрийн эргэн тойронд соронзон орон үүсгэдэг бөгөөд энэ нь байнгын бар соронзоор үүсгэгдсэн талбарт хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Өгөгдлийн замууд гэдгийг бүү мартаарай жижигхэн, тиймээс гарны байрлал нь жолоодлогын бусад бүх зүйлсийн нэгэн адил маш нарийн байх ёстой. Зарим хатуу дискүүд нь бүхэл хөшүүргийн зөвхөн нэг хэсгийн чиглэлд бага зэрэг өөрчлөлт хийдэг олон үе шаттай хөшүүрэгтэй байдаг.
Зарим хатуу дискүүд хоорондоо давхцсан мэдээллийн замуудтай байдаг. Энэ технологийг нэрлэдэг (заамал соронзон бичлэг), түүний нарийвчлал, байршилд тавигдах шаардлага (өөрөөр хэлбэл нэг цэгийг байнга цохих) илүү хатуу байдаг.
Гарны хамгийн төгсгөлд маш мэдрэмтгий унших, бичих толгойнууд байдаг. Манай HDD нь 3 хавтан, 6 толгойтой бөгөөд тус бүр нь хөвдөг эргэх үед дискний дээгүүр. Үүнд хүрэхийн тулд толгойнуудыг хэт нимгэн металл туузан дээр түдгэлзүүлсэн байна.
Бидний анатомийн сорьц яагаад үхсэнийг эндээс харж болно - ядаж нэг толгой нь суларч, анхны гэмтэл нь юунаас ч үл хамааран гарны аль нэгийг нь нугалав. Толгойн бүхэл бүтэн хэсэг нь маш жижиг тул та доороос харж байгаачлан ердийн камераар сайн зургийг авахад маш хэцүү байдаг.
Гэсэн хэдий ч бид тусдаа хэсгүүдийг салгаж болно. Саарал блок нь тусгайлан үйлдвэрлэсэн хэсэг юм "гулсагч": Диск нь доороо эргэлдэж байх үед агаарын урсгал нь өргөлтийг бий болгож, толгойг гадаргуугаас дээш өргөдөг. "Өргөх" гэж хэлэхэд бид ердөө 0,0000002 инч өргөн буюу 5 нм-ээс бага зайг хэлдэг.
Цаашид толгойнууд нь замын соронзон орны өөрчлөлтийг таних боломжгүй болно; Хэрэв толгойнууд гадаргуу дээр хэвтэж байсан бол тэд зүгээр л бүрээсийг зурж болно. Ийм учраас та хөтчийн хайрцагны доторх агаарыг шүүх хэрэгтэй: хөтчийн гадаргуу дээрх тоос, чийг нь толгойг зүгээр л эвддэг.
Толгойн төгсгөлд байрлах жижигхэн металл "туйл" нь ерөнхий аэродинамик байдалд тусалдаг. Гэсэн хэдий ч унших, бичих хэсгүүдийг харахын тулд илүү сайн зураг хэрэгтэй.
Өөр хатуу дискний энэ зураг дээр унших/бичих төхөөрөмжүүд нь бүх цахилгаан холболтын доор байрладаг. Бичлэгийг системээр гүйцэтгэдэг (нимгэн хальсан индукц, TFI), унших - төхөөрөмж (туннелийн соронзон эсэргүүцэлтэй төхөөрөмж, TMR).
TMR-ийн үйлдвэрлэсэн дохио нь маш сул бөгөөд илгээхээсээ өмнө түвшинг нэмэгдүүлэхийн тулд өсгөгчөөр дамжих ёстой. Үүнийг хариуцах чип нь доорх зурган дээрх хөшүүргийн суурийн ойролцоо байрладаг.
Өгүүллийн оршилд дурьдсанчлан хатуу дискний механик эд анги, үйл ажиллагааны зарчим олон жилийн туршид бага зэрэг өөрчлөгдсөн. Хамгийн гол нь соронзон зам, унших-бичих толгойн технологи сайжирч, улам нарийссан, нягт мөрүүдийг бий болгож, эцэст нь хадгалагдсан мэдээллийн хэмжээг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн.
Гэсэн хэдий ч механик хатуу диск нь тодорхой хурдны хязгаарлалттай байдаг. Хөшүүргийг хүссэн байрлал руу шилжүүлэхэд цаг хугацаа шаардагддаг бөгөөд хэрэв өгөгдөл нь өөр өөр хавтан дээр өөр өөр замуудаар тархсан бол хөтөч нь бит хайхад нэлээд хэдэн микросекунд зарцуулна.
Өөр төрлийн хөтөч рүү шилжихээсээ өмнө ердийн HDD-ийн ойролцоо хурдыг зааж өгье. Бид жишиг үзүүлэлтийг ашигласан хатуу дискийг үнэлэх :
Эхний хоёр мөрөнд дараалсан (урт, тасралтгүй жагсаалт) болон санамсаргүй (бүхэл бүтэн хөтөч даяар шилжих) унших, бичих үйлдлийг гүйцэтгэхэд секундэд МБ-ын тоог заана. Дараагийн мөрөнд IOPS утгыг харуулсан бөгөөд энэ нь секунд тутамд гүйцэтгэсэн оролт/гаралтын үйлдлүүдийн тоо юм. Сүүлийн мөрөнд унших, бичих үйлдлийг дамжуулах болон өгөгдлийн утгыг хүлээн авах хоорондох дундаж хоцролтыг (микросекундээр) харуулна.
Ерөнхийдөө бид эхний гурван мөрөнд байгаа утгыг аль болох том, сүүлчийн мөрөнд аль болох бага байлгахыг хичээдэг. Тоонуудын талаар санаа зовох хэрэггүй, бид өөр төрлийн дискийг харахдаа тэдгээрийг харьцуулах зорилгоор ашиглах болно: хатуу төлөвт диск.
Эх сурвалж: www.habr.com