Di cosa sono fatti i dischi nei dischi rigidi?

casa (Disco rigido, Disco rigido HDD

) - un dispositivo di memorizzazione ad accesso casuale (dispositivo di memorizzazione delle informazioni) basato sul principio della registrazione magnetica. È il principale dispositivo di archiviazione dati nella maggior parte dei computer. A differenza di " Flessibile » disco ( Dischetti ), informazioni in HDD ), informazioni in registrato su lastre dure (alluminio o vetro) rivestite con uno strato di materiale ferromagnetico, molto spesso biossido di cromo - dischi magnetici. IN

su un asse vengono utilizzate una o più piastre. In modalità operativa, le testine di lettura non toccano la superficie delle piastre a causa dello strato di flusso d'aria in ingresso che si forma in prossimità della superficie durante la rotazione rapida. La distanza tra la testa e il disco è di diversi nanometri e l'assenza di contatto meccanico garantisce una lunga durata del dispositivo. Quando i dischi non ruotano, le testine si trovano in corrispondenza del mandrino o all'esterno del disco in una zona sicura, dove è escluso il loro contatto anomalo con la superficie dei dischi.

Primo disco rigido 1957 IN anno per azienda IBM 5 È stato sviluppato il primo disco rigido, ed è stato sviluppato anche prima della creazione del personal computer. Dovresti pagare una bella somma per questo, anche se aveva solo il volume MB 10 È stato sviluppato il primo disco rigido, ed è stato sviluppato anche prima della creazione del personal computer. Dovresti pagare una bella somma per questo, anche se aveva solo il volume. Quindi un disco rigido con una capacità anno per azienda soprattutto per personal computer computer XT 30 . Winchester aveva solo brani e altro ancora 30 settori in ogni traccia. " Winchester " - così cominciarono a essere chiamati i dischi rigidi; se abbreviati, allora "IN intami ", questo deriva da un'analogia con la marcatura della carabina dell'azienda Winchester – “30/30”

, che era multi-carica. Per chiarezza, diamo un'occhiata 3,5 pollici SATA disco. Sarà Seagate.

ST31000333AS 3,5 pollici PCB verde con piste in rame, connettori di alimentazione e chiamata scheda elettronica o scheda di controllo (P Circuito stampato, PCB ). Viene utilizzato per controllare il funzionamento del disco rigido. La custodia in alluminio nero e il suo contenuto sono chiamati HDA ( Gruppo testa e disco, HDA ), gli esperti lo chiamano anche “ vaso " Viene anche chiamato il corpo stesso senza contenuto.

HDA (base)

Adesso rimuoviamo il circuito stampato ed esaminiamo i componenti posti su di esso. (La prima cosa che attira la tua attenzione è il grande chip situato al centro: il microcontrollore o processore.) Unità microcontrollore, MCU . Sui moderni dischi rigidi, il microcontrollore è composto da due parti: il(Unità processore centrale, CPU), che esegue tutti i calcoli, e il canale canale di lettura/scrittura- uno speciale dispositivo che converte il segnale analogico proveniente dalle testine in dati digitali durante un'operazione di lettura e codifica i dati digitali in un segnale analogico durante la scrittura. Il processore ha porte ingresso/uscita (porte IO) per controllare altri componenti situati sul circuito stampato e trasmettere dati tramite interfaccia SATA.

Chip di memoriaè un comune SDRAM DDR memoria. La quantità di memoria determina la dimensione della cache del disco rigido. Questo PCB contiene memoria Samsung DDR volume 32 MB, che in teoria fornisce al disco una cache 32 MB(e questo è esattamente il volume indicato nelle caratteristiche tecniche del disco rigido), ma questo non è del tutto vero. Il fatto è che la memoria è logicamente divisa in buffer memoria (Cassa) e la memoria del firmware. Il processore richiede una certa quantità di memoria per caricare i moduli firmware. Per quanto è noto, solo Hitachi/IBM indicare il volume effettivo cache nella descrizione delle caratteristiche tecniche; rispetto ad altri dischi, circa il volume cache possiamo solo indovinare.

Il chip successivo è il controller di controllo del motore e dell'unità principale, o "twist" (Controller motore bobina mobile, controller VCM). Inoltre, questo chip controlla gli alimentatori secondari situati sulla scheda, che alimentano il processore e chip interruttore preamplificatore (preamplificatore, preamplificatore), situato nel blocco ermetico. Questo è il principale consumatore di energia sul circuito stampato. Controlla la rotazione del mandrino e il movimento delle teste. Nucleo Controllore VCM Può funzionare anche a temperature fino a 100°C.

Parte del firmware del disco è archiviata in memoria flash. Quando il disco viene alimentato, il microcontrollore carica il contenuto del chip flash in memoria e inizia a eseguire il codice. Senza il codice caricato correttamente, il disco non vorrà nemmeno avviarsi. Se sulla scheda non è presente alcun chip flash, significa che è integrato nel microcontrollore.

Sensore di vibrazioni (sensore d'urto) reagisce alle vibrazioni pericolose per il disco e invia un segnale al controller VCM. Controllore VCM parcheggia immediatamente le testine e può fermare la rotazione del disco. In teoria questo meccanismo dovrebbe proteggere il disco da ulteriori danni, ma in pratica non funziona, quindi non fate cadere i dischi. Su alcune unità, il sensore di vibrazione è estremamente sensibile e risponde alla minima vibrazione. I dati ricevuti dal sensore lo consentono controllore VCM correggere il movimento delle teste. Su tali dischi sono installati almeno due sensori di vibrazione.

C'è un altro dispositivo di protezione sulla scheda: Soppressione della tensione transitoria (TVS). Protegge la scheda da sbalzi di tensione. Durante uno sbalzo di tensione Il TVS si brucia, creando un cortocircuito verso massa. Questa scheda ne ha due TV, per 5 e 12 volt.

Consideriamo il blocco ermetico.

Sotto la scheda ci sono i contatti per il motore e le testine. Inoltre, sul corpo del disco è presente un piccolo foro quasi invisibile (foro per il respiro). Serve per equalizzare la pressione. Molte persone credono che ci sia un vuoto all'interno del disco rigido. In realtà, questo non è vero. Questo foro permette al disco di equalizzare la pressione all'interno e all'esterno della zona di contenimento. C'è un buco all'interno coperto da un filtro (filtro respiratorio), che intrappola le particelle di polvere e umidità.

Ora diamo un'occhiata all'interno della zona di contenimento. Rimuovere il coperchio del disco.

Il coperchio in sé non è niente di interessante. È solo un pezzo di metallo con una guarnizione di gomma per tenere lontana la polvere.

Consideriamo il riempimento della zona di contenimento.

Informazioni preziose sono archiviate su dischi metallici, chiamati anche Pancakes O Ppiatti. Nella foto potete vedere il pancake in alto. Le piastre sono realizzate in alluminio lucidato o vetro e sono rivestite con diversi strati di diverse composizioni, inclusa una sostanza ferromagnetica su cui vengono effettivamente memorizzati i dati. Tra le frittelle, così come sopra la parte superiore, vediamo piatti speciali chiamati separatori O separatori (serrande o separatori). Sono necessari per equalizzare i flussi d'aria e ridurre il rumore acustico. Di norma, sono realizzati in alluminio o plastica. I separatori in alluminio riescono a gestire con maggiore successo il raffreddamento dell'aria all'interno della zona di contenimento.

Testine di lettura-scrittura (testine), sono installati alle estremità delle staffe dell'unità testina magnetica, oppure BMG (assemblaggio dello stack di testa, HSA). Zona parcheggio- questa è l'area in cui dovrebbero trovarsi le testine del disco funzionante se il mandrino è fermo. Per questo disco la zona di parcheggio si trova più vicino al mandrino, come si può vedere nella foto.

Su alcune tratte il parcheggio viene effettuato su apposite aree di sosta in plastica poste all'esterno delle targhe.

HDD- un meccanismo di posizionamento di precisione e richiede aria molto pulita per il suo normale funzionamento. Durante l'uso, all'interno del disco rigido possono formarsi particelle microscopiche di metallo e grasso. Per pulire immediatamente l'aria all'interno del disco, c'è filtro di ricircolo. Questo è un dispositivo ad alta tecnologia che raccoglie e intrappola costantemente minuscole particelle. Il filtro si trova nel percorso dei flussi d'aria creati dalla rotazione delle piastre.

Rimuoviamo il magnete superiore e vediamo cosa si nasconde sotto.

I dischi rigidi utilizzano magneti al neodimio molto potenti. Questi magneti sono così potenti che possono sollevare pesi fino a 1300 volte maggiori del proprio. Quindi non dovresti mettere il dito tra il magnete e il metallo o un altro magnete: il colpo sarà molto sensibile. Questa foto mostra i limitatori BMG. Il loro compito è limitare il movimento delle teste, lasciandole sulla superficie dei piatti. Limitatori BMG Modelli diversi sono progettati in modo diverso, ma ce ne sono sempre due e vengono utilizzati su tutti i dischi rigidi moderni. Sul nostro disco, il secondo limitatore si trova sul magnete inferiore.

Qui vediamo qui bobina, che fa parte dell'unità testina magnetica. Si formano la bobina e i magneti Azionamento BMG (motore a bobina mobile, VCM). Si formano l'unità motore e la testa magnetica posizionatore (attuatore)- un dispositivo che muove la testa. Viene chiamata una parte in plastica nera di forma complessa fermo dell'attuatore. È un meccanismo di difesa che rilascia BMG dopo che il motore del mandrino raggiunge un certo numero di giri. Ciò accade a causa della pressione del flusso d'aria. Il blocco protegge le teste da movimenti indesiderati in posizione di parcheggio.

Ora rimuoviamo il blocco della testina magnetica.

Precisione e movimento fluido BMG supportato da cuscinetti di precisione. Parte più grande BMG realizzato in lega di alluminio, solitamente chiamata staffa O bilanciere (braccio). Alla fine del bilanciere ci sono le teste su una sospensione a molla (Gruppo giunto cardanico teste, HGA). Di solito le teste e i bilancieri stessi vengono forniti da diversi produttori. Circuito stampato flessibile (FPC) va alla piastrina di contatto collegata alla scheda di controllo.

Diamo un'occhiata ai componenti BMG più dettagli.

Una bobina collegata ad un cavo.

Cuscinetto.

La foto seguente mostra Contatti BMG.

Guarnizione garantisce la tenuta del collegamento. Pertanto, l'aria può entrare nell'unità con dischi e teste solo attraverso il foro di equalizzazione della pressione. Questo disco ha contatti rivestiti con un sottile strato d'oro per migliorare la conduttività.

Questo è un classico design rocker.

Si chiamano le piccole parti nere alle estremità dei ganci a molla cursori. Molte fonti indicano che i cursori e le teste sono la stessa cosa. Lo slider, infatti, aiuta a leggere e scrivere le informazioni sollevando la testa sopra la superficie delle frittelle. Sui moderni dischi rigidi, le testine si muovono a distanza 5-10 nanometri dalla superficie dei pancake. Per fare un confronto, un capello umano ha un diametro di circa 25000 nanometri. Se qualche particella finisce sotto il cursore, ciò può portare al surriscaldamento delle testine per attrito e alla loro rottura, per questo motivo è così importante la pulizia dell'aria all'interno della zona di contenimento. Gli stessi elementi di lettura e scrittura si trovano all'estremità del cursore. Sono così piccoli che possono essere visti solo con un buon microscopio.

Come puoi vedere, la superficie del cursore non è piatta, ha scanalature aerodinamiche. Aiutano a stabilizzare l'altitudine di volo dello slider. Si forma l'aria sotto il cursore cuscino d'aria (superficie del cuscinetto d'aria, ABS). Il cuscino d'aria mantiene il volo del cursore quasi parallelo alla superficie della frittella.

Ecco un'altra immagine del dispositivo di scorrimento

I contatti della testa sono chiaramente visibili qui.

Questa è un'altra parte importante BMG, di cui non si è ancora parlato. Si chiama pag amplificatore (preamplificatore, preamplificatore). Preamplificatore- questo è un chip che controlla le testine e amplifica il segnale che arriva ad esse o da esse.

Preamplificatore inserito direttamente BMG per una ragione molto semplice: il segnale proveniente dalle testine è molto debole. Sui dischi moderni ha una frequenza di circa 1GHz. Se si sposta il preamplificatore fuori dalla zona ermetica, un segnale così debole verrà notevolmente attenuato nel percorso verso la scheda di controllo.

Ci sono più tracce che portano dal preamplificatore alle testate (a destra) che all'area di contenimento (a sinistra). Il fatto è che il disco rigido non può funzionare contemporaneamente con più di una testina (una coppia di elementi di scrittura e lettura). Il disco rigido invia segnali al preamplificatore e seleziona la testina a cui sta attualmente accedendo il disco rigido. Questo disco rigido ha sei tracce che portano a ciascuna testina. Perchè così tanti? Una traccia è macinata, altre due sono per leggere e scrivere elementi. Le due tracce successive servono per il controllo di mini-azionamenti, speciali dispositivi piezoelettrici o magnetici che possono spostare o ruotare il cursore. Ciò aiuta a impostare con maggiore precisione la posizione delle testine sopra la traccia. L'ultimo percorso conduce al riscaldatore. Il riscaldatore viene utilizzato per regolare l'altitudine di volo delle teste. Il riscaldatore trasferisce il calore alla sospensione collegando il cursore e il bilanciere. La sospensione è composta da due leghe con diverse caratteristiche di dilatazione termica. Quando riscaldata, la sospensione si piega verso la superficie del pancake, riducendo così l'altezza di volo della testa. Una volta raffreddato, il gimbal si raddrizza.

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HDD, disco rigido, disco rigido: tutti questi sono nomi per un noto dispositivo di archiviazione dati. In questo materiale vi parleremo delle basi tecniche di tali unità, di come le informazioni possono essere archiviate su di esse e di altre sfumature tecniche e principi operativi.

In base al nome completo di questo dispositivo di archiviazione - disco rigido magnetico (HDD) - puoi facilmente capire cosa è alla base del suo funzionamento. A causa del loro basso costo e della loro durata, questi supporti di memorizzazione vengono installati su vari computer: PC, laptop, server, tablet, ecc. Una caratteristica distintiva dell'HDD è la capacità di memorizzare enormi quantità di dati pur avendo dimensioni molto ridotte. Di seguito parleremo della sua struttura interna, dei principi operativi e di altre caratteristiche. Iniziamo!

Hermoblock e scheda elettronica

Vengono chiamati i binari verdi in fibra di vetro e rame su di esso, insieme ai connettori per il collegamento dell'alimentatore e alla presa SATA pannello di controllo(Circuito stampato, PCB). Questo circuito integrato serve a sincronizzare il funzionamento del disco con il PC e la gestione di tutti i processi all'interno dell'HDD. Il corpo è realizzato in alluminio nero e si chiama ciò che c'è al suo interno blocco sigillato(Assemblaggio testa e disco, HDA).

Al centro del circuito integrato c'è un grande chip: questo microcontrollore(Unità microcontrollore, MCU). Negli HDD odierni, il microprocessore contiene due componenti: unità di calcolo centrale(Central Processor Unit, CPU), che gestisce tutti i calcoli, e canale di lettura-scrittura- uno speciale dispositivo che converte un segnale analogico dalla testina in uno discreto quando è impegnata in lettura e viceversa - da digitale ad analogico durante la scrittura. Il microprocessore ha Porte di I/O, con l'aiuto del quale controlla i restanti elementi situati sulla scheda e scambia informazioni tramite una connessione SATA.

L'altro chip situato sul circuito è un chip di memoria DDR SDRAM. La sua quantità determina la dimensione della cache del disco rigido. Questo chip è suddiviso in memoria firmware, parzialmente contenuta in un'unità flash, e memoria buffer, necessaria al processore per caricare i moduli firmware.

Viene chiamato il terzo chip motore e controller della testa(Controller motore bobina mobile, controller VCM). Controlla gli alimentatori aggiuntivi che si trovano sulla scheda. Forniscono alimentazione al microprocessore e commutatore del preamplificatore(preamplificatore) contenuto in un'unità sigillata. Questo controller richiede più potenza rispetto agli altri componenti della scheda, poiché è responsabile della rotazione del mandrino e del movimento della testa. Il nucleo del commutatore del preamplificatore è in grado di funzionare a temperature fino a 100°C! Quando l'HDD viene alimentato, il microcontrollore scarica il contenuto del chip flash in memoria e inizia a eseguire le istruzioni in esso memorizzate. Se il codice non viene caricato correttamente, l'HDD non sarà nemmeno in grado di girare. Inoltre, la memoria flash può essere integrata nel microcontrollore anziché contenuta sulla scheda.

Situato sul diagramma sensore di vibrazione(sensore d'urto) rileva il livello di scuotimento. Se ritiene che la sua intensità sia pericolosa, verrà inviato un segnale al motore e al controller della testa, dopodiché parcheggia immediatamente le teste o arresta completamente la rotazione dell'HDD. In teoria, questo meccanismo è progettato per proteggere l'HDD da vari danni meccanici, tuttavia in pratica non funziona molto bene. Pertanto non si dovrebbe far cadere il disco rigido, poiché ciò potrebbe portare a un funzionamento inadeguato del sensore di vibrazione, che può rendere completamente inutilizzabile il dispositivo. Alcuni HDD sono dotati di sensori ultrasensibili alle vibrazioni e rispondono alla minima manifestazione di vibrazione. I dati ricevuti da VCM aiutano a correggere il movimento delle testine, quindi i dischi sono dotati di almeno due di questi sensori.

Un altro dispositivo progettato per proteggere l'HDD è limitatore di tensione transitoria(Transient Voltage Suppression, TVS), progettato per prevenire possibili guasti in caso di sbalzi di tensione. Potrebbero esserci diversi limitatori di questo tipo su un circuito.

Superficie HDA

Sotto la scheda integrata ci sono i contatti dei motori e delle testine. Qui puoi vedere un foro tecnico quasi invisibile (foro di respiro), che equalizza la pressione all'interno e all'esterno della zona sigillata del blocco, distruggendo il mito che ci sia il vuoto all'interno del disco rigido. La sua area interna è coperta da uno speciale filtro che non consente alla polvere e all'umidità di penetrare direttamente nell'HDD.

L'interno del blocco ermetico

Sotto il coperchio dell'unità sigillata, che è un normale strato di metallo e una guarnizione di gomma che la protegge dall'umidità e dalla polvere, si trovano i dischi magnetici.

Possono anche essere chiamati Pancakes O piatti(piatti). I dischi sono solitamente realizzati in vetro o alluminio prelucidato. Quindi sono ricoperti da diversi strati di varie sostanze, incluso un ferromagnete: grazie ad esso è possibile registrare e archiviare informazioni su un disco rigido. Tra le piastre e sopra la piastra più in alto si trovano separatori(serrande o separatori). Uniformano i flussi d'aria e riducono il rumore acustico. Solitamente realizzato in plastica o alluminio.

Le piastre separatore, realizzate in alluminio, svolgono un lavoro migliore nell'abbassare la temperatura dell'aria all'interno della zona sigillata.

Blocco testina magnetica

Alle estremità delle parentesi situate in blocco testina magnetica(Head Stack Assembly, HSA), sono posizionate le testine di lettura/scrittura. Quando il mandrino è fermo, dovrebbero trovarsi nell'area di preparazione: questo è il luogo in cui si trovano le testine del disco rigido funzionante quando l'albero non funziona. In alcuni HDD, il parcheggio avviene su aree di preparazione in plastica situate all'esterno dei piatti.

Per il normale funzionamento di un disco rigido è necessaria aria quanto più pulita possibile, contenente un minimo di particelle estranee. Nel corso del tempo, nel serbatoio di stoccaggio si formano microparticelle di lubrificante e metallo. Per emetterli, sono dotati di HDD filtri di circolazione(filtro di ricircolo), che raccoglie e trattiene costantemente piccolissime particelle di sostanze. Vengono installati nel percorso dei flussi d'aria che si formano a causa della rotazione delle piastre.

Negli HDD sono installati magneti al neodimio, in grado di attrarre e sostenere un peso che può essere 1300 volte superiore al proprio. Lo scopo di questi magneti negli HDD è limitare il movimento delle testine tenendole sopra piastre di plastica o alluminio.

Un'altra parte del blocco della testina magnetica è bobina(bobina). Insieme ai magneti si forma Guida BMG, che insieme a BMG costituisce posizionatore(attuatore) - un dispositivo che muove le teste. Si chiama il meccanismo di protezione per questo dispositivo fermo(blocco dell'attuatore). Rilascia il BMG non appena il mandrino raggiunge un numero di giri sufficiente. La pressione del flusso d'aria è coinvolta nel processo di rilascio. La pinza impedisce qualsiasi movimento delle teste nello stato di preparazione.

Ci sarà un rilevamento di precisione sotto il BMG. Mantiene la levigatezza e la precisione di questo blocco. C'è anche una parte in lega di alluminio chiamata bilanciere(braccio). Alla sua estremità, su una sospensione a molla, ci sono delle teste. Viene dal rocker cavo flessibile(Flessibile Stampato Circuito, FPC) che porta ad un pad che si collega alla scheda elettronica.

Ecco come appare la bobina quando è collegata al cavo:

Puoi vedere il rilevamento qui:

Ecco i contatti della BMG:

Pad(guarnizione) aiuta a garantire la tenuta della frizione. Grazie a ciò, l'aria entra nel blocco con dischi e teste solo attraverso un'apertura che equalizza la pressione. I contatti di questo disco sono rivestiti con la migliore placcatura in oro, che migliora la conduttività.

Assemblaggio tipico della staffa:

Alle estremità dei ganci a molla ci sono parti di piccole dimensioni - cursori(cursori). Aiutano a leggere e scrivere i dati sollevando la testa sopra i piatti. Nelle unità moderne, le testine operano a una distanza di 5-10 nm dalla superficie delle frittelle metalliche. Gli elementi per leggere e scrivere informazioni si trovano alle estremità dei cursori. Sono così piccoli che possono essere visti solo al microscopio.

Queste parti non sono completamente piatte, poiché presentano scanalature aerodinamiche che servono a stabilizzare l'altitudine di volo dello slider. L'aria sottostante crea cuscino(Air Bearing Surface, ABS), che mantiene il volo parallelo alla superficie della piastra.

Preamplificatore- un chip responsabile del controllo delle testine e dell'amplificazione del segnale da o verso di esse. Si trova direttamente nel BMG, perché il segnale prodotto dalle testine ha una potenza insufficiente (circa 1 GHz). Senza l'amplificatore in un'area sigillata, si dissiperebbe semplicemente nel suo percorso verso il circuito integrato.

Da questo dispositivo partono più percorsi verso le testate che verso la zona sigillata. Ciò si spiega con il fatto che il disco rigido può interagire solo con uno di essi in un determinato momento. Il microprocessore invia richieste al preamplificatore affinché selezioni la testata di cui ha bisogno. Dal disco a ciascuno di essi ci sono diverse tracce. Sono responsabili della messa a terra, della lettura e della scrittura, del controllo degli azionamenti in miniatura, del lavoro con speciali apparecchiature magnetiche in grado di controllare il cursore, che consente di aumentare la precisione delle testine. Uno di questi dovrebbe portare a un riscaldatore che regola l'altitudine di volo. Questo design funziona in questo modo: il calore viene trasferito dal riscaldatore alla sospensione, che collega il cursore e il bilanciere. La sospensione è creata da leghe che hanno parametri di dilatazione diversi dal calore in ingresso. All'aumentare della temperatura si piega verso il piatto riducendo così la distanza da questo alla testa. Quando la quantità di calore diminuisce, si verifica l'effetto opposto: la testa si allontana dal pancake.

Ecco come appare il separatore superiore:

Questa foto mostra l'area sigillata senza il gruppo testa e il separatore superiore. Puoi anche notare il magnete inferiore e anello di bloccaggio(morsetto per piatti):

Questo anello tiene insieme i blocchi di frittelle, impedendone qualsiasi movimento relativo l'uno rispetto all'altro:

I piatti stessi sono infilati lancia(mozzo del mandrino):

Ed ecco cosa c'è sotto la piastra superiore:

Come puoi capire, lo spazio per le teste viene creato utilizzando appositi anelli distanziatori(anelli distanziatori). Si tratta di parti di alta precisione realizzate con leghe o polimeri non magnetici:

Nella parte inferiore dell'HDA è presente uno spazio di equalizzazione della pressione situato direttamente sotto il filtro dell'aria. L'aria che si trova all'esterno dell'unità sigillata contiene sicuramente particelle di polvere. Per risolvere questo problema viene installato un filtro multistrato, molto più spesso dello stesso filtro circolare. A volte puoi trovare tracce di gel di silicato, che dovrebbe assorbire tutta l'umidità:

Conclusione

Questo articolo fornisce una descrizione dettagliata degli interni dell'HDD. Speriamo che questo materiale sia stato interessante per te e ti abbia aiutato a imparare molte cose nuove nel campo delle apparecchiature informatiche.

All'avvio del computer, una serie di firmware memorizzato nel chip BIOS controlla l'hardware. Se tutto va bene, trasferisce il controllo al bootloader del sistema operativo. Quindi il sistema operativo viene caricato e inizi a utilizzare il computer. Allo stesso tempo, dov'era memorizzato il sistema operativo prima di accendere il computer? Come ha fatto il tuo tema, che hai scritto tutta la notte, a rimanere intatto anche dopo aver spento il PC? Ancora una volta, dove viene archiviato?

Ok, probabilmente ho esagerato e sapete tutti benissimo che i dati del computer sono archiviati sul disco rigido. Non tutti però sanno di cosa si tratta e come funziona e, visto che sei qui, deduciamo che vorremmo scoprirlo. Bene, scopriamolo!

Per tradizione, diamo un'occhiata alla definizione di disco rigido su Wikipedia:

HDD (vite, disco rigido, unità disco rigido magnetico, HDD, HDD, HMDD) - un dispositivo di archiviazione ad accesso casuale basato sul principio della registrazione magnetica.

Vengono utilizzati nella stragrande maggioranza dei computer e anche come dispositivi collegati separatamente per l'archiviazione di copie di backup dei dati, come archiviazione di file, ecc.

Scopriamolo un po'. Mi piace il termine" disco rigido ". Queste cinque parole trasmettono l'essenza. L'HDD è un dispositivo il cui scopo è archiviare i dati registrati su di esso per un lungo periodo. La base degli HDD sono i dischi rigidi (alluminio) con un rivestimento speciale, sui quali le informazioni vengono registrate utilizzando testine speciali.

Non prenderò in considerazione il processo di registrazione in sé in dettaglio: essenzialmente questa è la fisica degli ultimi gradi di scuola, e sono sicuro che non hai voglia di approfondire questo, e non è affatto di questo che tratta l'articolo.

Prestiamo attenzione anche alla frase: “ accesso casuale “Il che, in parole povere, significa che noi (il computer) possiamo leggere le informazioni da qualsiasi sezione della ferrovia in qualsiasi momento.

Un fatto importante è che la memoria dell'HDD non è volatile, ovvero, indipendentemente dal fatto che l'alimentazione sia collegata o meno, le informazioni registrate sul dispositivo non scompariranno da nessuna parte. Questa è una differenza importante tra la memoria permanente di un computer e la memoria temporanea ().

Guardando il disco rigido del computer nella vita reale, non vedrai né dischi né testine, poiché tutto questo è nascosto in una custodia sigillata (zona ermetica). Esternamente, il disco rigido si presenta così:

Perché un computer ha bisogno di un disco rigido?

Diamo un'occhiata a cos'è un HDD in un computer, ovvero quale ruolo svolge in un PC. È chiaro che memorizza i dati, ma come e cosa. Qui evidenziamo le seguenti funzioni dell'HDD:

Memorizzazione del sistema operativo, del software utente e delle relative impostazioni;
Archiviazione dei file utente: musica, video, immagini, documenti, ecc.;
Utilizzo di parte dello spazio del disco rigido per archiviare dati che non rientrano nella RAM (file di scambio) o archiviazione del contenuto della RAM durante l'utilizzo della modalità di sospensione;

Come puoi vedere, il disco rigido del computer non è solo un deposito di foto, musica e video. Su di esso è memorizzato l'intero sistema operativo e, inoltre, il disco rigido aiuta a far fronte al carico sulla RAM, assumendone alcune funzioni.

In cosa consiste un disco rigido?

Abbiamo parzialmente menzionato i componenti di un disco rigido, ora li esamineremo più in dettaglio. Quindi, i componenti principali dell'HDD:

Telaio — protegge i meccanismi del disco rigido da polvere e umidità. Di norma, è sigillato in modo che umidità e polvere non penetrino all'interno;
Dischi (frittelle) - piastre realizzate con una determinata lega metallica, rivestite su entrambi i lati, su cui vengono registrati i dati. Il numero di piatti può essere diverso: da uno (nelle opzioni economiche) a diversi;
Motore — sul perno sul quale sono fissate le frittelle;
Blocco di testa - un design di leve interconnesse (bilancieri) e teste. La parte del disco rigido che legge e scrive informazioni su di esso. Per una frittella si utilizzano una coppia di teste, poiché funzionano sia la parte superiore che quella inferiore;
Dispositivo di posizionamento (attuatore ) - un meccanismo che aziona il blocco della testa. È costituito da una coppia di magneti permanenti al neodimio e da una bobina posta all'estremità del blocco testa;
Controllore — un microcircuito elettronico che controlla il funzionamento dell'HDD;
Zona parcheggio - un luogo all'interno del disco rigido accanto ai dischi o nella loro parte interna, dove le testine vengono abbassate (parcheggiate) durante i tempi di inattività, in modo da non danneggiare la superficie di lavoro delle frittelle.

Questo è un semplice dispositivo con disco rigido. È stato formato molti anni fa e per molto tempo non sono stati apportati cambiamenti fondamentali. E andiamo avanti.

Come funziona un disco rigido?

Dopo aver fornito alimentazione all'HDD, il motore, sul cui mandrino sono fissate le frittelle, inizia a girare. Raggiunta la velocità con cui si forma un flusso d'aria costante sulla superficie dei dischi, le teste iniziano a muoversi.

Questa sequenza (prima i dischi girano e poi le teste iniziano a funzionare) è necessaria affinché, a causa del flusso d'aria risultante, le teste galleggino sopra le piastre. Sì, non toccano mai la superficie dei dischi, altrimenti questi ultimi si danneggerebbero istantaneamente. Tuttavia, la distanza dalla superficie delle piastre magnetiche alle testine è così piccola (~10 nm) che non è possibile vederla ad occhio nudo.

Dopo l'avvio, vengono prima lette le informazioni di servizio sullo stato del disco rigido e altre informazioni necessarie su di esso, situate sulla cosiddetta traccia zero. Solo allora inizia il lavoro con i dati.

Le informazioni sul disco rigido del computer vengono registrate su tracce che, a loro volta, sono divise in settori (come una pizza tagliata a pezzi). Per scrivere i file, diversi settori vengono combinati in un cluster, che è il luogo più piccolo in cui è possibile scrivere un file.

Oltre a questa partizione del disco “orizzontale”, esiste anche una partizione “verticale” convenzionale. Poiché tutte le testine sono combinate, sono sempre posizionate sopra lo stesso numero di traccia, ciascuna sopra il proprio disco. Pertanto, durante il funzionamento dell'HDD, le testine sembrano disegnare un cilindro:

Mentre l'HDD è in esecuzione, esegue essenzialmente due comandi: lettura e scrittura. Quando è necessario eseguire un comando di scrittura, viene calcolata l'area del disco dove verrà eseguito, poi si posizionano le testine e, infatti, il comando viene eseguito. Il risultato viene quindi controllato. Oltre a scrivere i dati direttamente sul disco, le informazioni finiscono anche nella sua cache.

Se il controller riceve un comando di lettura, controlla innanzitutto se le informazioni richieste sono presenti nella cache. Se non c'è si calcolano nuovamente le coordinate per il posizionamento delle teste, poi si posizionano le teste e si leggono i dati.

Al termine del lavoro, quando viene a mancare l'alimentazione al disco rigido, le testine vengono automaticamente parcheggiate nell'area di parcheggio.

Questo è fondamentalmente il modo in cui funziona il disco rigido di un computer. In realtà, tutto è molto più complicato, ma molto probabilmente l'utente medio non ha bisogno di tali dettagli, quindi finiamo questa sezione e andiamo avanti.

Tipi di dischi rigidi e relativi produttori

Oggi sul mercato sono presenti tre principali produttori di dischi rigidi: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Coprono completamente la domanda di dispositivi di tutti i tipi ed esigenze. Il resto delle società è fallito, è stato assorbito da una delle tre principali o è stato riconvertito.

Se parliamo dei tipi di HDD, possono essere suddivisi come segue:

Per i laptop, il parametro principale è la dimensione del dispositivo di 2,5 pollici. Ciò consente loro di essere posizionati in modo compatto nella custodia del laptop;
Per PC: in questo caso è possibile utilizzare anche dischi rigidi da 2,5", ma di norma vengono utilizzati quelli da 3,5";
I dischi rigidi esterni sono dispositivi collegati separatamente a un PC/laptop e spesso fungono da archiviazione di file.

Esiste anche un tipo speciale di disco rigido: per i server. Sono identici a quelli dei normali PC, ma possono differire per interfacce di connessione e prestazioni maggiori.

Tutte le altre divisioni degli HDD in tipologie derivano dalle loro caratteristiche, quindi consideriamole.

Specifiche del disco rigido

Quindi, le caratteristiche principali del disco rigido del computer:

Volume — un indicatore della quantità massima possibile di dati che possono essere archiviati sul disco. La prima cosa che di solito guardano quando scelgono un HDD. Questa cifra può raggiungere i 10 TB, anche se per un PC domestico spesso si scelgono 500 GB - 1 TB;
Fattore di forma — dimensione del disco rigido. I più comuni sono 3,5 e 2,5 pollici. Come accennato in precedenza, nella maggior parte dei casi nei laptop sono installati 2,5″. Sono utilizzati anche negli HDD esterni. 3,5″ è installato su PC e server. Anche il fattore di forma influisce sul volume, poiché un disco più grande può contenere più dati;
Velocità del mandrino — a che velocità ruotano le frittelle? I più comuni sono 4200, 5400, 7200 e 10000 giri/min. Questa caratteristica influisce direttamente sulle prestazioni, nonché sul prezzo del dispositivo. Maggiore è la velocità, maggiori saranno entrambi i valori;
Interfaccia — metodo (tipo di connettore) per collegare l'HDD al computer. L'interfaccia più popolare per i dischi rigidi interni oggi è SATA (i computer più vecchi utilizzavano IDE). I dischi rigidi esterni sono generalmente collegati tramite USB o FireWire. Oltre a quelle elencate ci sono anche interfacce come SCSI, SAS;
Volume del buffer (memoria cache): un tipo di memoria veloce (come la RAM) installata sul controller del disco rigido, progettata per l'archiviazione temporanea dei dati a cui si accede più spesso. La dimensione del buffer può essere 16, 32 o 64 MB;
Tempo di accesso casuale — il tempo durante il quale è garantito che l'HDD scriva o legga da qualsiasi parte del disco. Varia da 3 a 15 ms;

Oltre alle caratteristiche di cui sopra, puoi anche trovare indicatori come:

Come funziona un disco rigido? Quali tipi di dischi rigidi esistono? Che ruolo svolgono in un computer? Come interagiscono con gli altri componenti? Imparerai da questo articolo quali parametri considerare quando si sceglie e si acquista un disco rigido.

), informazioni in- nome abbreviato per " Archiviazione su disco rigido". Troverai anche l'inglese Disco rigido- e gergo Winchester o in breve Vite.

In un computer, il disco rigido è responsabile della memorizzazione dei dati. Il sistema operativo Windows, i programmi, i film, le foto, i documenti, tutte le informazioni scaricate sul computer sono archiviate sul disco rigido. E le informazioni sul computer sono le più preziose! Se il processore o la scheda video si guastano, puoi acquistarli e sostituirli. Ma le foto di famiglia perse durante le vacanze dell'estate scorsa o i dati contabili di un anno di una piccola impresa non sono così facili da recuperare. Pertanto, viene prestata particolare attenzione all'affidabilità dell'archiviazione dei dati.

Perché una scatola metallica rettangolare si chiama disco? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo guardarci dentro e scoprire come funziona il disco rigido. Nell'immagine qui sotto puoi vedere di quali parti è composto il disco rigido e quali funzioni svolge ciascuna parte. Clicca per ingrandire. (Tratto dal sito)

Suggerisco anche di guardare un estratto dal programma Discovery Channel su come funziona e funziona un disco rigido.

Altri tre fatti che devi sapere sui dischi rigidi.

Il disco rigido è la parte più lenta del computer. Quando il computer si blocca, presta attenzione all'indicatore di attività del disco rigido. Se lampeggia frequentemente o si accende continuamente, significa che il disco rigido sta eseguendo i comandi di uno dei programmi mentre tutti gli altri sono inattivi e aspettano il loro turno. Se il sistema operativo non dispone di RAM abbastanza veloce per eseguire un programma, consuma spazio sul disco rigido, rallentando notevolmente l'intero computer. Pertanto, un modo per aumentare la velocità del tuo computer è aumentare la dimensione della RAM.
Il disco rigido è anche la parte più fragile di un computer. Come hai imparato dal video, il motore fa girare il disco fino a diverse migliaia di giri al minuto. In questo caso le testine magnetiche “galleggiano” sopra il disco nel flusso d'aria creato dal disco rotante. La distanza tra il disco e le testine nei dispositivi moderni è di circa 10 nm. Se in questo momento il disco viene sottoposto a urti o vibrazioni, la testina potrebbe toccare il disco e danneggiare la superficie contenente i dati in esso memorizzati. Di conseguenza, il cosiddetto " badblock" - aree illeggibili, a causa delle quali il computer non può leggere alcun file o avviare il sistema. Quando sono spente, le testine sono "parcheggiate" fuori dall'area di lavoro e i sovraccarichi da urto non sono così terribili per il disco rigido. Si prega di fare copie di backup di dati importanti!
La capacità del disco rigido è spesso leggermente inferiore a quanto indicato dal venditore o dal produttore. Il motivo è che i produttori indicano la capacità del disco in base al fatto che in un gigabyte ci sono 1.000.000.000 di byte, mentre ce ne sono 1.073.741.824.

Acquistare un disco rigido

Se decidi di aumentare la capacità di archiviazione del tuo computer collegando un hard disk aggiuntivo o sostituendo quello vecchio con uno più grande, cosa dovrai sapere al momento dell'acquisto?

Innanzitutto, guarda sotto la copertura dell'unità di sistema del tuo computer. È necessario scoprire quale interfaccia del disco rigido è supportata dalla scheda madre. Oggi gli standard più comuni sono 3,5 pollici e moribondo IDE. Sono facili da distinguere per il loro aspetto. L'immagine a sinistra mostra un frammento di una scheda madre dotata di entrambi i tipi di connettori, ma molto probabilmente la tua ne avrà uno.

Esistono tre versioni dell'interfaccia 3,5 pollici. Differiscono nella velocità di trasferimento dei dati. 3,5 pollici, SATAII E SATAIII a velocità rispettivamente di 1,5, 3 e 6 gigabyte al secondo. Tutte le versioni di interfaccia 3,5 pollici sembrano uguali e sono compatibili tra loro. Puoi collegarli in qualsiasi combinazione, il che comporterà una velocità di trasferimento dei dati limitata alla versione più lenta. Allo stesso tempo, la velocità del disco rigido è ancora più bassa. Pertanto il potenziale delle interfacce veloci potrà rivelarsi solo con l’avvento dei nuovi azionamenti ad alta velocità.

Se decidi di acquistare un disco rigido SATA aggiuntivo, controlla se disponi di un cavo di interfaccia come quello in foto. Non viene venduto insieme al disco. (Di solito sono inclusi con la scheda madre.) Inoltre, tra i connettori di alimentazione dovrebbe essercene almeno uno libero per il collegamento di un disco rigido, oppure potrebbe essere necessario un adattatore dal vecchio standard a quello nuovo.

Veniamo ora al disco rigido stesso: il parametro principale è, ovviamente, la capacità. Come ho detto sopra, tieni presente che sarà leggermente inferiore a quanto indicato. Il sistema operativo e i programmi richiedono 100-200 Gigabyte, che è parecchio per gli standard moderni. Quanto spazio aggiuntivo potrebbe essere necessario può essere determinato sperimentalmente. Potrebbero essere necessari grandi volumi, ad esempio, per registrare video di alta qualità. I film moderni in formato HD raggiungono diverse decine di gigabyte.

Inoltre, i parametri principali includono:

Fattore di forma- dimensione del disco. Nei laptop vengono utilizzate unità da 1,8 e 2,5 pollici. Per un computer desktop, dovresti acquistare un'unità da 3,5 pollici. Hanno gli stessi connettori SATA e l'unità portatile può funzionare su un computer desktop. Ma i dischi piccoli sono realizzati con particolare attenzione alla compattezza e al basso consumo energetico e hanno prestazioni inferiori rispetto ai modelli più grandi. E costano di più.
giri al minuto- velocità di rotazione del disco. Misurato in giri al minuto ( giri al minuto- abbreviazione di giri al minuto). Maggiore è la velocità di rotazione, più velocemente il disco scrive e legge le informazioni. Ma consuma anche più energia. Oggi i dischi più comuni sono con 5400 giri al minuto E 7200 giri al minuto. RPM inferiori sono più comuni nelle unità dei laptop, nelle unità ad alta capacità (più di due terabyte) e nelle cosiddette unità "verdi", così chiamate per il loro ridotto consumo energetico. Esistono anche dischi rigidi con velocità di rotazione 10000 giri al minuto E 15000 giri al minuto. Sono progettati per funzionare su server con carichi elevati e hanno una maggiore affidabilità, ma sono anche molto più costosi di quelli normali.
Produttore. Attualmente sul mercato delle unità di memorizzazione sono presenti diversi grandi produttori. C'è una concorrenza piuttosto dura tra loro, quindi non sono in alcun modo inferiori l'uno all'altro in termini di qualità. Pertanto, puoi scegliere uno qualsiasi dei nomi noti: Hitachi, HP, Seagate, Silicon Power, Toshiba Transcend, Western Digital.