Foreversoft.ru

IT Справочник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из какого материала жесткий диск

Scutum › Блог › Немного о смерти жестких дисков и их кишочках.

Бывает интересно, что внутри всяких технологически продвинутых устройств. Практически у всех в компьютерах и ноутбуках стоят или стояли накопители на основе жестких дисков HDD они же в простонародье винчестеры или винты, вот их я сейчас и препарирую в этот обзоре, и немного прокомментирую их устройство, так сказать для общего развития.
Все жесткие диски, в этом обзоре, умерли своей смертью :), рабочая поверхность покрылись сбойными секторами, что привело к возможной потере данных. У серверных, возможно, сработала предварительная диагностика, порекомендовавшая заменить их до возможного выхода из строя.
Хотя сейчас уже используются и более дорогие твердотельные SDD, но речь не о них, так как их «кишочки» не так красивы и интересны 🙂

Я препарирую 3 жестких диска, обычный для домашнего или офисного компьютера размера 3,5 дюйма, серверный размера 2,5 дюйма и серверный 3,5 дюйма.
Еще на заре персональных компьютеров x86, были диски 5,25 дюймов, но мне таких не удалось подержать в руках, это были жутко редкие монстры. Так же в некоторых особо компактных ноутбуках были диски размером 1,8 дюйма, а для профессиональных фотоаппаратов были жесткие диски в формате карт памяти Campact Flash. Эти атавизмы тоже как то прошли мимо моих рук.

Первый имеет старый интерфейс подключения IDE, второй имеет современный скоростной SAS, третий скоростной но старый SCSI. По этикеткам видно что их объемы 40, 146 и 70 Гигабайт, а скорости вращения у обычного 7200, а у серверных по 15000 оборотов в минуту. Высокая скорость вращения позволяет записывать и читать данные с более высокой скоростью, но и накладывает значительно большие требования к аппаратной составляющей дисков, подшипникам, качеству «блинов», свойствам головок, геометрии гермоблоков.
Емкость серверных жестких дисков всегда ниже чем у домашних и офисных. И далее мы поймем почему.

Далее вскрываем крышки гермоблоков:

Сразу скажу что основная часть жестких дисков не герметичны! Более того в них тот же воздух и под тем же давлением что и снаружи. Они «дышат», т.е. при нагревании часть воздуха расширяясь выходит их корпуса, при охлаждении обратно засасывается! Единственно что отделят внутренний воздух от внешнего это фильтры тончайшей очистки.
Производители начали делать герметичные жесткие диски, наполняя их гелием, что позволяет увеличить количество блинов в корпусе и соответственно емкость. На середину 2019 г. до 16 Тб в для систем хранения данных.
Видно, что внутренности у всех примерно одинаковы. Круглое, это и есть «блин» с данными. Он бывает из алюминия или из стекла. На него нанесено магнитное покрытие которое хранит все ваши данные, диск С, возможно D, E, операционную систему, всякие фотки, документы, фильмы, музыку и тд и тп. Далее видим коромысло с магнитными головками, которые эти данные читают и пишут. В левом нижнем углу магнитную систему для приведения этого коромысла в движение. Далее на первом диске в левом верхнем, на втором там же и чуть правее середины, на третьем справа от блина видим белые подушки, это внутренние фильтры через которые проходят потоки воздух при вращении блинов. Они предназначены для очистки внутреннего воздуха о возможного мусора образующегося при работе внутренних механизмов. Так же видно, что на серверных винтах есть абсорбционные подушки для поглощения влаги, на втором диске внизу справа на третьем внизу по середине.
Так же есть некоторые конструктивные особенности.
1) Различные размеры «блинов», т.к. скорость вращения на серверных винчестерах выше, то и центростремительная сила у них выше. Т.е. чем больше скорость и больше радиус диска тем больше возникает усилий на разрыв на его краях. Технологически дешевле сделать диски меньше, чем придумывать новые материалы и технологии, способные выдержать такие перегрузки. На меньший диск помещается соответственно и меньше данных.
2) В выключенном состоянии магнитные головки запаркованы по разному. В первом и втором диске они паркуются на «нулевой» дорожке которая ближе к центру, на третьем они паркуются за пределами блинов на специальной «парковке», где сами головки не соприкасаются ни с чем.
3) Вы этого не по фоткам не почувствуете, но третий серверный диск значительно тяжелее бытового. Это видно по более толстым стенкам корпуса, а его крышка толще и снабжена дополнительной стальной пластиной. Более толстый и тяжелый корпус лучше отводит тепло, образующееся во время работы двигателя, трения блинов об воздух, трения воздуха об стенки корпуса, и лучше поглощает вибрацию как самого диска так и передающуюся с корпуса сервера или дискового массива где может находится этот винчестер.
Кстати, скорость чтения и записи по всей поверхности блина различна, ближе к центру она ниже, а к внешней стороне выше. Это связано с тем что длинна окружности в центре меньше чем на краю, а значит и данных в ней помещается меньше.

Читать еще:  Жесткий диск для дома

ПЛАСТИНЫ В ЖЕСТКИХ ДИСКАХ.

Каждый жесткий диск содержит в себе один или более плоских дисков, которые хранят информацию пользователя. Они называются пластинами и состоят из двух компонентов. Прежде всего, это материал, из которого сделан сам диск. Кроме того, используется напыленный магнитный порошок, который запоминает информацию в виде импульсов. Жесткие диски получили свое название именно в силу использования в них «жестких» дисков (в отличие от флоппи-дисководов, где носитель можно гнуть, но при сгибании дискеты нет никакой уверенности в целостности данных на ней). Пластины бывают различных размеров. Именно они обычно определяют форм-фактор винчестера, но, как мы увидим позже, не всегда. Первые винчестеры, которые использовались на заре ПК, были выполнены в форм-факторе 5,25″. Сегодня большинство винчестеров имеют форм-фактор 3,5 дюйма. Если точно, то 5,25″ жесткий диск имел в себе пластины размером в 5,12″ , а 3,5″ жесткие диски имеют обычно пластины диаметром в 3,74″. Мобильные ПК используют винчестеры меньшего форм-фактора — как правило, 2,5 дюйма. Давайте рассмотрим вопрос, почему производители перешли от более больших, и как следствие, более емких винчестеров с 5,25 пластинами к 3,5 и меньшим. Вот несколько аргументов в пользу уменьшения пластин: 1. Увеличенная жесткость: более жесткие пластины лучше подготовлены к вибрациям и биениям, и как следствие, лучше подходит для более большой скорости вращения диска. 2. Легкость производства: однородность и плоскость пластины — это залог качества винчестера. У более маленьких дисков меньше брака при производстве. 3. Уменьшение массы: производители пытаются увеличить скорость двигателя жесткого диска. Более маленькие пластины легче разогнать, на это уйдет меньше времени и сам мотор можно сделать менее мощным. 4. Сохранение энергии: меньшие винчестеры потребляют меньше энергии. 5. Шум и выделяющееся тепло: как можно увидеть из вышесказанного, эти оба параметра уменьшаются. 6. Улучшеное время доступа: уменьшая размер пластин, мы уменьшаем расстояние, которое головке надо пролетать от начала до конца диска, при случайном доступе. Это делает процессы случайного чтения-записи более быстрыми. Тенденции к использованию более малых пластин в жестких дисках современных ПК и серверов наглядно показывает фирма Seagate. В своих 10000 об./мин. винчестерах она использует диски диаметром в 3 дюйма, а в 15000 об./мин. — 2,5 дюйма. При этом сами жесткие диски остаются в 3,5 форм-факторе. Жесткие диски могут имеют как минимум одну пластину. Однако зачастую внутри их гораздо больше. Стандартные винчестеры для ПК имеют, как правило, от одной до пяти пластин, а винчестеры для серверов — до десятка. Старые жесткие диски могут иметь их и больше десяти. В каждом винчестере, все пластины физически смонтированны на шпинделе. Он приводится в движение от выделенного мотора. Пластины разнесены друг от друга при помощи специальных разделительных колец. Вся эта система идеально отцентрированна. Каждая пластина имеет две поверхности, которые могут содержать данные. Над каждой из них находится головка чтения/записи. Обычно, используются обе стороны пластины для хранения данных, но не всегда. Некоторые старые жесткие диски имели систему выделенной серво-информации. Таким образом, одна поверхностей пластины содержала в себе специализированную информацию для позиционирования головок. Современным винчестерам не требуется такая технология, но, тем не менее, иногда используется не обе стороны диска в силу маркетинговых соображений, например, для создания моделей различной емкости. В следующей статье мы рассмотрим материалы, которые используются при производстве пластин.
Весь номер

Читать еще:  Жесткий диск иногда щелкает

ПЛАСТИНЫ В ЖЕСТКИХ ДИСКАХ.

Каждый жесткий диск содержит в себе один или более плоских дисков, которые хранят информацию пользователя. Они называются пластинами и состоят из двух компонентов. Прежде всего, это материал, из которого сделан сам диск. Кроме того, используется напыленный магнитный порошок, который запоминает информацию в виде импульсов. Жесткие диски получили свое название именно в силу использования в них «жестких» дисков (в отличие от флоппи-дисководов, где носитель можно гнуть, но при сгибании дискеты нет никакой уверенности в целостности данных на ней). Пластины бывают различных размеров. Именно они обычно определяют форм-фактор винчестера, но, как мы увидим позже, не всегда. Первые винчестеры, которые использовались на заре ПК, были выполнены в форм-факторе 5,25″. Сегодня большинство винчестеров имеют форм-фактор 3,5 дюйма. Если точно, то 5,25″ жесткий диск имел в себе пластины размером в 5,12″ , а 3,5″ жесткие диски имеют обычно пластины диаметром в 3,74″. Мобильные ПК используют винчестеры меньшего форм-фактора — как правило, 2,5 дюйма. Давайте рассмотрим вопрос, почему производители перешли от более больших, и как следствие, более емких винчестеров с 5,25 пластинами к 3,5 и меньшим. Вот несколько аргументов в пользу уменьшения пластин: 1. Увеличенная жесткость: более жесткие пластины лучше подготовлены к вибрациям и биениям, и как следствие, лучше подходит для более большой скорости вращения диска. 2. Легкость производства: однородность и плоскость пластины — это залог качества винчестера. У более маленьких дисков меньше брака при производстве. 3. Уменьшение массы: производители пытаются увеличить скорость двигателя жесткого диска. Более маленькие пластины легче разогнать, на это уйдет меньше времени и сам мотор можно сделать менее мощным. 4. Сохранение энергии: меньшие винчестеры потребляют меньше энергии. 5. Шум и выделяющееся тепло: как можно увидеть из вышесказанного, эти оба параметра уменьшаются. 6. Улучшеное время доступа: уменьшая размер пластин, мы уменьшаем расстояние, которое головке надо пролетать от начала до конца диска, при случайном доступе. Это делает процессы случайного чтения-записи более быстрыми. Тенденции к использованию более малых пластин в жестких дисках современных ПК и серверов наглядно показывает фирма Seagate. В своих 10000 об./мин. винчестерах она использует диски диаметром в 3 дюйма, а в 15000 об./мин. — 2,5 дюйма. При этом сами жесткие диски остаются в 3,5 форм-факторе. Жесткие диски могут имеют как минимум одну пластину. Однако зачастую внутри их гораздо больше. Стандартные винчестеры для ПК имеют, как правило, от одной до пяти пластин, а винчестеры для серверов — до десятка. Старые жесткие диски могут иметь их и больше десяти. В каждом винчестере, все пластины физически смонтированны на шпинделе. Он приводится в движение от выделенного мотора. Пластины разнесены друг от друга при помощи специальных разделительных колец. Вся эта система идеально отцентрированна. Каждая пластина имеет две поверхности, которые могут содержать данные. Над каждой из них находится головка чтения/записи. Обычно, используются обе стороны пластины для хранения данных, но не всегда. Некоторые старые жесткие диски имели систему выделенной серво-информации. Таким образом, одна поверхностей пластины содержала в себе специализированную информацию для позиционирования головок. Современным винчестерам не требуется такая технология, но, тем не менее, иногда используется не обе стороны диска в силу маркетинговых соображений, например, для создания моделей различной емкости. В следующей статье мы рассмотрим материалы, которые используются при производстве пластин.
Весь номер

Читать еще:  Как проверить новый жесткий диск

Жесткий диск: устройство и характеристики

Жёсткий диск (HDD) – энергонезависимое запоминающее устройство, назначение которого длительное хранение данных. Информация сохраняется на жестких носителях (дисках из специальных сплавов) имеющих ферромагнитное покрытие (двуокись хрома).

Устройство жесткого диска

Гермозона

Включает в себя: корпус из прочного сплава, диски с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок

Пакет рычагов из пружинистой стали с закрепленными головками на концах.

Пластины

Изготовлены из металлического сплава и покрыты напылением ферромагнетика (окислов железа, марганца и других металлов). Диски жёстко закреплены на шпинделе, который вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вблизи поверхности диска создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности диска.

Устройство позиционирования головок

Состоит из неподвижной пары сильных постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок.

Гермозона — заполняется очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливается тонкая металлическая или пластиковая мембрана. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а также при прогреве устройства во время работы. Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.


Блок электроники

Содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство, буферную память, интерфейсный блок (передача данных, подача питания) и блок цифровой обработки сигнала.

Блок управления представляет собой систему:

  • позиционирования головок;
  • управления приводом;
  • коммутации информационных потоков с различных головок;
  • управления работой всех остальных узлов — приёма и обработки сигналов с датчиков устройства:
    • одноосный акселерометр — используемый в качестве датчика удара,
    • трёхосный акселерометр — используемый в качестве датчика свободного падения,
    • датчик давления,
    • датчик угловых ускорений,
    • датчик температуры.

Блок постоянного запоминающего устройства хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию жесткого диска.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память).

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации).

Характеристики жесткого диска

Интерфейс — поддерживаемый стандарт обмена данными с накопителями информации: ATA (IDE, PATA), SATA.

Ёмкость — объём данных, которые может хранить жесткий диск (ГБ, ТБ).

Форм-фактор — физический размер диска с ферромагнитным покрытием: 3,5 или 2,5 дюйма.

Время доступа — время, за которое жесткий диск гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска (диапазон от 2,5 до 16 мс).

Скорость вращения шпинделя – параметр от которого зависит время доступа и средняя скорость передачи данных. Жесткие диски для ноутбуков имеют скорость вращения 4200, 5400 и 7200 оборотов в минуту, а для стационарных компьютеров 5400, 7200 и 10 000 об/мин.

Ввод-вывод — количество операций ввода-вывода в секунду. Обычно жесткий диск производит около 50 операций в секунду при произвольном доступе и около 100 при последовательном.

Потребление энергии — потребляемая мощность в Ваттах, важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума – шум в децибелах, который создает механика жесткого диска при его работе (вращение шпинделя, аэродинамика, позиционирование). Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже.

Ударостойкость — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам. Измеряется в единицах допустимой перегрузки (G) во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных – скорость чтения/записи при последовательном доступе (внутренняя зона диска — от 44,2 до 74,5 Мб/с, внешняя зона диска — от 60,0 до 111,4 Мб/с).

Объём буфера — промежуточная память (Мб), предназначенная для сглаживания разницы скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. Обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector