Что находится внутри жесткого диска
Как устроен жесткий диск компьютера (HDD)
Устройство жесткого диска компьютера
Так же важна роль силы трения, т.е. ее практически полного отсутствия, когда коромысло начинает считывать информацию, при этом смещаясь до 60 раз за секунду. Но постойте, где же здесь находится двигатель, что приводит в движение коромысло, да еще с такой скоростью? На самом деле его не видно, потому что это электромагнитная система, работающая на взаимодействии 2 сил природы: электричества и магнетизма. Такое взаимодействия позволяет разгонять коромысло до скоростей света, в прямом смысле.
Это мы говорили про компоненты, т.е. из чего состоит жесткий диск. Теперь давайте поговорим про хранение данных.
Как и в каком виде хранятся данные на жестком диске компьютера
Данные хранятся в узких дорожках на поверхности диска. При производстве, на диск наносится более 200 тысяч таких дорожек. Каждая из дорожек разделена на секторы.
Карты дорожек и секторов позволяют определить, куда записать или где считать информацию. Опять же вся информация о секторах и дорожках находится в памяти интегральной микросхемы, которая, в отличие от других компонентов жесткого диска, размещена не внутри корпуса, а снаружи и обычно снизу.
Принцип работы жесткого диска
Мы только что с вами рассмотрели устройство жесткого диска, каждый его компонент по отдельности. Теперь предлагаю связать все в некую систему, благодаря чему будет понятен сам принцип работы жесткого диска.
Как только обороты достигают нужного уровня, сервопривод (электромагнитный двигатель) приводит в движение коромысло, которое уже позиционируется в то место, куда нужно записать или откуда считать информацию. Этому как раз способствует интегральная микросхема, которая управляет всеми движениями коромысла.
Распространено мнение, этакий миф, что в моменты времени, когда диск «простаивает», т.е. с ним временно не осуществляется никаких операций чтения/записи, жесткие диски внутри перестают вращаться. Это действительно миф, ибо на самом деле, жесткие диски внутри корпуса вращаются постоянно, даже тогда, когда винчестер находится в энергосберегающем режиме и на него ничего не записывается.
Нашел интересное видео, про то, как работает жесткий диск в разных режимах
Как работает жесткий диск и основы диагностики на примере HDDScan
Содержание
Содержание
Низкая производительность компьютера не всегда исчисляется возрастом процессора или видеокарты. На мощность сборки могут влиять и другие комплектующие. Например, отзывчивость компьютера сильно зависит от качества дисков. Пусть в нем будет хоть дюжина ядер — если диск не может «прокормить» столько ртов, то комфортной работы в таких условиях не добиться. Эту проблему полностью решили с помощью твердотельных накопителей с высокими скоростями, но основной сегмент объемных накопителей все еще населяют старые добрые винчестеры. Их особенность такова, что со временем они начинают «сыпаться» и значительно снижают производительность. Чтобы отловить подлеца и вернуть свежесть рабочей лошадке, положимся на специальный софт. В нашем примере это утилита HDDScan. Заодно посмотрим, что она умеет делать с SSD.
Скорость работы диска прямо пропорционально влияет на производительность компьютера. Все потому, что на диске хранятся не только фотографии и музыка, но и тысячи мелких системных файлов, к которым бесконечно обращается процессор во время работы. Соответственно, чем быстрее он получает необходимые данные, тем счастливее пользователь.
Вообще, специфику доставки файлов с диска можно сравнить с работой курьера. Если дорога ровная, пустая и без пробок, то товар доберется до покупателя мгновенно. Когда курьер каждый раз попадает на красный сигнал светофора или просто физически не может ехать быстрее из-за ям и кочек, доставка пиццы или видеокарты затягивается.
Так и со скоростью работы диска: чем меньше препятствий найдется на пути к оперативной памяти и процессору, тем быстрее работает компьютер. Только вместо светофоров и дорог здесь свои нюансы, а такое примитивное сравнение помогает легко разобраться в том, как работают накопители, и для чего нужно проверять диски на битые секторы. Начнем с классики.
Как работает жесткий диск
Обойдем дебри радиоэлектроники стороной и поверхностно рассмотрим конструкцию жесткого диска. Обычный винчестер состоит из четырех основных деталей:
На пластинах содержится информация в виде намагниченных секторов. Каждый сектор может содержать от 512 байт данных. Он находится в связке с другими на треке. Треков у пластины тоже несколько, их количество зависит от плотности. Для чтения информации используются магнитные «головки», которые молниеносно двигаются по всей поверхности пластины и считывают сектор за сектором.
В идеальных условиях головка должна последовательно считывать каждый сектор в одном треке и плавно переезжать на следующий по мере чтения информации, как это происходит при проигрывании виниловых пластинок. Но дело в том, что информация на диске раскидана по всей поверхности, что значительно усложняет скорость доступа к определенным секторам.
Представим, что нужно собрать 100 яблок. В саду растет 100 деревьев и между ними расстояние 100 метров. Условие такое: один человек собирает яблоки только с одного дерева, другой собирает только по одному с каждого. Конечно, первый наберет нужное количество в несколько раз быстрее, потому что не будет затрачивать время на беготню между деревьями.
То же самое происходит и в жестком диске — только вместо людей там магнитные головки, вместо яблок — секторы, а за стометровку принят трек. Впрочем, работу диска лучше посмотреть вживую:
Так работает подвижная часть устройства, которая управляется материнской платой. На ней расположены основные элементы:
Система управления диском работает подобно настоящему компьютеру: чем мощнее процессор и больше оперативной памяти у диска, тем быстрее он обрабатывает данные с магнитных пластин. Соответственно, у таких устройств бывают сбои и проблемы аппаратного характера.
Как ломается жесткий диск
Бить нельзя ронять
А пластина в это время вращается со скоростью 7200 об/мин. После такого «касания» диск можно выкидывать:
Чтобы исключить случаи с «запилами» на пластинах, производители научили головки парковаться. Теперь считывающее устройство при отсутствии задания на чтение и запись отъезжает в безопасное место и не «нависает» над вращающимся диском. И тогда бей, пинай — диску все равно (шутка).
Количество включений и заклинивание шпинделя
На продолжительность безотказной работы диска также влияет количество раскручиваний шпинделя, который вращает магнитные пластины. При включении двигатель потребляет повышенные токи по сравнению с рабочим состоянием, поэтому драйвер, который управляет его скоростью, может запросто вылететь от перегрузки.
Это вряд ли грозит новому диску, но легко может подкосить пожилой накопитель. Поэтому для «послуживших» рекомендуют отключать функции энергосбережения и сна, чтобы не провоцировать технику повышенным потреблением.
Обратная сторона такого подхода — нагрев. Если не следить за рабочими температурами винчестера, можно довести его до ручки и перегреть. Из-за этого уменьшается тепловой зазор в движущихся частях двигателя и, как следствие, выдавливается смазка. Работа без масла и охлаждения приводит к заклиниванию шпинделя.
«Посыпался»
Диск рассыпается, конечно, не в прямом смысле, просто выходят из строя секторы с данными. Те, которые содержат по 512 байт информации и располагаются в треках. Причиной повреждения секторов может быть физическое воздействие на пластины — запилы от головок или попадание и растаскивание грязи по дискам. Также на целостность магнитной поверхности влияет температурный режим накопителя и просто количество часов наработки.
При считывании информации каждому сектору необходимо время, чтобы намагнититься или размагнититься. Свежие и шустрые секторы (блоки) делают это очень быстро, поэтому новый диск всегда работает заметно шустрее. Когда реакция блоков на изменения состояния снижается, то время, которое необходимо для полного считывания информации из сектора, увеличивается. А за ним снижается и скорость.
Модифицируем наш пример с яблоками. фрукты, висящие на нижних ветках, собирать легче и быстрее, а те, которые поспели на верхушке, достать тяжело. Соответственно, чем быстрее достает до яблока сборщик, тем быстрее наберется нужное количество. А тот, кто полезет за фруктом на вершину, будет тормозить весь процесс.
Если блоки не отвечают на запросы считывающих головок, их считают битыми или бэдами (сокращение от bad block — «плохой блок»). Такие блоки появляются на всех винчестерах без исключения и даже попадаются на новых дисках с завода. Это издержки технологии производства магнитных накопителей. Тем не менее, это и единственная частая поломка, которую можно найти самостоятельно в домашних условиях. Для этого существуют специальные утилиты, к одной из которых мы и обратимся за помощью.
Находим и устраняем BADы
Для поиска «плохишей» на поверхности магнитных пластин используется разный софт. Некоторые программы работают только в системе DOS, другие можно запустить в Windows. Одна из таких утилит HDDScan. Это очень простая программа и она заточена под быстрый прогон дисков и поиск битых секторов, чем мы и займемся. Для этого нам нужны добровольцы — это винчестер 3.5 для настольных компьютеров и старый ноутбучный 2.5 диск. Посмотрим, у кого из них завелись «плохиши».
S.M.A.R.T
При первом запуске программы необходимо выбрать, над каким устройством будем ставить эксперименты.
Затем можно перейти во вкладку SMART, чтобы узнать о состоянии диска, которое мониторится с помощью программы самотестирования в прошивке диска. Для этого щелкаем первую кнопку в программе и смотрим на вывод.
Зеленые точки — все классно. Желтые восклицательные знаки обращают внимание на недочеты в работе. Именно в этом диске система SMART говорит о превышении переназначенных секторов и множественных ошибках чтения информации. Коды ошибок — 005, 197 и 198.
Что такое переназначенный сектор — это область, которая выпала из магнитной пластины и была переназначена на дополнительное место, где для таких случаев производитель оставляет некоторое количество запасных секторов. Их запас ограничен, поэтому при исчерпании лимита диск ругается на превышение.
Так выглядит SMART исправного винчестера:
Тест поверхности диска
Отлавливать плохие блоки интересно, но очень долго. Причем длительность проверки поверхности будет зависеть от объема жесткого диска. Хорошо, что для тестов к нам в руки попали модели с небольшим объемом, а один диск — еще и битый до чертиков. Другими словами, то, что нужно для наглядного тестирования. Итак, выбираем нужный накопитель в программе и щелкаем по кнопке «Tests».
Программа предложит четыре варианта тестирования:
Для наших экспериментов достаточно Verify. Щелкаем и запасаемся терпением: спим, гуляем, работаем, играем.
Во время теста программа будет рисовать квадраты. Это блоки. Каждый заполняется определенным цветом исходя из скорости отклика: чем быстрее блок, тем меньше времени ему нужно на отклик. Время отзыва измеряется в миллисекундах и указывается справа в окне программы. Там же указано общее количество блоков. Этот диск исправен и блоки в нем довольно отзывчивые, основная часть из них работает быстрее 10 миллисекунд. Три — самые быстрые и еще три отзываются за 20 мс. Такой диск посыпаться не должен.
Теперь проверим другой накопитель, который был снят с ноутбука из-за низкой производительности. Включаем тот же тест:
Вот они, «плохиши». Буквально с самого запуска посыпались бэды. А еще кучка разноцветных блоков. Это самые ленивые точки на поверхности диска, которые очень долго реагируют на команды и скоро превратятся в Bads — блоки, которые вышли из строя полностью и являются фактически пробоинами на поверхности пластин.
Для сравнения, вот что показывает пятилетний SSD в этом же тесте:
Почти все блоки отвечают за 5 мс и меньше. Это не удивительно, ведь SSD-диски твердотельные и не имеют намагниченных пластин. Они менее склонны к деградации от физических воздействий и не реагируют на попадание грязи. Зато у них есть микросхемы памяти, которые непременно начнут терять «банки» после преодоления заводского лимита на перезапись. Для каких-то дисков это 100 терабайт, для каких-то — больше. Этот SSD сыпется из-за большого пробега:
Прочие возможности
Программа умеет показывать температуру накопителей. При тестировании винчестеры работают на износ и ощутимо нагреваются, поэтому необходимо обязательно следить за температурой и создавать хорошие условия для охлаждения дисков:
Поддержка этих функций зависит от накопителя, поэтому некоторые из них могут быть недоступны для регулировки.
Когда нужно подыскивать замену
Программа позволяет быстро проверить состояние накопителей, причем не только HDD, но и современных SSD. Это пока доступно не всем утилитам, а HDDScan в этом плане удобна и интуитивна. Тем более, что утилита запускается из под работающей системы и не требует создания загрузочного диска.
Очевидный вопрос читателя — как понять, что диск скоро начнет сыпаться и когда начинать поиск замены. Для этого ориентируемся на количество разноцветных блоков:
Видно, что диск еще не теряет секторы, но несколько цветных блоков портят картину и указывают на то, что поверхность пластин уже изнашивается. При интенсивном использовании этого накопителя красные и зеленые блоки превратятся в бэды. Эти блоки, между прочим, очень заметны в играх и проявляют себя как фризы или даже вылеты. Так диск начинает сыпаться. Крайне не рекомендуется хранить на нем важную информацию.
Поэтому стоит подумать о замене старого доброго винчестера на новый или переехать на современный твердотельный диск с высокой скоростью. К слову, последние все чаще становятся доступны даже для сборки бюджетных систем.
Устройство жёсткого диска
Как выглядит современный жёсткий диск (HDD) внутри? Как его разобрать на части? Как называются части и какие функции в общем механизме хранения информации выполняют? Ответы на эти и другие вопросы можно узнать здесь, ниже. Кроме того, мы покажем связь между русскоязычной и англоязычной терминологиями, описывающими компоненты жёстких дисков.
Для наглядности, разберём 3.5-дюймовый SATA диск. Это будет совершенно новый терабайтник Seagate ST31000333AS. Осмотрим нашего подопытного кролика.
Зелёная закреплённая винтами пластина с проступающим узором дорожек, разъёмами питания и SATA называется платой электроники или платой управления (Printed Circuit Board, PCB). Она выполняет функции электронного управления работой жёсткого диска. Её работу можно сравнить с укладкой в магнитные отпечатки цифровых данных и распознание обратно по первому требованию. Например, как прилежный писарь с текстами на бумаге. Чёрный алюминиевый корпус и его содержимое называется гермоблоком (Head and Disk Assembly, HDA). В среде специалистов принято называть его «банкой». Сам корпус без содержимого также называют гермоблоком (base).
Теперь снимем печатную плату (понадобиться отвертка «звёздочка» T-6) и изучим размещённые на ней компоненты.
Первым в глаза бросается большой чип, расположенный посередине – Система на кристалле (System On Chip, SOC). В ней можно выделить два крупных составляющих:
Чип памяти (memory chip) представляет собой обычную DDR SDRAM память. Объём памяти определяет размер кэша жёсткого диска. На этой печатной плате установлена память Samsung DDR объемом 32 Мб, что в теории даёт диску кэш в 32 Мб (и именно такой объём приводится в технических характеристиках жёсткого диска), но это не совсем верно. Дело в том, что память логически разделена на буферную память (кэш) и память прошивки (firmware). Процессору требуется некоторый объём памяти для загрузки модулей прошивки. Насколько известно, только производитель HGST указывают действительный объём кэша в описании технических характеристик; относительно остальных дисков, о реальном объёме кэша остаётся только гадать. В спецификации ATA составители не стали расширять ограничение, заложенное в ранних версиях, равное 16 мегабайт. Поэтому, программы не могут отобразить объем более максимального.
Следующий чип – контроллер управления шпиндельным двигателем и звуковой катушкой, перемещающий блок головок (Voice Coil Motor and Spindle Motor controller, VCM&SM controller). На жаргоне специалистов – это «крутилка». Кроме того, этот чип управляет вторичными источниками питания, расположенными на плате, от которых питается процессор и микросхема предусилителя-коммутатора (preamplifier, preamp), расположенная в гермоблоке. Это главный потребитель энергии на печатной плате. Он управляет вращением шпинделя и движением головок. Так же при отключении питания переключает останавливающийся двигатель в режим генерации и полученную энергию подает на звуковую катушку для плавной парковки магнитных головок. Ядро VCM-контроллера может работать даже при температуре в 100°C.
Часть программы управления (прошивки) диска хранится во флэш-памяти (на рисунке обозначено: Flash). При подаче питания на диск микроконтроллер загружает сначала маленькое boot-ПЗУ внутри себя, а дальше переписывает содержимое флэш-чипа в память и приступает к исполнению кода уже из ОЗУ. Без корректно загруженного кода, диск даже не пожелает запускать двигатель. Если на плате отсутствует флэш-чип, значит, он встроен в микроконтроллер. На современных дисках (где-то с 2004 года и новее, однако исключение составляют жёсткие диски Samsung и они же с наклейками от Seagate) flash-память содержит таблицы с кодами настроек механики и головок, которые уникальны для данного гермоблока и не подойдут к другому. Поэтому операция «перекинуть контроллер» всегда заканчивается либо тем, что диск «не определяется в BIOS», либо определяется заводским внутренним названием, но все равно доступ к данным не даёт. Для рассматриваемого диска Seagate 7200.11 утрата оригинального содержимого flash-памяти приводит к полной потере доступа к информации, так как подобрать или угадать настройки не получится (во всяком случае, автору такая методика не известна).
На youtube-канале R.Lab есть несколько примеров перестановки платы с перепайкой микросхемы c неисправной платы на исправную:
PC-3000 HDD Toshiba MK2555GSX PCB change
PC-3000 HDD Samsung HD103SJ PCB change
Датчик удара (shock sensor) реагирует на опасную для диска тряску и посылает сигнал об этом контроллеру VCM. Контроллер VCM немедленно паркует головки и может остановить вращение диска. Теоретически, такой механизм должен защищать диск от дополнительных повреждений, но на практике он не работает, так что не роняйте диски. Ещё при падении может заклинить шпиндельный двигатель, но об этом позже. На некоторых дисках датчик вибрации обладает повышенной чувствительностью, реагируя на малейшие механические колебания. Полученные с датчика данные позволяют контроллеру VCM корректировать движение головок. На таких дисках установлено, кроме основного, ещё два дополнительных датчика вибрации. На нашей плате дополнительные датчики не припаяны, но места под них есть — обозначены на рисунке как «Vibration sensor».
На плате имеется ещё одно защитное устройство – ограничитель переходного напряжения (Transient Voltage Suppression, TVS). Он защищает плату от скачков напряжения. При скачке напряжения TVS перегорает, создавая короткое замыкание на землю. На этой плате установлено два TVS, на 5 и 12 вольт.
Электроника для старых дисков была менее интегрированная, и каждая функция была разделена на одну и более микросхем.
Теперь рассмотрим гермоблок.
Под платой находятся контакты мотора и головок. Кроме того, на корпусе диска имеется маленькое, почти незаметное отверстие (breath hole). Оно служит для выравнивания давления. Многие считают, что внутри жёсткого диска находится вакуум. На самом деле это не так. Воздух нужен для аэродинамического взлета головок над поверхностью. Это отверстие позволяет диску выровнять давление внутри и снаружи гермозоны. С внутренней стороны это отверстие прикрыто фильтром (breath filter), который задерживает частицы пыли и влаги.
Теперь заглянем внутрь гермозоны. Снимем крышку диска.
Сама крышка не представляет собой ничего интересного. Это просто стальная пластина с резиновой прокладкой для защиты от пыли. Наконец, рассмотрим начинку гермозоны.
Информация хранится на дисках, называемых также «блинами», магнитными поверхностями или пластинами (platters). Данные записываются с двух сторон. Но иногда с одной из сторон головка не установлена, либо физически головка присутствует, но отключена на заводе. На фотографии вы видите верхнюю пластину, соответствующую головке с самым большим номером. Пластины изготавливаются из полированного алюминия или стекла и покрываются несколькими слоями различного состава, в том числе ферромагнитным веществом, на котором, собственно, и хранятся данные. Между пластинами, а также над верхней из них, мы видим специальные вставки, называемыми разделителями или сепараторами (dampers or separators). Они нужны для выравнивания потоков воздуха и снижения акустических шумов. Как правило, их изготавливают из алюминия или пластика. Алюминиевые разделители успешнее справляются с охлаждением воздуха внутри гермозоны. Ниже приведен пример модели прохождения потока воздуха внутри гермоблока.
Вид на пластины и сепараторы сбоку.
Головки чтения-записи (heads), устанавливаются на концах кронштейнов блока магнитных головок, или БМГ (Head Stack Assembly, HSA). Парковочная зона – это область, в которой должны находиться головки исправного диска, если шпиндель остановлен. У этого диска, парковочная зона расположена ближе к шпинделю, что видно на фотографии.
На некоторых накопителях, парковка производится на специальных пластиковых парковочных площадках, расположенных за пределами пластин.
В случае парковки головок внутри пластин для съёма блока магнитных головок нужен специальный инструмент, без него снять БМГ очень сложно без повреждения. Для внешней парковки можно вставить между головками пластиковые трубочки, подходящие по размеру, и вынуть блок. Хотя, и для этого случая так же есть съемники, но они более простой конструкции.
Жёсткий диск – механизм точного позиционирования, и для его нормальной работы требуется очень чистый воздух. В процессе использования внутри жёсткого диска могут образовываться микроскопические частицы металла и смазки. Для немедленной очистки воздуха внутри диска имеется циркуляционный фильтр (recirculation filter). Это высокотехнологичное устройство, которое постоянно собирает и задерживает мельчайшие частицы. Фильтр находится на пути потоков воздуха, создаваемых вращением пластин
Теперь снимем верхний магнит и посмотрим, что скрывается под ним.
Вот что можно там увидеть.
Ещё мы видим здесь катушку (voice coil), которая является частью блока магнитных головок. Катушка и магниты образуют привод БМГ (Voice Coil Motor, VCM). Привод и блок магнитных головок образуют позиционер (actuator) – устройство, которое перемещает головки.
Чёрная пластиковая деталь сложной формы называется фиксатором (actuator latch). Он бывает двух типов: магнитный и воздушный (air lock). Магнитный работает как простая магнитная защёлка. Высвобождение осуществляется подачей электрического импульса. Воздушная защёлка освобождает БМГ после того, как шпиндельный двигатель наберёт достаточное число оборотов, чтобы давление воздуха отодвинуло фиксатор с пути звуковой катушки. Фиксатор защищает головки от вылета головок в рабочую область. Если по какой-то причине фиксатор со своей функцией не справился (диск уронили или ударили во включенном состоянии), то головки прилипнут к поверхности. Для дисков 3.5“ последующее включение из-за большей мощности мотора просто оторвет головки. А вот у 2.5“ мощность мотора меньше и шансы восстановить данные, высвободив «из плена» родные головки, довольно высоки.
Теперь снимем блок магнитных головок.
Точность и плавность движения БМГ поддерживается прецизионным подшипником. Самая крупная деталь БМГ, изготовленная из алюминиевого сплава, обычно называется кронштейном или коромыслом (arm). На конце коромысла находятся головки на пружинной подвеске (Heads Gimbal Assembly, HGA). Обычно сами головки и коромысла поставляют разные производители. Гибкий кабель (Flexible Printed Circuit, FPC) идёт к контактной площадке, стыкующейся с платой управления.
Рассмотрим составляющие БМГ подробнее.
Катушка, соединенная с кабелем.
На следующей фотографии изображены контакты БМГ.
Прокладка (gasket) обеспечивает герметичность соединения. Таким образом, воздух может попасть внутрь блока с дисками и головками только через отверстие для выравнивания давления. У этого диска контакты покрыты тонким слоем золота для предотвращения окисления. А вот со стороны платы электроники окисление случается частенько, что приводит к неисправности HDD. Удалить окисление с контактов можно стирательной резинкой (eraser).
Это классическая конструкция коромысла.
Маленькие чёрные детали на концах пружинных подвесов называют слайдерами (sliders). Многие источники указывают, что слайдеры и головки – это одно и то же. На самом же деле слайдер помогает считывать и писать информацию, поднимая головку над поверхностью магнитных дисков. На современных жёстких дисках головки двигаются на расстоянии 5-10 нанометров от поверхности. Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр около 25000 нанометров. Если под слайдер попадёт какая-нибудь частица, это может привести к перегреву головок из-за трения и выходу их из строя, именно поэтому так важна чистота воздуха внутри гермозоны. Ещё попадание пыли может вызвать царапины. От них образуются новые пылинки, но уже магнитные, которые прилипают к магнитному диску и вызывают новые царапины. Это приводит к тому, что диск быстро покрывается царапинами или на жаргоне «запиливается». В таком состоянии ни тонкий магнитный слой, ни магнитные головки уже не работают, и жёсткий диск стучит (клик смерти).
Сами считывающие и записывающие элементы головки находятся на конце слайдера. Они так малы, что разглядеть их можно только в хороший микроскоп. Ниже приведен пример фотографии (справа) через микроскоп и схематическое изображение (слева) взаимного расположения пишущего и читающего элементов головки.
Рассмотрим поверхность слайдера поближе.
Как видите, поверхность слайдера не плоская, на ней имеются аэродинамические канавки. Они помогают стабилизировать высоту полёта слайдера. Воздух под слайдером образует воздушную подушку (Air Bearing Surface, ABS). Воздушная подушка поддерживает почти параллельный поверхности блина полёт слайдера.
Вот ещё одно изображение слайдера.
Здесь хорошо видны контакты головок.
Это ещё одна важная часть БМГ, которая пока не обсуждалась. Она называется предусилителем (preamplifier, preamp). Предусилитель – это чип, управляющий головками и усиливающий поступающий к ним или от них сигнал.
От предусилителя к головкам (справа) ведёт больше дорожек, чем к гермозоне (слева). Дело в том, что жёсткий диск не может одновременно работать более чем с одной головкой (парой пишущих и считывающих элементов). Жёсткий диск посылает сигналы на предусилитель, и он выбирает головку, к которой в данный момент обращается жёсткий диск.
Хватит о головках, давайте разбирать диск дальше. Снимем верхний сепаратор.
Вот как он выглядит.
На следующей фотографии вы видите гермозону со снятыми верхним разделителем и блоком головок.
Стал виден нижний магнит.
Теперь прижимное кольцо (platters clamp).
Это кольцо удерживает блок пластин вместе, не давая им двигаться друг относительно друга.
Блины нанизаны на шпиндель (spindle hub).
Теперь, когда блины ничто не удерживает, снимем верхний блин. Вот что находится под ним.
Теперь понятно, за счёт чего создается пространство для головок – между блинами находятся разделительные кольца (spacer rings). На фотографии виден второй блин и второй сепаратор.
Разделительное кольцо – высокоточная деталь, изготовленная из немагнитного сплава или полимеров. Снимем его.
Вытащим из диска все остальное, чтобы осмотреть дно гермоблока.
Так выглядит отверстие для выравнивания давления. Оно располагается прямо под воздушным фильтром. Рассмотрим фильтр внимательнее.
Так как поступающий снаружи воздух обязательно содержит пыль, фильтр имеет несколько слоёв. Он гораздо толще циркуляционного фильтра. Иногда он содержит частицы силикагеля для борьбы с влажностью воздуха. Однако, если жёсткий диск поместить в воду, то она наберется внутрь через фильтр! И это совсем не означает, что попавшая внутрь вода будет чистая. На магнитных поверхностях кристаллизуются соли и наждачка вместо пластин обеспечена.
Немного подробнее про шпиндельный двигатель. Схематически его конструкция показана на рисунке.
Внутри spindle hub закреплен постоянный магнит. Обмотки статора, меняя магнитное поле, заставляют ротор вращаться.
Моторы бывают двух видов, с шариковыми подшипниками и с гидродинамическими (Fluid Dynamic Bearing, FDB). Шариковые перестали использовать более 10 лет назад. Это связано с тем, что у них биение высокое. В гидродинамическом подшипнике биения намного ниже и работает он значительно тише. Но есть и пару минусов. Во-первых, он может заклинить. С шариковыми такого явления не происходило. Шариковые подшипники если и выходили из строя, то начинали громко шуметь, но информация хоть медленно, но читалась. Сейчас же, в случае клина подшипника, нужно при помощи специального инструмента снять все диски и установить их на исправный шпиндельный двигатель. Операция очень сложная и редко приводит к удачному восстановлению данных. Клин может возникнуть от резкого изменения положения за счет большого значения силы Кориолиса, действующей на ось и приводящей к ее сгибанию. Например, есть внешние 3.5” диски в коробочке. Стояла коробочка вертикально, задели, упала горизонтально. Казалось бы, не далеко улетел то?! А нет — клин двигателя, и никакой информации уже не достать.
Во-вторых, из гидродинамического подшипника может вытечь смазка (она там жидкая, ее довольно много, в отличие от смазки-геля, используемой шариковых), и попасть на магнитные пластины. Чтобы предотвратить попадание смазки на магнитные поверхности используют смазку с частицами, имеющими магнитные свойства и улавливающими их магнитные ловушки. Еще используют вокруг места возможной протечки абсорбционное кольцо. Вытеканию способствует перегрев диска, поэтому важно следить за температурным режимом эксплуатации.
Автор статьи Артём Рубцов.
Уточнение связи между русскоязычной и англоязычной терминологией выполнено Леонидом Воржевым.