Tooprogram.ru

Компьютерный справочник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Внутренности жесткого диска

Как устроен жесткий диск компьютера (HDD)

Приветствую всех читателей блога pc-information-guide.ru. Многих интересует вопрос — как устроен жесткий диск компьютера. Поэтому я решил посвятить этому сегодняшнюю статью.

Жесткий диск компьютера (HDD или винчестер) нужен для хранения информации после выключения компьютера, в отличие от ОЗУ (оперативной памяти) — которая хранит информацию до момента прекращения подачи питания (до выключения компьютера).

Жесткий диск, по-праву, можно назвать настоящим произведением искусства, только инженерным. Да-да, именно так. Настолько сложно там внутри все устроено. На данный момент во всем мире жесткий диск — это самое популярное устройство для хранения информации, он стоит в одном ряду с такими устройствами, как: флеш-память (флешки), SSD. Многие наслышаны о сложности устройства жесткого диска и недоумевают, как в нем помещается так много информации, а поэтому хотели бы узнать, как устроен или из чего состоит жесткий диск компьютера. Сегодня будет такая возможность).

Устройство жесткого диска компьютера

Жесткий диск состоит из пяти основных частей. И первая из них — интегральная схема, которая синхронизирует работу диска с компьютером и управляет всеми процессами.

Вторая часть — электромотор (шпиндель), заставляет вращаться диск со скоростью примерно 7200 об/мин, а интегральная схема поддерживает скорость вращения постоянной.

А теперь третья, наверное самая важная часть — коромысло, которое может как записывать, так и считывать информацию. Конец коромысла обычно разделен, для того чтобы можно было работать сразу с несколькими дисками. Однако головка коромысла никогда не соприкасается с дисками. Существует зазор между поверхностью диска и головкой, размер этого зазора примерно в пять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса!

Но давайте все же посмотрим, что случится, если зазор исчезнет и головка коромысла соприкоснется с поверхностью вращающегося диска. Мы все еще со школы помним, что F=m*a (второй закон Ньютона, по-моему), из которого следует, что предмет с небольшой массой и огромным ускорением — становится невероятно тяжелым. Учитывая огромную скорость вращения самого диска, вес головки коромысла становится весьма и весьма ощутимым. Естественно, что повреждение диска в таком случае неизбежно. Кстати, вот что случилось с диском, у которого этот зазор по каким то причинам исчез:

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.

Четвертая часть — сам жесткий диск, это то, куда записывается и откуда считывается информация, кстати их может быть несколько.

Ну и пятая, завершающая часть конструкции жесткого диска — это конечно же корпус, в который устанавливаются все остальные компоненты. Материалы применяются следующие: почти весь корпус выполнен из пластмассы, но верхняя крышка всегда металлическая. Корпус в собранном виде нередко называют «гермозоной». Бытует мнение, что внутри гермозоны нету воздуха, а точнее, что там — вакуум. Мнение это опирается на тот факт, что при таких высоких скоростях вращения диска, даже пылинка, попавшая внутрь, может натворить много нехорошего. И это почти верно, разве что вакуума там никакого нету — а есть очищенный, осушенный воздух или нейтральный газ — азот например. Хотя, возможно в более ранних версиях жестких дисков, вместо того, чтобы очищать воздух — его просто откачивали.

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.

Сама поверхность диска — гладкая и блестящая, но это только на первый взгляд. При более близком рассмотрении структура поверхности оказывается сложнее. Дело в том, что диск изготавливается из металлического сплава, покрытого ферромагнитным слоем. Этот слой как раз и делает всю работу. Ферромагнитный слой запоминает всю информацию, как? Очень просто. Головка коромысла намагничивает микроскопическую область на пленке (ферромагнитном слое), устанавливая магнитный момент такой ячейки в одно из состояний: о или 1. Каждый такой ноль и единица называются битами. Таким образом, любая информация, записанная на жестком диске, по-факту представляет собой определенную последовательность и определенное количество нулей и единиц. Например, фотография хорошего качества занимает около 29 миллионов таких ячеек, и разбросана по 12 различным секторам. Да, звучит впечатляюще, однако в действительности — такое огромное количество битов занимает очень маленький участок на поверхности диска. Каждый квадратный сантиметр поверхности жесткого диска включает в себя несколько десятков миллиардов битов.

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.

Итак, принцип, по которому работает жесткий диск следующий: когда жесткий диск включается в работу — это значит либо на него осуществляется запись, либо с него идет чтение информации, или с него загружается ОС, электромотор (шпиндель) начинает набирать обороты, а поскольку жесткие диски закреплены на самом шпинделе, соответственно они вместе с ним тоже начинают вращаться. И пока обороты диска(ов) не достигли того уровня, чтобы между головкой коромысла и диском образовалась воздушная подушка, коромысло во избежание повреждений находится в специальной «парковочной зоне». Вот как это выглядит.

Читать еще:  Как логически разделить жесткий диск

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.

Ну вот мы и рассмотрели с вами устройство жесткого диска компьютера во всех подробностях. Конечно же, в рамках одной статьи, нельзя рассказать обо всем, что касается жестких дисков. Например в этой статье не было сказано про интерфейсы жесткого диска — это большая тема, я решил написать про это отдельную статью.

Нашел интересное видео, про то, как работает жесткий диск в разных режимах

Всем спасибо за внимание, если вы еще не подписаны на обновления этого сайта — очень рекомендую это сделать, дабы не пропустить интересные и полезные материалы. До встречи на страницах блога!

Устройство и принцип работы жесткого диска

Многих пользователей интересует устройство жесткого диска. И неспроста, ведь на сегодняшний день самым распространенным накопителем информации на компьютере является HDD. Далее будут разобраны принципы его работы и структура.

Механика и электроника


Винчестер по своей сути напоминает проигрыватель на пластинках. В нем также содержатся пластинки и считывающие головки. Однако устройство HDD сложнее. Если мы разберем жесткий диск, то увидим, что в основном пластины металлические и покрыты магнитным слоем. Именно на него производится запись данных. В зависимости от объема винчестера пластин от 4 до 9. Они крепятся на валу, который называется «шпиндель» и имеет высокую скорость вращения от 3600 до 10000 оборотов/мин для изделий массового потребления.

Рядом с блоком пластин находится блок считывающих головок. Количество головок определяется количеством магнитных дисков, а именно по одной на каждую поверхность диска. В отличие от проигрывателя на жестких дисках головка не касается поверхности пластин, а зависает над ней. Это позволяет исключить механический износ. Поскольку пластины имеют высокую скорость вращения, а головки должны находиться на крайне малом постоянном расстоянии над ними, очень важно, чтобы во внутрь корпуса ничего не смогло попасть. Ведь малейшая пылинка может нанести физические повреждения. Именно поэтому механическую часть герметично закрывают кожухом, а электронную выносят на наружу.

Некоторые пользователи интересуются тем, как разобрать жесткий диск. Нужно понимать, что разбор рабочего накопителя предусматривает нарушение его герметичности. А это, в свою очередь, приведет его в негодность. Поэтому не стоит этого делать, если вы не готовы потерять все данные на носителе информации. Если у вас нет острой необходимости открывать накопитель, а всего лишь мучает любопытство, из чего состоит жесткий диск, вы можете посмотреть фото разобранного HDD.

Считывающие головки в нерабочем состоянии находятся рядом с блоком пластин. Еще это называется «парковочное положение». Специальное устройство выносит головки в рабочую зону только тогда, когда диск разогнался до необходимой скорости. Все они перемещаются вместе, а не каждая отдельно. Это позволяет иметь быстрый доступ ко всем данным.

Электронная плата, или контроллер, как правило, крепится снизу винчестера. Ее ничего не защищает, и от этого она достаточно уязвима для механических и термических повреждений. Именно она осуществляет управление механикой. Винчестер от ноутбука отличается от стандартного 3,5-дюймового только размером. Принцип работы жесткого диска точно такой же. Отличаться они могут только количеством магнитных блинов и емкостью накопителя.

Как можно проследить, устройство жесткого диска подвержено ударам, встряскам, царапинам, значительным изменениям температур и скачкам напряжения. А это делает его не совсем надежным носителем информации. Именно из-за этого жесткий диск на ноутбуке выходит из строя чаще, чем на стационарном ПК. Ведь портативные устройства постоянно подвергают встряскам, порой падениям, выносят на холод или ставят на солнце. А это, в свою очередь, негативно сказывается на винчестере.

Чтобы продлить срок работы HDD, не подвергайте его падениям и ударам, следите за тем, чтобы была достаточная вентиляция корпуса, любые манипуляции с диском производите только при отключенном питании. Эти недостатки привели к появлению нового типа винчестеров SSD. Постепенно они теснят HDD, когда-то выглядевших великолепными носителями.

Рассмотрим далее разбираемый нами тип накопителя.

Логическое устройство


Мы узнали, как выглядит жесткий диск внутри. Теперь будем разбирать его логическое структурирование. Данные пишутся на жесткий диск компьютера на дорожки, которые делятся на определенные сектора. Объем каждого сектора составляет 512 байт. Последовательные сектора объединяются в кластер.

При установке нового HDD нужно произвести форматирование, иначе компьютер попросту не увидит свободное место на накопителе. Форматирование бывает физическое и логическое. Первое подразумевает разбивку диска на сектора. Некоторые из них могут определиться как «плохие», то есть непригодные к записи данных. В большинстве случаев накопитель уже имеет такое форматирование перед продажей.

Логическое форматирование подразумевает создание логического раздела жесткого диска. Это позволяет значительно упростить и оптимизировать работу с информацией. Под логический раздел (или, как еще называют, «логический диск») отводится определенная область накопителя. С ней можно работать как с отдельным винчестером. Чтобы понять, как работает жесткий диск со своими разделами, достаточно визуально разделить винчестер на 2-4 части в зависимости от количества логических томов. К каждому тому можно применить свою систему форматирования: FAT32, NTFS или exFAT.

Читать еще:  Как отформатировать системный жесткий диск

Технические данные


Друг от друга HDD отличаются по таким данным:

  • объемом;
  • скоростью вращения шпинделя;
  • интерфейсом.

На сегодняшний день средний объем винчестера 500-1000 Гб. Он определяет количество информации, которое вы можете записать на носитель. От скорости вращения шпинделя будет зависеть, как быстро вы сможете иметь доступ к данным, то есть чтение и запись информации. Самым распространенным интерфейсом является SATA, который пришел на смену уже морально устаревшему и медленному IDE. Друг от друга они отличаются пропускной способностью и типом разъема подключения к материнской плате. Отметим, что диск современного ноутбука может иметь только интерфейс SATA или SATA2.

В данной статье было рассмотрено, как устроен жесткий диск, его принципы работы, техданные и логическая структура.

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:  Запись на жесткий диск

Внутренности жесткого диска

Как устроен переносной жесткий диск

Главная » Блог » Про диски » Как устроен переносной жесткий диск

Как устроен переносной жесткий диск

Как устроен переносной жесткий диск на примере WD Elements Ultra.

Мы не будем касаться технических особенностей устройства переносных дисков. Эту информацию можно отыскать на специализированных ресурсах в сети. Мы рассмотрим те особенности устройства съемного диска, которые необходимо знать пользователю, и пренебрежение которыми является основной причиной потери данных, и обращения к нам для восстановления этих данных.

Открываем коробку и извлекаем оттуда жесткий диск. Раньше переносной жесткий диск представлял собой стандартный SATA мобильный жесткий диск форм-фактора 2.5” дюйма с USB переходником. Сейчас это всё тот же 2.5 дюймовый накопитель, но плата электроники жесткого диска уже содержит USB мост (читай переходник) и USB разъем.

Современный жесткий диск состоит из двух основных частей. Это герметичный корпус с магнитными дисками и головками — его принято называть «гермоблок». И плата электроники, часто называемая контроллер, которая управляет всем этим хозяйством.

Что за магия внутри переносного диска?

Немного подробнее остановимся на гермоблоке. Он потому и называется гермоблоком, что он герметичный. Герметичность корпуса жесткого диска необходима для того, чтобы туда не попала пыль и мелкие частицы из окружающей среды. Внутри этого диска обычный атмосферный воздух, только очень чистый.

Правда, на сегодняшний день появились жесткие диски большой плотности, которые наполнены гелием. Это современные диски объемом от 6 терабайт.

Магнитные головки парят над поверхностями вращающихся дисков на расстоянии 5-10 нанометров на воздушной подушке. Электромагнитная катушка приводит в движение кронштейн с блоками магнитных головок, и таким образом производится позиционирование головок в нужное место диска.

Когда диск не работает, головки находятся на специальном устройстве парковки за пределами дисков. Дело в том, что поверхность дисков настолько гладкая, что головки мгновенно намертво прилипают к поверхностям, если находятся над ними, а диски не вращаются.

Сухая статистика

Если жесткий диск переносной, то в 95% случаев причиной обращения в ремонт является то, что он получил удар или его уронили. Это подтверждает наша 15-ти летняя статистика.

А это значит, что головки жесткого диска вылетают с парковочной гребенки и прилипают к поверхности дисков. Либо царапают вращающиеся диски, повреждая магнитную поверхность, повреждаясь сами.

Примерно в половине подобных случаев, диски самостоятельно вскрывают в бытовых условиях, что-то там смотрят, включают, выключают, двигают, шевелят, пачкают диски и лишь, затем думают о поиске центра восстановления информации.

Зачем? Чтобы заплатить за восстановление информации в 2-3 раза больше.

Или потерять информацию навсегда

Как правильно обращаться с переносным диском, если вам дорога информация.

  • Не стукайте и не роняйте переносной диск.
  • Если вы уронили переносной диск – не включайте его. Неизвестно в каком состоянии его головки.
  • Если вы включили его после удара, а он издает непривычные звуки: скрипит, шумит, клацает, шкрябает – немедленно выключайте его.
  • Не перемещайте переносной диск в процессе работы.
  • Используйте только толстый качественный или только оригинальный usb кабель от внешнего диска.
  • Не используйте usb кабель от мобильного телефона.
  • Не эксплуатируйте переносной жесткий диск с поврежденным usb кабелем.
  • Не эксплуатируйте переносной жесткий диск с поврежденным usb разъемом.
  • Не позволяйте предпринимать неквалифицированные попытки ремонта переносного жесткого диска.

Если нужно сберечь данные — сразу ищите квалифицированных специалистов с хорошей репутацией.

БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ

+7 863 221-87-87

ОБРАЩЕНИЕ В СЕРВИС

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Поиск
Свежие записи
Свежие комментарии
  • Почему тормозит ноутбук и что с этим делать | СЦ Олимп-Сервис к записи Ремонт системы охлаждения ноутбука
  • Почему тормозит ноутбук и что с этим делать | СЦ Олимп-Сервис к записи ПОЧИСТИТЬ НОУТБУК ОТ ПЫЛИ
  • Проблемы флешек | СЦ Олимп-Сервис к записи Устройство флешки и карты памяти
  • Administrator к записи Устройство флешки и карты памяти
  • Ремонт залитого ноутбука | СЦ Олимп-Сервис к записи Ремонт залитого ноутбука
Рубрики
  • Акции (4)
    • Скидки (3)
  • Новости (35)
  • Про восстановление (4)
  • Про диски (2)
  • Про ноутбуки (12)
  • Про софт (2)
  • Про флешки (4)
  • Статьи (19)
МЕТКИ
ОТЗЫВЫ КЛИЕНТОВ

Восстановление данных RAID массива

Ну что ж, рано или поздно это может случится с каждым. Вот и у нашей фирмы так получилось, что по регламенту копирование баз не успело отработать и сервер умер, а точнее материнка. Бэкапы есть, а точнее все, кроме последнего дня. Компания большая и занимается производством. Нужно было срочно восстанавливать базы с дисков RAID10. Поиск фирм, занимающихся восстановление именно RAID, можно пересчитать по пальцам одной руки. И то, в крупных городах. Вот и в нашем регионе, таких не нашлось. Одна сеть компьютерных магазинов (Ставропольский край) якобы берется, но когда привез 8 дисков SAS к ним, постояли, посмотрели на диски как на пустое место, собрали совещание с другими филиалами в итоге сказали не сможем сделать и оказывается у них даже оборудования специализированного нет. В итоге нашел данную фирму в Ростове. По времени все заняло с момента открытия сервиса и в 16 часов я уже уехал с восстановленной информацией. Т.к. баз было очень много на дисках. Рассказали как будет проходить работа, по завершению все проверили. Хочу выразить огромную благодарность всему коллективу за профессионализм и особенно руководителю компании прежде всего за человеческое отношение. Спасибо Вам. Денис.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector