Магнитный угольник из жёстких дисков (HDD)

Ремонт и замена блока магнитных головок жесткого диска

Магнитный угольник из жёстких дисков (HDD)

Самой частой физической неисправностью современных жестких дисков является выход из строя блока магнитных головок (неисправность БМГ).

Причиной может быть падение диска, удар по нему, тряска при работе (это касается ноутбуков или внешних дисков), скачок напряжения (может перегореть коммутатор предусилителя – тончайшая электроника, часть блока головок).

Иногда неисправность БМГ может быть следствием некорректного вмешательства в устройство диска. Например, непрофессиональных попыток восстановления при менее серьезных проблемах. Предшественником этой неисправности могут быть как неисправность контроллера (внешней платы электроники), так и битые сектора или залипание головок.

Варианты проблем: неисправность или некорректная работа

Современные диски имеют от одной до четырнадцати рабочих поверхностей пластин, следовательно, и в блоке головок их может быть до четырнадцати штук. Неисправность блока головок HDD, как правило, требует его замены. Если не работают лишь некоторые из головок, проблему обычно диагностируют как некорректную работу механики.

Симптомы неисправного блока головок

При подключении питания вместе со звуком вращения можно услышать характерный ритмичный стук. В некоторых случаях за этим может следовать остановка двигателя.

Иногда стука может и не быть, но и звука выходящих в готовность головок при этом  тоже не слышно. Диск ведет себя так, как будто у него их вообще нет.

Во всех этих случаях компьютер не видит жесткий диск, он не определяется в BIOS и, конечно, не работает.

При некорректной работе механики диск  может определиться в BIOS и даже отобразить данные.

Иногда ситуация почти полностью повторяет проблему нечитаемых секторов  и непрофессионал не может понять, почему данные частично “битые”, не копируются или частично отсутствуют при внешне работающем диске. Все может прояснить тест поверхности.

Отличие от бэд-блоков будет в том, что поверхность на таком диске не читается целыми областями от десятков до сотен мегабайт, а не одиночными секторами.

Важно!

Процедура тестирования поверхности диска при указанных  неисправностях крайне вредна для данных, так как ухудшает состояние диска. Поэтому вне лаборатории нет смысла в более глубокой диагностике – в обоих случаях следует обращаться к специалистам.

Как нужно восстанавливать данные

Если неисправен блок магнитных головок, то для восстановления данных его нужно заменить на исправный, взятый с точно такого же “донорского” диска.

Все работы должны проводиться в специальных условиях – в ламинарном боксе, который гарантирует при вскрытии защиту гермозоны от пыли, с использованием устройств для съема головок.

Любое неловкое движение, неправильное извлечение или некорректная установка блока головок приведет к немедленному запилам на поверхности пластин и безвозвратной потере данных.

При некорректной работе механики

Посредством комплекса PC-3000Express+DataExtractorпосле корректного “старта” диска и “отключения” проблемных головок – специалист считает все содержимое  поверхностей, которое можно получить исправными “родными” головками диска. В зависимости от конкретной модели диска это могут быть участки от десятков до сотен мегабайт, располагающихся подряд.

Общий процент считанного пространства будет зависеть от того, сколько всего работающих поверхностей у этого диска и сколько из них было считано. Может быть восстановлена значительная часть фотоархива или пользовательских данных: документы MS-Office, чертежи, проекты, небольшие архивы.

Скорей всего, будут повреждены или совсем не восстановятся крупные файлы, такие как большие базы данных, видео, виртуальные машины, шифрованные контейнеры, наборы связанных таблиц, например, 1С 7-й версии.

Если результат, полученный на этом этапе, не устраивает, то для его улучшения (как и при неисправности БМГ) необходимо пройти следующие два этапа – замена блока магнитных головок и считывание недостающих рабочих поверхностей пластин.

Если БМГ неисправен

  1. Его заменяют на исправный в условиях, описанных выше. При этом специалист должен произвести процедуру так называемого “приживления” головок и в результате получить доступ к служебной микропрограмме диска.

    При необходимости произвести целый комплекс мер для “старта” диска и получения доступа к его пользовательской зоне.

  2. Производят чтение содержимого пользовательской зоны посредством DataExtractor, подбирая оптимальный режим.

    Диск с “неродными” головками требует особого подхода и специальных средств для чтения. Именно это и обеспечивает профессиональное использование программно-аппаратного комплекса.
    К сожалению, этот этап работ может занимать непредсказуемо долгое время.

    В таких случаях исполнителям, как и заказчикам, остается только запастись терпением. Повлиять на скорость выполнения работ может точное знание приоритетов – путей к самым ценным данным, ради которых затевалось восстановление.

Комбинированные проблемы

  • БМГ может выйти из строя одновременно с внешней платой электроники
  • Неисправность БМГ может быть следствием большого количества нечитаемых секторов, и наоборот
  • Плохая “приживаемость” донорских головок может стать причиной нечитаемых секторов
  • Головки могут быть повреждены при их залипании вследствие удара или в результате некорректного устранения этой проблемы
  • Неисправность головок очень часто приводит к повреждению поверхности пластин (запилам)

PC-3000Express+DataExtractor можно сравнить с необходимым периодом реабилитации – нахождения под системой жизнеобеспечения. Конечно, и на этом этапе важны и оснащение реанимации, и профессионализм персонала.

Никогда не пробуйте проводить хирургические операции на жестких дисках в домашних условиях, не обладая соответствующим опытом.

Источник: https://www.datarc.ru/articles/hdd/zamena-bloka-magnitnyh-golovok.html

Накопители на жестких магнитных дисках, называемые просто жесткими дисками или винчестерами, являются одними из важнейших компьютерных комплектующих

Магнитный угольник из жёстких дисков (HDD)

Евгений Рудометов

http://www.rudometov.com

Развивая линейку моделей жестких дисков Barracuda, компания Seagate выпустила 3,5-дюймовое устройство с традиционным интерфейсом Parallel ATA и емкостью 400 Гбайт. Новая модель обладает не только высокой емкостью, но и высокой производительностью

В процессе эволюции компьютерных технологий менялись не только архитектура и дизайн систем, постепенно изменялись сами критерии оценки потребительской полезности систем. Все большое значение стали играть функциональные возможности, связанные с обработкой информации разного типа. В настоящее же время, прежде всего, это касается обработки мультимедийного контента.  

Однако возможности компьютерных систем в значительной степени определяются, как известно, входящими в их состав комплектующих.

Отдавая должное всем компьютерным элементам, необходимо отметить, что не последнюю роль среди них играют накопители на жестких магнитных дисках. Кстати, данные накопители часто называют просто жесткими дисками (HDD) или винчестерами.

Эти устройства являются одними из важнейших комплектующих, составляющими основу современных компьютерных систем, не только чисто вычислительных, но и мультимедийных.

Кстати, в свое время академик Андрей Петрович Ершов, один из основателей современной информатики, назвал изобретение накопителей на жестких магнитных дисках выдающимся достижением, более революционным, чем, например, создание процессора.

К слову сказать, в те времена, к которым относится данная мысль, информационная емкость накопителей исчислялась единицами мегабайт. С тех пор этот показатель увеличился в сто тысяч раз (подумать только, современный HDD по информационной емкости эквивалентен почти ста тысячам винчестеров двадцатилетней давности.

Это же целый вагон устройств, для питания которых потребовалась бы электростанция!).

Накопители на жестких магнитных дисках предназначены для записи, чтения и энергонезависимого хранения информации, объемы которой увеличиваются из года в год. Данный стремительный рост является мощным стимулом для совершенствования архитектуры этих важнейших комплектующих. При этом совершенствование направлено на рост их емкости, производительности и надежности работы.

Оценивая возможности данных устройств хранения информации, необходимо напомнить, что каждый из накопителей на жестких магнитных дисках состоит из четырех основных элементов, которые вносят свой вклад в технические и эксплуатационные характеристики.

Этими элементами являются: магнитный носитель информации, представленный магнитными дисками (от одного до пяти), магнитные головки чтения/записи, позиционер (актуатор), устанавливающий головку на нужную дорожку и встроенный контроллер на специализированных микросхемах, обеспечивающий управление и передачу данных.

Производительность накопителей на жестких дисках определяется рядом параметров, важнейшими из которых являются плотность записи, время доступа к данным, размер кэш-памяти.

Кроме того, на производительность влияют алгоритмы управления элементами накопителя, а также используемые внутренние и внешние интерфейсы передачи данных.

Каждый из перечисленных составляющих вносит свой вклад в производительную работу накопителя на жестких магнитных дисках.

Время доступа к данным состоит из времени позиционирования головки на нужную дорожку и времени ожидания (latency) нужного сектора под головкой.

Очевидно, что время ожидания зависит от скорости вращения магнитных дисков, а темп передачи данных на другие подсистемы компьютера зависит от внешнего интерфейса.

Кроме того, темп зависит от скорости внутренней передачи информации, зависящей не в последнюю очередь от плотности записи.

Рассматривая средства внешней передачи информации, необходимо отметить, что традиционно наибольшее распространение нашли модели с параллельным интерфейсом ATA — Parallel ATA  (PATA, он же IDE, EIDE, ATAPI).

Скорость передачи данных постоянно увеличивалась и достигла значения 100 Мбайт/с и даже более.

И хотя скорость считывания информации с магнитных дисков, как правило, не достигает даже значения 100 Мбайт/с, активно анонсируются модели с PATA- интерфейсом 133 Мбайт/с.

Увеличение плотности записи позволяет наращивать емкость и скорость передачи данных при одной и той же скорости вращения дисков. При этом в последние лет десять емкость жестких дисков с поразительным постоянством удваивалась каждые 9-12 месяцев.

Оценивая данные темпы роста, необходимо отметить, что в последние два-три года темп наращивания емкости несколько уменьшился, что свидетельствует о достижении некоторого предела для существующих технологий записи/чтения информации. Но, несмотря на это производители продолжают выпускать все более совершенные устройства, наращивая их информационную емкость и меняя критерии оптимальности.

Действительно, оптимальными для настольных компьютеров до последнего времени являлись модели накопителей на жестких трехдюймовых магнитных дисках со скоростью вращения дисков 7200 об/мин, встроенной кэш-памятью 2 Мбайт и емкостью 100‑120 Гбайт. Какое-то время такие устройства считались вполне достаточными для хранения программ и данных разного типа.

Однако компания Seagate Technology, которая является одним из крупнейших производителей накопителей на жестких магнитных дисках, недавно объявила о начале поставок в Россию первого в мире дискового накопителя с плотностью записи 100 Гбайт на одну 3,5-дюймовую пластину. Это стало возможным благодаря применению самых передовых технологий в области записывающих головок и магнитных носителей. Верхняя модель накопителя Seagate, входящая в состав линейки, получившей наименование Barracuda 7200.7, способна хранить 200 Гбайт информации при наличии всего двух пластин. Данная модель с интерфейсом PATA и емкостью 200 Гбайт снабжена кэш-буфером объемом 8 Мбайт. Как признание бесспорных достоинств данной модели, многие эксперты предсказывали ей высокий уровень  популярности среди пользователей.  

Seagate Barracuda 7200.8

Несмотря на сравнительно высокую производительность старшей модели линейки Barracuda 7200.7, компания Seagate не остановилась на достигнутом и недавно объявила о новой модификации линейки Barracuda, получившей наименование Seagate Barracuda 7200.8.

Среди накопителей с интерфейсом PATA старшей моделью Seagate Barracuda 7200.8  является модель с информационной емкостью 400 Гбайт и встроенной кэш-памятью объемом 8 Мбайт (Рис. 1 – Рис. 3). 

Фото 1. Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate Barracuda 7200.8 с информационным объемом 400 Гбайт, интерфейсом PATA, кэш-буфером объемом 8 Мбайт

Фото  2.Встроенный контроллер PATA  модели Seagate Barracuda 7200.8 емкостью 400 Гбайт

Фото  2. Маркировка 400 Гбайт модели Seagate Barracuda 7200.8 с интерфейсом PATA

Помимо этой модели, в популярной линейке накопителей Barracuda 7200.8 имеются PATA варианты емкостью 300 и 250 Гбайт.

На все накопители данной линейки согласно технической документации распространяется пятилетняя гарантия производителя, что косвенно свидетельствует о высокой надежности данных устройств.

Дисковые накопители семейства Barracuda 7200.8 отличаются высокой производительностью и являются самыми надежными в отрасли, выдерживая, кстати, как и их предшественники Barracuda 7200.7, нагрузки до 350 G в нерабочем состоянии.

Здесь необходимо добавить, что они к тому же являются еще и одними из самых тихих накопителей форм-фактора 3,5 дюйма, созданных на основе жестких магнитных дисков.

Действительно, в технической документации в качестве акустических параметров приведено значение 2,5 белл.

Высокие параметры производительности, емкости, надежности и бесшумности достигаются, как утверждают создатели, благодаря применению целого набора фирменных технологий.

Высокой производительности данной модели накопителя способствует значительная скорость вращения шпинделя двигателя, которая составляет 7200 оборотов в минуту, а также кэш-память объемом 8 Мбайт и оптимизированные алгоритмы управления механическими и электронными элементами накопителя.

Что же касается конкретных значений производительности в распространенных прикладных задачах, то их можно получить только в процессе тестирования. При этом в качестве эталона можно взять старшего представителя предшествующей линейки Barracuda 7200.7 — модель 200 Гбайт, что и было выполнено.

Ниже приведены результаты проведенного тестирования накопителя Seagate Barracuda 7200.8 емкостью 400 Гбайт и сравнения его с моделью Barracuda 7200.7 емкостью 200 Гбайт (Таблица 1,  Таблица 2, Рис. 4, Рис.5). Остается отметить, что выбранная эталонная модель отличается сравнительно высокой производительностью, что создает определенные проблемы для лидерства новой модели.

Тестирование Seagate Barracuda 7200.8 400 Гбайт

Конфигурация системы, используемой в тестировании

r    Материнская плата: ASUS P5AD2 ( чипсет I925 X, память DDR2) .

r    Процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой ядра 3,4 ГГц ( LGA 775, ядро Prescott, шина 800 МГц, технология Hyper-Threading),

r    Накопитель на жестких дисках 1: HDD Seagate ST3400832A (Barracuda 7200.8, 400 Гбайт, 8 Мбайт кэш-памяти, 7200 об/мин, UltraDMA/100).

r    Накопитель на жестких дисках 2: HDD Seagate ST3200822A (Barracuda 7200.7, 200 Гбайт, 8 Мбайт кэш-памяти, 7200 об/мин, UltraDMA/100).

r    Оперативная память: 2X512 Мбайт, DDR2 533.     

r    адаптер ASUS EXTREME AX 600 XT (чип ATI Radeon X600 XT, шина PCI Express   x16) .

r    CD-ROM: ASUS CD-S400/A (40x).

r    ОС: Windows XP.

В качестве программ тестирования использовались WinBench 99 и High-End Disk WinMark 99.

Таблица 1. Результаты Disk Transfer Rate

Модели  HDDWinbench 99 Disk Transfer Rate
EndBeginning
200Gb PATA3710063500
400Gb PATA4050070100

Рис. 1. Результаты выполнения теста Winbench 99 Disk Transfer Rate

Таблица 2. Результаты High-End Disk

Модели  HDDWinbench 99 High-End Disk WinMark 99
200Gb PATA36600
400Gb PATA44700

Рис. 2. Результаты выполнения теста Winbench 99 HighEndDiskWinMark 99

Накопитель на жестких дисках Barracuda 7200.8 емкостью 400 Гбайт был предоставлен немецким представительством компании Seagate

Источник: https://www.rudometov.com/storage/05_06_15_Seagate400PATA/Seagate400PATA.html

Устройство и принципы работы жесткого диска

Магнитный угольник из жёстких дисков (HDD)

Механическая часть винчестера состоит из одного или нескольких магнитных дисков (пластин), которые жестко закреплены на шпинделе двигателя, а так же системы позиционирования магнитных головок. Сами головки находятся над каждой из сторон магнитного диска и осуществляют чтение/запись данных с поверхности пластин, которые вращаются с огромными скоростями: до 15 000 оборотов в минуту.

Головки, закрепленные на специальных держателях, перемещаются от центра диска к краю. Точное позиционирование магнитных головок осуществляет система позиционирования в соответствии с записанной на диске сервоинформацией.

Считывая эти данные, система позиционирования определяет силу тока, которую необходимо пропустить через катушку электромагнита, чтобы удержать магнитную головку над нужной дорожкой.

В момент подключения питания процессор жесткого диска производит тестирование электроники и только после этого даёт команду на включение шпиндельного двигателя.

После того, как скорость вращения пластин достигает некого предельного значения, плотность воздуха, увлекаемого поверхностью пластин, становится достаточной для того, чтобы преодолеть силу, прижимающую головки к поверхности и поднять их на высоту около микрона над поверхностями пластин.

Начиная с этого момента и до снижения скорости ниже предельной, головки как бы «парят» на воздушной подушке и не касаются поверхности пластин.

После того, как диски достигают скорость вращения, близкую к номинальной, головки выводятся из зоны парковки, где находятся всё нерабочее время. Начинается поиск сервометок для более точной стабилизации скорости вращения, после чего происходит считывание микрокода и прочей служебной информации.

На последнем этапе инициализации выполняется тестирование системы позиционирования. В процессе тестирования происходит перебор определенной последовательности дорожек, и если тест проходит успешно, жесткий диск готов к работе.

Чтобы повысить надежность хранения данных, микропрограмма жестких дисков отслеживает технологические параметры (SMART) и, в случае необходимости, уведомляет пользователя о возможных неполадках.

 Микропрограмма жесткого диска (Firmware или служебная информация)

Микропрограмма (firmware) контроллера частично хранится в микросхеме, частично — на самих магнитных дисках. Для этого ей отведена специальная служебная область, недоступная для пользователей.

После того, как на жесткий диск подано рабочее напряжение или произошла активизация сигнала «сброс» на информационной шине, микропроцессор запускает/перезапускает программу, записанную в микросхеме.

Выполняется самодиагностика, тестируется оперативная память, программируются микросхемы, находящиеся на внутренней шине жесткого диска, и если отсутствует аварийная ситуация, запускается двигатель. Следующим шагом измеряется период следования импульсов фазных обмоток и происходит ожидание того момента, когда двигатель наберёт номинальную скорость вращения.

После этого контроллер посылает команду на перемещение магнитных головок к дорожке, содержащей основную часть микропрограммы, и начинает считывать серворазметку, чтобы окончательно стабилизировать скорость вращения. По завершению считывания микропрограммы и её выполнения, жесткий диск готов принимать сигналы от внешнего интерфейса компьютера.

Надежность жестких дисков и их производительность зависит от внутреннего программного обеспечения (его эффективности и качества), выполняющегося на микропроцессоре накопителя.

Некоторые производители в течение всего времени, пока выпускается определенная модель, дорабатывают микропрограмму, улучшая её функциональные параметры. Как правило, серьезных ошибок, которые способны нарушить нормальную работу жесткого диска, в микропрограммах попросту не может быть.

А вот любой сбой в процессе обновления, очень даже может привести к выходу накопителя из строя. После обновления микрокода не нужно ждать каких-либо заметных изменений или улучшений в работе жесткого диска.

А о появлении неких дополнительных функций или заметном увеличении производительности винчестера можно даже и не мечтать. Дело том, что подобные обновления предназначены исключительно для увеличения надежности работы устройств.

  Гермоблок жесткого диска

Большую часть конструкции жесткого диска занимает цельный металлический корпус, предохраняющий магнитные пластины и точную механику от воздействий окружающей среды. Называние гермоблока говорит само за себя: это герметичная область, которая защищает жесткий диск от пыли и прочих мелких частиц.

Гермоблок необходим, так как любая, даже очень мелкая частица, если она попадет в узкий зазор между головкой и поверхностью диска, может повредить чувствительный магнитный слой и привести жесткий диск в негодность. Так же корпус защищает накопитель от электромагнитных помех, т.е. играет роль экрана.

Внутренне пространство гермоблока заполнено простым, но полностью очищенным от пыли воздухом. Его не задувают туда специально, просто сборка осуществляется в таком помещении, где на один кубический метр воздуха приходится меньше ста пылинок. Однако, не смотря на называние, гермоблок не совсем герметичен.

Для выравнивания его внутреннего давления с атмосферным, в корпусе делается отверстие, которое закрыто плотным фильтром, чтобы предотвратить попадание пыли. В процессе работы, пластины вращаются, создавая циркулирующий поток воздуха.

Этот поток проходит сквозь еще один фильтр, который производит дополнительную очистку.

  Магнитная пластина жесткого диска

Магнитная пластина в большинстве случаев представляет собой диск из легких сплавов на основе алюминия. Есть модели, в которых пластины изготовлены из керамики или специального стекла, но они крайне редки. На поверхность пластин, в независимости от их состава, для придания магнитных свойств, наносится слой кобальта.

Технология вакуумного напыления магнитного слоя диска аналогична технологии используемой при производстве интегральных микросхем. Структура магнитного покрытия такова, что она представляет собой большое количество микроскопических областей, называемых доменами.

В процессе записи, магнитная головка создаёт внешнее магнитное поле, которое, воздействуя на домен, меняет вектор его намагниченности. После того, как внешнее поле исчезает, на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности.

Именно по такому принципу и осуществляется запись и хранение информации на магнитных дисках. Процесс считывания происходит следующим образом: в магнитной головке, когда она оказывается напротив участка остаточной намагниченности, наводится электродвижущая сила, которая и позволяет считать информацию.

Количество пластин в жестком диске может быть различным. Количество рабочих поверхностей, соответственно, в два раза, так как у каждой пластины две рабочих стороны.

Стоит обязательно сказать о небольшой путанице в объемах жестких дисков. Дело в том, что производители и продавцы жестких дисков считают, что в одном гигабайте содержится 1 000 000 000 байт, а не 1 073 741 824 как это принято в информатике. Эта хитрость позволила «увеличить» номинальную ёмкость накопителей на целых 7 %.

  Возникновение нечитаемых секторов (бэд блоков) на поверхности жесткого диска

Раньше контроль качества магнитной поверхности жестких дисков выполняла операционная система. Если она обнаруживала дефектный сектор, то сразу отмечала весь кластер, состоящий из нескольких секторов, как непригодный, и больше его в работе не использовала. После появления технологии SMART эту работу стали выполнять сами производители жестких дисков.

SMART функционирует следующим образом. Со временем, в процессе эксплуатации жесткого диска магнитная поверхность может размагничиваться, а значит, терять способность хранить информацию. К таким же последствиям приводит и механическое повреждение.

Если был обнаружен новый сбойный сектор, электроника жесткого диска отмечает его в SMART и подменяет в трансляторе непосредственное физическое расположение сектора на новое, расположенное в заранее зарезервированной для подобных случаев области. А логический адрес, по которому система обращается за данными, останется прежним.

Этот метод устранения дефектов имеет два названия: «метод замещения» (ReAssign) и «перестройка карты секторов» (ReMap).

Высокая температура вызывает «старение» магнитного напыления и способствует его спонтанному саморазмагничиванию. Вторая причина возникновения сбойных секторов — механическое повреждение магнитной поверхности.

Поверхность пластин может быть повреждена мельчайшими частичками, которые проникли в гермоблок или же образовались при контакте магнитных головок с магнитной поверхностью пластин. Самое «страшное», что может случиться, это ударный контакт головки с магнитной поверхностью вращающихся пластин.

Такое чаще всего случается из-за неаккуратного обращения с накопителем. В этом случае выбитая частица, сама будет намагниченной, а значит, чтобы сбросить её с поверхности диска и уловить фильтром, потребуется больше времени, а это сильно увеличивает шанс повторного столкновения с магнитной головкой.

А ведь линейная скорость вращения пластин больше 100 км/ч! После отскока, частица летит в центр вращения, а это ещё больше увеличивает риск новых столкновений. Так как скорость выбитой частицы большая, то ударяя по поверхности пластины, оно может выбить новую частицу.

Такой процесс может стать лавинообразным, что неизбежно приведет к появлению множества сбойных секторов, прочитать информацию с которых будет невозможно, даже при использовании технологии автоматической коррекции.

Функция самодиагностики (при периодическом запуске) позволяет обнаруживать и исправлять дефекты магнитной поверхности (уже имеющиеся и только намечающиеся) до того, как информация окончательно станет недоступной для чтения.

Данные перемещаются в более надежное место на диске, а также производится повторное намагничивание поверхности диска идентичной информацией, что уменьшает эффект спонтанного саморазмагничивания. Проверка атрибутов SMART на предмет появления новых сбойных секторов может автоматически проходить одни раз в минуту.

Такая периодическая проверка позволяет вовремя сделать резервную копию важной информации, что гораздо эффективнее, чем потом утраченную информацию восстанавливать.

  Магнитная головка жесткого диска

Магнитная головка устроена довольно сложно. Это устройство, имеющее в своём составе множество деталей, причем детали эти так малы, что изготавливаются с помощью метода фотолитографии, так же как и микросхемы.

Степень точности полировки рабочей поверхности магнитной головки ничем не отличается от степени полировки поверхности магнитных пластин. Для разных моделей жестких дисков количество магнитных головок может быть разным. Обычно оно указывается производителем в технической документации и бывает от 1 до 8.

Установка, а также удержание головки на магнитной дорожке обеспечивает электромагнитная система позиционирования.

Для осуществления записи данных используется индуктивная головка. Записываемая информация преобразуется головкой в переменное магнитное поле. Этим полем намагничивается участок магнитного диска. Недостатком индуктивной головки является то, что она не подходит для чтения информации.

Дело в том, что амплитуда считываемого сигнала сильно зависит от скорости перемещения магнитного покрытия, а так же присутствует высокий уровень шумов, который сильно затрудняет распознавание слабых сигналов.

По этой причине, для чтения информации применяются магниторезистивные головки MRH (Magneto-Resistive) или GMR (GiantMagneto-Resistive). Подобные головки представляют собой резистор, изменяющий своё сопротивление в зависимости от напряженности магнитного поля.

Главное преимущество состоит в том, что амплитуда практически не зависит от скорости изменения магнитного поля. Использование магниторезистивных головок позволяет увеличить надежность считывания информации, а также увеличить предельную плотность записи.

До момента «взлета» на воздушной подушке, головки трутся о поверхность пластин в специально отведенном участке диска, называемом «парковочная зона». В процессе работы магнитные головки находятся на расстоянии в доли микрона от поверхности магнитных пластин.

После выключения питания контроллер жесткого диска производит автоматическую парковку головок, т.е. перемещение их в парковочную зону, которая не используется для записи информации.

В ней головки опускаются на поверхность магнитных дисков и находятся там всё нерабочее время.

  Двигатель жесткого диска

Стабильное вращение пластин смонтированных на оси (шпинделе) обеспечивает шпиндельный трехфазный двигатель. Внутри двигателя содержатся три обмотки, которые включены звездой с отводом посередине. Ротор представляет собой постоянный секционный магнит. Чтобы обеспечить малые биения на высоких оборотах, используются гидродинамические подшипники.

Шпиндельный двигатель запускается только после полной внутренней диагностики жесткого диска. Сначала двигатель раскручивается в форсированном режиме, не анализируя скорость вращения магнитных дисков. Для обеспечения этого этапа работы, блок питания компьютера должен иметь запас пиковой мощности.

После того, как магнитные головки выводятся из зоны парковки, скорость вращения дисков становится контролируемой. Она управляется сигналом серворазметки, которая была записана на диск в процессе его изготовления.

Электроника жесткого диска выделяет сервометки (они находятся между секторами) из общего потока данных и по ним стабилизирует скорость вращения пластин.

По сути, скорость вращения пластин является одной из самых важных характеристик производительности жесткого диска. Чем выше скорость, тем меньше время, необходимое для поиска информации, и тем больше скорость чтения и записи информации.

В современных жестких дисках скорость вращения пластин в накопителях с интерфейсами PATA и SATA составляет от 4200 до 10000 оборотов в минуту. В дорогих серверных системах с интерфейсом SCSI, она может достигать 15000 оборотов в минуту.

Однако дальнейшее увеличение скоростей вращения ограничивается тем, что повышается рабочая температура дисков, а это негативно сказывается на магнитном слое. Также для более скоростных моделей нужны более качественные подшипники, а их изготовление увеличивает конечную стоимость жестких дисков.

Для накопителей со скоростью вращения пластин 7200 оборотов в минуту и выше уже требуются компьютерные корпуса с продуманной конструкцией пассивного охлаждения или же использования дополнительной системы активного охлаждения жестких дисков.

  Полезные ссылки

Источник: http://Ican-rc.ru/clients/articles/ustroistvo-principy-raboty-zhestkogo-diska/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.