Pemacu keras, atau, sebagaimana ia juga dipanggil, cakera keras, adalah salah satu komponen terpenting dalam sistem komputer. Semua orang tahu tentang ini. Tetapi tidak setiap pengguna moden walaupun pada dasarnya memahami bagaimana cakera keras berfungsi. Prinsip operasi, secara umum, agak mudah untuk pemahaman asas, tetapi terdapat beberapa nuansa, yang akan dibincangkan lebih lanjut.

Soalan tentang tujuan dan klasifikasi cakera keras?

Persoalan tentang tujuan, sudah tentu, retorik. Mana-mana pengguna, walaupun yang paling peringkat permulaan, akan segera menjawab bahawa cakera keras (aka cakera keras, aka Pemacu Keras atau HDD) akan serta-merta menjawab bahawa ia digunakan untuk menyimpan maklumat.

Secara umum, ini adalah benar. Jangan lupa bahawa pada cakera keras, sebagai tambahan kepada sistem pengendalian dan fail pengguna, terdapat sektor boot yang dicipta oleh OS, berkat ia bermula, serta label tertentu yang membolehkan anda mencari maklumat yang diperlukan dengan cepat pada cakera.

Model moden agak pelbagai: HDD biasa, pemacu keras luaran, pemacu keadaan pepejal berkelajuan tinggi (SSD), walaupun ia tidak dikelaskan secara amnya sebagai pemacu keras. Seterusnya, adalah dicadangkan untuk mempertimbangkan struktur dan prinsip operasi cakera keras, jika tidak sepenuhnya, maka sekurang-kurangnya dengan cara yang cukup untuk memahami istilah dan proses asas.

Sila ambil perhatian bahawa terdapat juga klasifikasi khas HDD moden mengikut beberapa kriteria asas, antaranya adalah yang berikut:

• kaedah menyimpan maklumat;
• jenis media;
• cara mengatur akses kepada maklumat.

Mengapa cakera keras dipanggil cakera keras?

Hari ini, ramai pengguna tertanya-tanya mengapa cakera keras dipanggil cakera keras, yang diklasifikasikan sebagai senjata kecil. Nampaknya, apakah perkara biasa antara kedua-dua peranti ini?

Istilah itu sendiri muncul pada tahun 1973, apabila HDD pertama di dunia muncul di pasaran, reka bentuknya terdiri daripada dua petak berasingan dalam satu bekas tertutup. Kapasiti setiap petak adalah 30 MB, itulah sebabnya jurutera memberikan cakera nama kod "30-30", yang sepenuhnya konsisten dengan jenama pistol "30-30 Winchester", yang popular pada masa itu. Benar, pada awal 90-an di Amerika dan Eropah nama ini hampir tidak digunakan, tetapi ia masih kekal popular di ruang pasca-Soviet.

Struktur dan prinsip operasi cakera keras

Tetapi kita menyimpang. Prinsip operasi cakera keras boleh digambarkan secara ringkas sebagai proses membaca atau menulis maklumat. Tetapi bagaimana ini berlaku? Untuk memahami prinsip operasi cakera keras magnetik, anda perlu mengkaji cara ia berfungsi terlebih dahulu.

Pemacu keras itu sendiri adalah satu set plat, bilangannya boleh berbeza dari empat hingga sembilan, disambungkan antara satu sama lain oleh aci (paksi) yang dipanggil gelendong. Plat terletak satu di atas yang lain. Selalunya, bahan untuk pengeluarannya ialah aluminium, loyang, seramik, kaca, dll. Plat itu sendiri mempunyai salutan magnet khas dalam bentuk bahan yang dipanggil platter, berdasarkan gamma ferit oksida, kromium oksida, barium ferit, dll. Setiap plat sedemikian adalah kira-kira 2 mm tebal.

Kepala jejari (satu untuk setiap plat) bertanggungjawab untuk menulis dan membaca maklumat, dan kedua-dua permukaan digunakan dalam plat. Dua motor elektrik bertanggungjawab untuk memutar gelendong, yang kelajuannya boleh berkisar antara 3600 hingga 7200 rpm, dan menggerakkan kepala.

Dalam kes ini, prinsip asas operasi cakera keras komputer ialah maklumat tidak direkodkan di mana-mana sahaja, tetapi di lokasi yang ditetapkan dengan ketat, dipanggil sektor, yang terletak pada trek atau trek sepusat. Untuk mengelakkan kekeliruan, peraturan yang sama dikenakan. Ini bermakna bahawa prinsip operasi cakera keras, dari sudut pandangan struktur logiknya, adalah universal. Jadi, sebagai contoh, saiz satu sektor, yang diterima sebagai standard tunggal di seluruh dunia, ialah 512 bait. Seterusnya, sektor dibahagikan kepada kelompok, yang merupakan urutan sektor bersebelahan. Dan keistimewaan prinsip operasi cakera keras dalam hal ini ialah pertukaran maklumat dilakukan oleh keseluruhan kluster (sebilangan keseluruhan rantaian sektor).

Tetapi bagaimana maklumat itu dibaca? Prinsip operasi pemacu cakera magnet keras adalah seperti berikut: menggunakan pendakap khas, kepala bacaan digerakkan dalam arah jejari (lingkaran) ke trek yang dikehendaki dan, apabila diputar, diletakkan di atas sektor tertentu, dan semua kepala boleh bergerak serentak, membaca maklumat yang sama bukan sahaja dari trek yang berbeza, tetapi juga dari cakera yang berbeza (plat). Semua trek dengan nombor siri yang sama biasanya dipanggil silinder.

Dalam kes ini, satu lagi prinsip operasi cakera keras boleh dikenal pasti: semakin dekat kepala bacaan dengan permukaan magnet (tetapi tidak menyentuhnya), semakin tinggi ketumpatan rakaman.

Bagaimanakah maklumat ditulis dan dibaca?

Pemacu keras, atau cakera keras, dipanggil magnet kerana ia menggunakan undang-undang fizik kemagnetan, yang dirumuskan oleh Faraday dan Maxwell.

Seperti yang telah disebutkan, salutan magnet digunakan pada plat yang diperbuat daripada bahan sensitif bukan magnet, ketebalannya hanya beberapa mikrometer. Semasa operasi, medan magnet timbul yang mempunyai struktur domain yang dipanggil.

Domain magnet ialah kawasan bermagnet bagi ferroalloy yang dihadkan dengan ketat oleh sempadan. Selanjutnya, prinsip operasi cakera keras boleh diterangkan secara ringkas seperti berikut: apabila terdedah kepada medan magnet luaran, medan cakera sendiri mula berorientasikan dengan ketat di sepanjang garis magnet, dan apabila pengaruh berhenti, zon magnetisasi sisa muncul. pada cakera, di mana maklumat yang sebelum ini terkandung dalam medan utama disimpan .

Kepala bacaan bertanggungjawab untuk mencipta medan luaran semasa menulis, dan apabila membaca, zon kemagnetan sisa, bertentangan dengan kepala, mencipta daya gerak elektrik atau EMF. Kemudian semuanya mudah: perubahan dalam EMF sepadan dengan satu dalam kod binari, dan ketiadaan atau penamatannya sepadan dengan sifar. Masa perubahan EMF biasanya dipanggil elemen bit.

Di samping itu, permukaan magnet, semata-mata dari pertimbangan sains komputer, boleh dikaitkan sebagai urutan titik tertentu bit maklumat. Tetapi, kerana lokasi titik tersebut tidak dapat dikira dengan tepat, anda perlu memasang beberapa penanda yang telah ditetapkan pada cakera yang akan membantu menentukan lokasi yang dikehendaki. Mencipta tanda sedemikian dipanggil pemformatan (secara kasarnya, membahagikan cakera kepada trek dan sektor, bersatu menjadi kelompok).

Struktur logik dan prinsip operasi cakera keras dari sudut pandangan pemformatan

Bagi organisasi logik HDD, pemformatan diutamakan di sini, di mana dua jenis utama dibezakan: peringkat rendah (fizikal) dan peringkat tinggi (logik). Tanpa langkah-langkah ini, tidak perlu bercakap tentang membawa cakera keras ke dalam keadaan berfungsi. Cara untuk memulakan cakera keras baharu akan dibincangkan secara berasingan.

Pemformatan peringkat rendah melibatkan kesan fizikal pada permukaan HDD, yang mewujudkan sektor yang terletak di sepanjang trek. Adalah aneh bahawa prinsip operasi cakera keras adalah sedemikian rupa sehingga setiap sektor yang dicipta mempunyai alamat uniknya sendiri, yang termasuk bilangan sektor itu sendiri, nombor trek di mana ia terletak, dan nombor sisi. daripada pinggan. Oleh itu, apabila mengatur capaian terus, RAM yang sama mengakses terus pada alamat tertentu, dan bukannya mencari maklumat yang diperlukan di seluruh permukaan, kerana prestasi itu dicapai (walaupun ini bukan perkara yang paling penting). Sila ambil perhatian bahawa apabila melakukan pemformatan peringkat rendah, benar-benar semua maklumat dipadamkan, dan dalam kebanyakan kes ia tidak boleh dipulihkan.

Perkara lain ialah pemformatan logik (dalam sistem Windows ini adalah pemformatan cepat atau format Pantas). Di samping itu, proses ini juga boleh digunakan untuk penciptaan partition logik, yang mewakili kawasan tertentu cakera keras utama yang berfungsi mengikut prinsip yang sama.

Pemformatan logik terutamanya mempengaruhi kawasan sistem, yang terdiri daripada sektor but dan jadual partition (Rekod Boot), jadual peruntukan fail (FAT, NTFS, dll.) dan direktori akar (Direktori Root).

Maklumat ditulis kepada sektor melalui kluster dalam beberapa bahagian, dan satu kluster tidak boleh mengandungi dua objek yang sama (fail). Sebenarnya, penciptaan partition logik, seolah-olah, memisahkannya daripada partition sistem utama, akibatnya maklumat yang disimpan di atasnya, sekiranya berlaku ralat dan kegagalan, tidak tertakluk kepada perubahan atau pemadaman.

Ciri-ciri utama HDD

Nampaknya secara umum prinsip operasi cakera keras agak jelas. Sekarang mari kita beralih kepada ciri utama, yang memberikan gambaran lengkap tentang semua keupayaan (atau kekurangan) cakera keras moden.

Prinsip pengendalian cakera keras dan ciri utamanya boleh berbeza sama sekali. Untuk memahami perkara yang kita bincangkan, mari kita serlahkan parameter paling asas yang mencirikan semua peranti storan maklumat yang diketahui hari ini:

• kapasiti (isipadu);
• prestasi (kelajuan capaian data, membaca dan menulis maklumat);
• antara muka (kaedah sambungan, jenis pengawal).

Kapasiti mewakili jumlah keseluruhan maklumat yang boleh dirakam dan disimpan pada cakera keras. Industri pengeluaran HDD berkembang dengan begitu pantas sehingga hari ini cakera keras dengan kapasiti kira-kira 2 TB dan lebih tinggi telah mula digunakan. Dan, seperti yang dipercayai, ini bukan hadnya.

Antara muka adalah ciri yang paling ketara. Ia menentukan dengan tepat bagaimana peranti disambungkan ke papan induk, pengawal yang digunakan, cara membaca dan menulis dilakukan, dsb. Antara muka utama dan paling biasa ialah IDE, SATA dan SCSI.

Cakera dengan antara muka IDE adalah murah, tetapi kelemahan utama termasuk bilangan terhad peranti yang disambungkan secara serentak (maksimum empat) dan kelajuan pemindahan data yang rendah (walaupun ia menyokong akses memori langsung Ultra DMA atau protokol Ultra ATA (Mod 2 dan Mod 4) . Walaupun dipercayai penggunaannya membolehkan anda meningkatkan kelajuan baca/tulis ke tahap 16 MB/s, sebenarnya kelajuannya jauh lebih rendah. Selain itu, untuk menggunakan mod UDMA, anda perlu memasang pemacu khas , yang, secara teori, harus dibekalkan lengkap dengan motherboard.

Bercakap mengenai prinsip operasi cakera keras dan ciri-cirinya, kita tidak boleh mengabaikan antara muka SATA, yang merupakan pengganti kepada versi IDE ATA. Kelebihan teknologi ini ialah kelajuan baca/tulis boleh ditingkatkan kepada 100 MB/s dengan menggunakan bas Fireware IEEE-1394 berkelajuan tinggi.

Akhir sekali, antara muka SCSI, berbanding dua sebelumnya, adalah yang paling fleksibel dan terpantas (kelajuan tulis/baca mencapai 160 MB/s dan lebih tinggi). Tetapi pemacu keras sedemikian berharga hampir dua kali ganda. Tetapi bilangan peranti storan maklumat yang disambungkan secara serentak adalah antara tujuh hingga lima belas, sambungan boleh dibuat tanpa mematikan komputer, dan panjang kabel boleh menjadi kira-kira 15-30 meter. Sebenarnya, HDD jenis ini kebanyakannya digunakan bukan dalam PC pengguna, tetapi pada pelayan.

Kelajuan, yang mencirikan kelajuan pemindahan dan pemprosesan I/O, biasanya dinyatakan dalam masa pemindahan dan jumlah data berjujukan yang dipindahkan dan dinyatakan dalam MB/s.

Beberapa pilihan tambahan

Bercakap tentang prinsip pengendalian cakera keras dan apakah parameter yang mempengaruhi fungsinya, kita tidak boleh mengabaikan beberapa ciri tambahan yang bergantung kepada prestasi atau jangka hayat peranti.

Di sini, di tempat pertama ialah kelajuan putaran, yang secara langsung mempengaruhi masa carian dan permulaan (pengiktirafan) sektor yang dikehendaki. Ini adalah masa carian yang dipanggil tersembunyi - selang semasa sektor yang diperlukan bertukar kepada kepala baca. Hari ini, beberapa piawaian telah diterima pakai untuk kelajuan gelendong, dinyatakan dalam pusingan seminit dengan masa tunda dalam milisaat:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

Adalah mudah untuk melihat bahawa semakin tinggi kelajuan, semakin sedikit masa yang dibelanjakan untuk mencari sektor, dan dari segi fizikal, setiap revolusi cakera sehingga kepala menetapkan titik kedudukan plat yang dikehendaki.

Parameter lain ialah kelajuan penghantaran dalaman. Pada trek luaran ia adalah minimum, tetapi meningkat dengan peralihan beransur-ansur ke trek dalaman. Oleh itu, proses defragmentasi yang sama, yang memindahkan data yang kerap digunakan ke kawasan terpantas cakera, tidak lebih daripada mengalihkannya ke trek dalaman dengan kelajuan bacaan yang lebih tinggi. Kelajuan luaran mempunyai nilai tetap dan secara langsung bergantung pada antara muka yang digunakan.

Akhir sekali, salah satu perkara penting adalah berkaitan dengan kehadiran memori cache atau penimbal cakera keras itu sendiri. Malah, prinsip operasi cakera keras dari segi penggunaan penimbal agak serupa dengan RAM atau memori maya. Lebih besar memori cache (128-256 KB), lebih cepat cakera keras akan berfungsi.

Keperluan utama untuk HDD

Tidak begitu banyak keperluan asas yang dalam kebanyakan kes dibentangkan kepada cakera keras. Perkara utama ialah hayat perkhidmatan yang panjang dan kebolehpercayaan.

Standard utama untuk kebanyakan HDD ialah hayat perkhidmatan kira-kira 5-7 tahun dengan masa operasi sekurang-kurangnya lima ratus ribu jam, tetapi untuk pemacu keras mewah angka ini sekurang-kurangnya satu juta jam.

Bagi kebolehpercayaan, fungsi ujian diri S.M.A.R.T. bertanggungjawab untuk ini, yang memantau keadaan elemen individu cakera keras, menjalankan pemantauan berterusan. Berdasarkan data yang dikumpul, walaupun ramalan tertentu tentang kemungkinan kerosakan pada masa hadapan boleh dibentuk.

Tidak perlu dikatakan bahawa pengguna tidak sepatutnya berada di luar. Jadi, sebagai contoh, apabila bekerja dengan HDD, adalah sangat penting untuk mengekalkan rejim suhu optimum (0 - 50 ± 10 darjah Celsius), mengelakkan hentakan, hentakan dan kejatuhan cakera keras, habuk atau zarah kecil lain yang masuk ke dalamnya. , dan lain-lain By the way, ramai akan Ia adalah menarik untuk mengetahui bahawa zarah yang sama asap tembakau adalah kira-kira dua kali jarak antara kepala baca dan permukaan magnet cakera keras, dan rambut manusia - 5-10 kali.

Isu permulaan dalam sistem apabila menggantikan cakera keras

Sekarang beberapa perkataan tentang tindakan yang perlu diambil jika atas sebab tertentu pengguna menukar cakera keras atau memasang yang tambahan.

Kami tidak akan menerangkan sepenuhnya proses ini, tetapi akan memberi tumpuan hanya pada peringkat utama. Mula-mula, anda perlu menyambungkan cakera keras dan lihat dalam tetapan BIOS untuk melihat sama ada perkakasan baharu telah dikesan, mulakannya dalam bahagian pentadbiran cakera dan buat rekod but, buat volum mudah, tetapkan ia pengecam (huruf) dan formatkannya dengan pilihan sistem fail. Hanya selepas ini "skru" baru akan siap sepenuhnya untuk berfungsi.

Kesimpulan

Sebenarnya, itu sahaja yang berkaitan dengan fungsi asas dan ciri-ciri pemacu keras moden. Prinsip operasi cakera keras luaran tidak dipertimbangkan secara asas di sini, kerana ia secara praktikalnya tidak berbeza dengan apa yang digunakan untuk HDD pegun. Satu-satunya perbezaan ialah kaedah menyambung pemacu tambahan ke komputer atau komputer riba. Sambungan yang paling biasa adalah melalui antara muka USB, yang disambungkan terus ke papan induk. Pada masa yang sama, jika anda ingin memastikan prestasi maksimum, lebih baik menggunakan standard USB 3.0 (port di dalamnya dicat biru), secara semula jadi, dengan syarat HDD luaran itu sendiri menyokongnya.

Jika tidak, nampaknya ramai orang sekurang-kurangnya agak memahami bagaimana cakera keras apa-apa jenis berfungsi. Mungkin terlalu banyak maklumat teknikal yang diberikan di atas, terutamanya walaupun dari kursus fizik sekolah, namun, tanpa ini, tidak mungkin untuk memahami sepenuhnya semua prinsip dan kaedah asas yang wujud dalam teknologi untuk menghasilkan dan menggunakan HDD.

Jika kita menganggap cakera keras secara keseluruhan, ia terdiri daripada dua bahagian utama: ini adalah papan elektronik di mana "otak" cakera keras terletak, boleh dikatakan. Ia mengandungi pemproses, program kawalan, peranti memori akses rawak, dan penguat rakaman dan bacaan. Bahagian mekanikal termasuk bahagian seperti blok kepala magnet dengan singkatan BMG, motor yang memutarkan plat, dan sudah tentu plat itu sendiri. Mari lihat setiap bahagian dengan lebih terperinci.

Blok hermetik.

Blok hermetik, juga dikenali sebagai penutup cakera keras, direka untuk mengikat semua bahagian, dan juga berfungsi sebagai perlindungan terhadap zarah habuk yang masuk ke permukaan plat. Perlu diingat bahawa membuka HDA hanya boleh dilakukan di dalam bilik yang disediakan khas untuk ini, untuk mengelakkan habuk dan kotoran masuk ke dalam bekas.

Litar bersepadu.

Litar bersepadu atau papan elektronik menyegerakkan operasi cakera keras dengan komputer dan mengawal semua proses; khususnya, ia mengekalkan kelajuan putaran malar gelendong dan, dengan itu, platter, yang dijalankan oleh motor.

Motor elektrik.

Motor elektrik atau enjin memutarkan plat: kira-kira 7200 pusingan sesaat (nilai purata diambil, terdapat cakera keras yang kelajuannya lebih tinggi dan mencapai 15,000 pusingan sesaat, dan ada juga dengan kelajuan yang lebih rendah kira-kira 5400, kelajuan akses kepada maklumat yang diperlukan pada plat bergantung pada kelajuan putaran cakera keras plat).

Rocker.

Rocker direka untuk menulis dan membaca maklumat daripada plat cakera keras. Hujung lengan rocker dibahagikan dan terdapat blok kepala magnet di atasnya; ini dilakukan supaya maklumat boleh ditulis dan dibaca dari beberapa plat.

Blok kepala magnet.

Lengan rocker termasuk blok kepala magnet, yang sering gagal, tetapi parameter "selalunya" ini sangat bersyarat. Kepala magnet terletak di bahagian atas dan bawah pinggan dan digunakan untuk membaca terus maklumat daripada pinggan yang terletak pada cakera keras.

Pinggan.

Plat menyimpan maklumat secara langsung; ia diperbuat daripada bahan seperti aluminium, kaca dan seramik. Aluminium adalah yang paling banyak digunakan, tetapi dua bahan lain digunakan untuk membuat apa yang dipanggil "roda elit". Plat pertama yang dihasilkan disalut dengan oksida besi, tetapi feromagnet ini mempunyai kelemahan yang besar. Cakera yang disalut dengan bahan sedemikian mempunyai sedikit rintangan haus. Pada masa ini, kebanyakan pengeluar cakera keras menyalut pinggan dengan kromium kobalt, yang mempunyai susunan magnitud margin keselamatan yang lebih tinggi daripada oksida besi. Plat dipasang pada gelendong pada jarak yang sama antara satu sama lain; reka bentuk ini dipanggil "pakej". Enjin atau motor elektrik terletak di bawah cakera.

Setiap sisi plat dibahagikan kepada trek, mereka pula dibahagikan kepada sektor atau sebaliknya blok, semua trek diameter yang sama mewakili silinder.

Semua pemacu keras moden mempunyai apa yang dipanggil "silinder kejuruteraan"; maklumat perkhidmatan disimpan di atasnya, seperti model hdd, nombor siri, dll. Maklumat ini bertujuan untuk dibaca oleh komputer.

Bagaimana cakera keras berfungsi

Prinsip operasi asas cakera keras telah berubah sedikit sejak penubuhannya. Peranti cakera keras sangat serupa dengan pemain rekod biasa. Hanya di bawah badan boleh terdapat beberapa plat yang dipasang pada paksi biasa, dan kepala boleh membaca maklumat dari kedua-dua belah setiap plat sekaligus. Kelajuan putaran plat adalah malar dan merupakan salah satu ciri utama. Kepala bergerak di sepanjang plat pada jarak tetap tertentu dari permukaan. Semakin kecil jarak ini, semakin tinggi ketepatan bacaan maklumat, dan semakin besar ketumpatan rakaman maklumat.

Apabila anda melihat cakera keras, yang anda lihat hanyalah sarung logam yang tahan lama. Ia dimeterai sepenuhnya dan melindungi pemacu daripada zarah habuk, yang, jika ia masuk ke dalam jurang sempit antara kepala dan permukaan cakera, boleh merosakkan lapisan magnetik sensitif dan merosakkan cakera. Di samping itu, kes itu melindungi pemacu daripada gangguan elektromagnet. Di dalam kes itu terdapat semua mekanisme dan beberapa komponen elektronik. Mekanismenya ialah cakera itu sendiri di mana maklumat disimpan, kepala yang menulis dan membaca maklumat daripada cakera, dan motor yang menggerakkan semuanya.

Cakera ialah plat bulat dengan permukaan yang sangat licin, biasanya diperbuat daripada aluminium, kurang kerap daripada seramik atau kaca, disalut dengan lapisan feromagnetik nipis. Banyak pemacu menggunakan lapisan oksida besi (yang melapisi pita magnetik biasa), tetapi pemacu keras terkini menggunakan lapisan kobalt kira-kira sepuluh mikron tebal. Salutan ini lebih tahan lama dan, sebagai tambahan, membolehkan anda meningkatkan ketumpatan rakaman dengan ketara. Teknologi aplikasinya hampir dengan yang digunakan dalam penghasilan litar bersepadu.

Bilangan cakera boleh berbeza - dari satu hingga lima, bilangan permukaan kerja adalah sama dua kali lebih besar (dua pada setiap cakera). Yang terakhir (serta bahan yang digunakan untuk salutan magnet) menentukan kapasiti cakera keras. Kadang-kadang permukaan luar cakera luar (atau salah satu daripadanya) tidak digunakan, yang memungkinkan untuk mengurangkan ketinggian pemacu, tetapi pada masa yang sama bilangan permukaan kerja dikurangkan dan mungkin menjadi ganjil.

Kepala magnet membaca dan menulis maklumat pada cakera. Prinsip rakaman biasanya serupa dengan yang digunakan dalam perakam pita konvensional. Maklumat digital ditukar kepada arus elektrik berselang-seli yang dibekalkan kepada kepala magnet, dan kemudian dihantar ke cakera magnetik, tetapi dalam bentuk medan magnet, yang cakera boleh melihat dan "ingat".

Salutan magnet cakera terdiri daripada banyak kawasan kecil kemagnetan spontan. Untuk menggambarkan, bayangkan bahawa cakera ditutup dengan lapisan anak panah kompas yang sangat kecil menunjuk ke arah yang berbeza. Zarah anak panah sedemikian dipanggil domain. Di bawah pengaruh medan magnet luaran, medan magnet domain itu sendiri berorientasikan mengikut arahnya. Selepas penamatan medan luaran, zon kemagnetan sisa terbentuk pada permukaan cakera. Dengan cara ini, maklumat yang direkodkan pada cakera disimpan. Kawasan magnetisasi sisa, apabila cakera berputar bertentangan dengan celah kepala magnet, mendorong daya gerak elektrik di dalamnya, yang berbeza-beza bergantung pada magnitud magnetisasi.

Pakej cakera, yang dipasang pada paksi gelendong, digerakkan oleh motor khas yang terletak padat di bawahnya. Untuk mengurangkan masa yang diperlukan untuk pemacu beroperasi, enjin berjalan dalam mod paksa untuk beberapa lama apabila dihidupkan. Oleh itu, bekalan kuasa komputer mesti mempunyai rizab kuasa puncak. Sekarang mengenai operasi kepala. Mereka bergerak dengan bantuan motor stepper dan nampaknya "terapung" pada jarak pecahan mikron dari permukaan cakera, tanpa menyentuhnya. Hasil daripada merekod maklumat, kawasan bermagnet terbentuk pada permukaan cakera dalam bentuk bulatan sepusat.

Mereka dipanggil trek magnet. Bergerak, kepala berhenti di setiap trek seterusnya. Satu set trek yang terletak satu di bawah satu lagi pada semua permukaan dipanggil silinder. Semua kepala pemacu bergerak serentak, mengakses silinder dengan nama yang sama dengan nombor yang sama.

Komputer adalah komponen yang sangat diperlukan dalam masyarakat manusia. Ia memproses gambar, bunyi, nombor, perkataan. Nasib baik semua maklumat dapat disimpan supaya tidak hilang apabila komputer dimatikan.

Tugas cakera keras di dalam komputer adalah untuk menyimpan dan mendapatkan maklumat dengan cepat. Pemacu keras adalah ciptaan yang sangat menakjubkan dalam industri komputer. Ia boleh menyimpan sejumlah maklumat astronomi. Peranti miniatur ini merekodkan jumlah maklumat yang hampir tidak terhad menggunakan undang-undang fizik.

Jika anda secara tidak sengaja memformat cakera keras anda, anda boleh memulihkan data daripadanya, tetapi ia akan memakan masa dan mahal.

Bagaimanakah cakera keras berfungsi?

Untuk memahami, anda perlu memecahkannya. Pemacu keras terdiri daripada lima bahagian utama:

Ia adalah perlu untuk melindungi cakera jika kita ingin menggunakan peranti ini selama bertahun-tahun. Apakah jenis kerosakan yang boleh berlaku? Kerosakan cakera bukan metafora. Dalam lapisan nipis sedemikian, berat kepala adalah bersamaan dengan berat pesawat 747, dan berat pesawat 747 adalah setanding dengan berat seratus ribu penumpang yang terbang pada kelajuan 100 kilometer sejam. Sisihan pecahan milimeter dan itu sahaja...

Apakah peranan penting yang dimainkan oleh geseran apabila rocker mula membaca maklumat, bergerak sehingga 60 kali sesaat. Motor rocker tidak kelihatan kerana sistem elektromagnet ini berfungsi pada interaksi dua daya alam - elektrik dan kemagnetan. Interaksi ini mempercepatkan rocker kepada kelajuan cahaya.

Sebelum ini kita bercakap tentang komponen, sekarang kita bercakap tentang penyimpanan data. Data disimpan dalam trek sempit pada permukaan cakera. Semasa pengeluaran, lebih daripada dua ratus ribu trek ini dicipta pada cakera. Setiap trek dibahagikan kepada sektor. Peta trek dan sektor membolehkan ketua menentukan tempat untuk menulis atau membaca maklumat. Permukaan cakera licin dan berkilat, tetapi apabila diperiksa dengan lebih dekat strukturnya ternyata lebih kompleks. Filem ferrimagnetik di permukaan mengingati semua maklumat yang direkodkan. Kepala mengmagnetkan kawasan mikroskopik pada filem, menetapkan momen magnet sel sedemikian kepada salah satu keadaan "0" atau "1", setiap sifar dan satu dipanggil bit. Nilai bit sepadan dengan orientasi medan magnet, tambah atau tolak, dan tidak perlu risau tentang keselamatan data, kerana gambar berkualiti baik menduduki kira-kira 29 juta sel tersebut dan tersebar di 12 sektor yang berbeza. Ini kedengaran mengagumkan, tetapi sebenarnya bilangan bit yang luar biasa ini mengambil kawasan yang sangat kecil pada permukaan cakera. Setiap sentimeter persegi permukaan mengandungi 31 bilion bit. Inilah yang saya faham ingatan.

Pemacu keras merekod dan mengeluarkan maklumat pada kelajuan yang sukar dibayangkan. Menggunakan undang-undang kemagnetan, filem nipis boleh mengingati banyak ensiklopedia yang berbeza atau ratusan ribu gambar dengan mudah. Pemacu keras sebenarnya adalah peranti kecil yang menakjubkan yang merekodkan sebarang maklumat dalam bit kecil. Karya agung kejuruteraan ini menolak sempadan fizik yang munasabah sedikit demi sedikit.

Salam sejahtera kepada semua pembaca blog. Ramai orang berminat dengan persoalan bagaimana cakera keras komputer berfungsi. Oleh itu, saya memutuskan untuk menumpukan artikel hari ini untuk ini.

Pemacu keras komputer (HDD atau cakera keras) diperlukan untuk menyimpan maklumat selepas komputer dimatikan, berbeza dengan RAM () - yang menyimpan maklumat sehingga bekalan kuasa terputus (sehingga komputer dimatikan).

Pemacu keras boleh dipanggil karya seni sebenar, hanya kejuruteraan. Ya Ya betul-betul. Segala-galanya di dalam sangat rumit. Pada masa ini, di seluruh dunia, cakera keras adalah peranti paling popular untuk menyimpan maklumat, ia adalah setanding dengan peranti seperti memori kilat (pemacu kilat), SSD. Ramai orang telah mendengar tentang kerumitan cakera keras dan bingung tentang bagaimana ia sesuai dengan begitu banyak maklumat, dan oleh itu ingin mengetahui bagaimana pemacu keras komputer distrukturkan atau kandungannya. Hari ini akan ada peluang seperti itu).

Pemacu keras terdiri daripada lima bahagian utama. Dan yang pertama ialah litar bersepadu, yang menyegerakkan cakera dengan komputer dan menguruskan semua proses.

Bahagian kedua ialah motor elektrik(spindle), menyebabkan cakera berputar pada kelajuan lebih kurang 7200 rpm, dan litar bersepadu mengekalkan kelajuan putaran malar.

Dan sekarang yang ketiga, mungkin bahagian yang paling penting ialah lengan rocker, yang boleh menulis dan membaca maklumat. Hujung lengan rocker biasanya dibelah untuk membolehkan berbilang cakera dikendalikan serentak. Walau bagaimanapun, kepala rocker tidak pernah bersentuhan dengan cakera. Terdapat jurang antara permukaan cakera dan kepala, saiz jurang ini adalah kira-kira lima ribu kali lebih kecil daripada ketebalan rambut manusia!

Tetapi mari kita lihat apa yang berlaku jika jurang itu hilang dan kepala pengayun bersentuhan dengan permukaan cakera berputar. Kita masih ingat dari sekolah bahawa F=m*a (undang-undang kedua Newton, pada pendapat saya), dari mana ia mengikuti bahawa objek dengan jisim yang kecil dan pecutan yang besar menjadi sangat berat. Memandangkan kelajuan putaran besar cakera itu sendiri, berat kepala rocker menjadi sangat, sangat ketara. Sememangnya, kerosakan cakera tidak dapat dielakkan dalam kes ini. Dengan cara ini, inilah yang berlaku pada cakera di mana jurang ini hilang atas sebab tertentu:

Peranan daya geseran juga penting, i.e. ketiadaan hampir lengkap, apabila rocker mula membaca maklumat, sambil bergerak sehingga 60 kali sesaat. Tetapi tunggu, di manakah enjin yang memacu lengan rocker, dan pada kelajuan sedemikian? Malah, ia tidak kelihatan, kerana ia adalah sistem elektromagnet yang berfungsi pada interaksi 2 daya alam: elektrik dan kemagnetan. Interaksi ini membolehkan anda mempercepatkan rocker kepada kelajuan cahaya, dalam erti kata literal.

Bahagian keempat- cakera keras itu sendiri adalah tempat maklumat ditulis dan dibaca; dengan cara itu, mungkin terdapat beberapa daripadanya.

Nah, bahagian kelima dan terakhir reka bentuk cakera keras, sudah tentu, kes di mana semua komponen lain dipasang. Bahan yang digunakan adalah seperti berikut: hampir keseluruhan badan diperbuat daripada plastik, tetapi penutup atas sentiasa logam. Perumahan yang dipasang sering dipanggil "zon hermetik". Terdapat pendapat bahawa tidak ada udara di dalam zon pembendungan, atau lebih tepatnya, terdapat vakum di sana. Pendapat ini berdasarkan fakta bahawa pada kelajuan putaran cakera yang begitu tinggi, walaupun setitik habuk yang masuk ke dalam boleh melakukan banyak perkara buruk. Dan ini hampir benar, kecuali tiada vakum di sana - tetapi terdapat udara yang disucikan, kering atau gas neutral - nitrogen, sebagai contoh. Walaupun, mungkin dalam versi awal cakera keras, bukannya membersihkan udara, ia hanya dipam keluar.

Kami bercakap tentang komponen, i.e. apakah yang terdiri daripada cakera keras?. Sekarang mari kita bercakap tentang penyimpanan data.

Bagaimana dan dalam bentuk apakah data disimpan pada pemacu keras komputer?

Data disimpan dalam trek sempit pada permukaan cakera. Semasa pengeluaran, lebih daripada 200 ribu trek ini digunakan pada cakera. Setiap trek dibahagikan kepada sektor.

Peta trek dan sektor membolehkan anda menentukan tempat untuk menulis atau membaca maklumat. Sekali lagi, semua maklumat mengenai sektor dan trek terletak dalam ingatan litar bersepadu, yang, tidak seperti komponen cakera keras lain, tidak terletak di dalam kes, tetapi di luar dan biasanya di bahagian bawah.

Permukaan cakera itu sendiri licin dan berkilat, tetapi ini hanya pada pandangan pertama. Apabila diperiksa lebih dekat, struktur permukaan ternyata lebih kompleks. Hakikatnya ialah cakera itu diperbuat daripada aloi logam yang disalut dengan lapisan feromagnetik. Lapisan ini melakukan semua kerja. Lapisan feromagnetik mengingati semua maklumat, bagaimana? Sangat ringkas. Kepala rocker memanetkan kawasan mikroskopik pada filem (lapisan feromagnetik), menetapkan momen magnet sel sedemikian kepada salah satu keadaan: o atau 1. Setiap sifar dan satu itu dipanggil bit. Oleh itu, sebarang maklumat yang direkodkan pada cakera keras, sebenarnya, mewakili urutan tertentu dan bilangan sifar dan satu tertentu. Sebagai contoh, gambar berkualiti baik menduduki kira-kira 29 juta sel ini, dan tersebar di 12 sektor berbeza. Ya, bunyinya mengagumkan, tetapi pada hakikatnya, sejumlah besar bit mengambil kawasan yang sangat kecil pada permukaan cakera. Setiap sentimeter persegi permukaan cakera keras mengandungi beberapa puluh bilion bit.

Bagaimana cakera keras berfungsi

Kami baru sahaja melihat peranti cakera keras, setiap komponennya secara berasingan. Sekarang saya bercadang untuk menyambungkan segala-galanya ke dalam sistem tertentu, yang mana prinsip operasi cakera keras akan jelas.

Jadi, prinsip di mana cakera keras berfungsi seterusnya: apabila cakera keras dihidupkan, ini bermakna sama ada penulisan sedang dilakukan padanya, atau maklumat sedang dibaca daripadanya, atau daripadanya, motor elektrik (spindle) mula mendapat momentum, dan sejak cakera keras dilekatkan pada gelendong itu sendiri, oleh itu mereka pergi dengannya juga mula berputar. Dan sehingga putaran cakera telah mencapai tahap sedemikian sehingga kusyen udara terbentuk di antara kepala penggoncang dan cakera, penggoncang itu terletak di "zon letak kereta" khas untuk mengelakkan kerosakan. Inilah rupanya.

Sebaik sahaja kelajuan mencapai tahap yang dikehendaki, pemacu servo (motor elektromagnet) menggerakkan lengan goyang, yang sudah diletakkan di tempat maklumat perlu ditulis atau dibaca. Ini dipermudahkan dengan tepat oleh litar bersepadu yang mengawal semua pergerakan rocker.

Terdapat pendapat yang meluas, sejenis mitos, bahawa pada masa-masa apabila cakera "terbiar", i.e. Tiada operasi baca/tulis dilakukan buat sementara waktu dengannya, dan cakera keras di dalamnya berhenti berputar. Ini benar-benar mitos, kerana sebenarnya, cakera keras di dalam sarung berputar sentiasa, walaupun apabila cakera keras berada dalam mod penjimatan kuasa dan tiada apa-apa ditulis padanya.

Nah, kami telah melihat peranti pemacu keras komputer secara terperinci. Sudah tentu, dalam rangka satu artikel, adalah mustahil untuk bercakap tentang semua yang berkaitan dengan cakera keras. Sebagai contoh, artikel ini tidak bercakap tentang - ini adalah topik besar, saya memutuskan untuk menulis artikel berasingan mengenainya.

Saya menjumpai video menarik tentang cara cakera keras berfungsi dalam mod yang berbeza

Terima kasih semua atas perhatian anda, jika anda masih belum melanggan kemas kini di laman web ini, saya sangat mengesyorkan berbuat demikian supaya tidak terlepas bahan yang menarik dan berguna. Jumpa anda di laman blog!