Festplatte – was ist das? Eigenschaften von Festplatten. Was ist eine Festplatte und wie funktioniert sie? Vor- und Nachteile von HDD gegenüber SSD

Der Zweck dieses Artikels ist es, das Gerät einer modernen Festplatte zu beschreiben, über ihre Hauptkomponenten zu sprechen, zu zeigen, wie sie aussehen und heißen. Darüber hinaus zeigen wir die Beziehung zwischen russischer und englischer Terminologie, die die Komponenten beschreibt Festplatte.

Zur Verdeutlichung analysieren wir den 3,5-Zoll SATA-Laufwerk. Es wird ein brandneues Terabyte Seagate ST31000333AS sein. Untersuchen wir unser Meerschweinchen.

Ein grüner Textolit mit Kupferbahnen, Stromanschlüssen und SATA wird als Elektronikplatine oder Steuerplatine (Printed Circuit Board, PCB) bezeichnet. Es dient der Verwaltung der Arbeit Festplatte. HDA (Head and Disk Assembly, HDA) wird das schwarze Aluminiumgehäuse samt Inhalt genannt, in Fachkreisen auch „jar“. Der Körper ohne Inhalt wird auch als HDA (Base) bezeichnet.

Nehmen wir nun die Leiterplatte heraus und untersuchen die darauf platzierten Bauteile.

Das erste, was auffällt, ist ein großer Chip in der Mitte - ein Mikrocontroller oder Prozessor (Micro Controller Unit, MCU). Bei modernen Festplatten besteht der Mikrocontroller eigentlich aus zwei Teilen Zentralprozessor(Central Processor Unit, CPU), die alle Berechnungen durchführt, und der Lese- / Schreibkanal (Lese- / Schreibkanal) - ein spezielles Gerät, das die von den Köpfen eingehenden umwandelt Analogsignal während einer Leseoperation in digitale Daten und codiert die digitalen Daten während einer Schreiboperation in ein analoges Signal. Der Prozessor verfügt über Input-Output-Ports (IO-Ports) zum Steuern anderer Komponenten, die sich auf der Leiterplatte befinden, und zum Übertragen von Daten über die SATA-Schnittstelle.

Der Speicherchip ist ein herkömmlicher DDR-SDRAM-Speicher. Die Größe des Arbeitsspeichers bestimmt die Größe des Festplattencaches. Diese Platine enthält 32 MB Samsung DDR-Speicher, was dem Laufwerk theoretisch einen 32 MB Cache gibt (und das ist genau die Menge, die angegeben ist Spezifikationen ah Festplatte), aber das stimmt nicht ganz. Tatsache ist, dass der Speicher logisch in Pufferspeicher (Cache) und Firmware-Speicher aufgeteilt ist. Der Prozessor benötigt etwas Speicher, um Firmware-Module zu laden. Nach unserem besten Wissen führen nur Hitachi/IBM die tatsächliche Cache-Menge im Datenblatt auf; Was den Rest der Laufwerke betrifft, können wir nur über die Menge des Caches raten.

Der nächste Chip ist der Motor- und Headunit-Steuercontroller oder „Twist“ (Voice Coil Motor Controller, VCM-Controller). Außerdem steuert dieser Chip die auf der Platine befindlichen sekundären Stromquellen, aus denen der Prozessor und der im HDA befindliche Vorverstärker-Umschaltchip (Preamplifier, Preamp) versorgt werden. Dies ist der Hauptenergieverbraucher auf der Leiterplatte. Es steuert die Drehung der Spindel und die Bewegung der Köpfe. Der Kern des VCM-Controllers kann sogar bei Temperaturen von bis zu 100 ° C arbeiten.Ein Teil der Firmware des Laufwerks ist im Flash-Speicher gespeichert. Wenn die Festplatte mit Strom versorgt wird, lädt der Mikrocontroller den Inhalt des Flash-Chips in den Speicher und beginnt mit der Ausführung des Codes. Ohne den korrekt geladenen Code will die Festplatte nicht einmal hochfahren. Wenn auf der Platine kein Flash-Chip vorhanden ist, ist dieser in den Mikrocontroller eingebaut.

Der Vibrationssensor (Schocksensor) reagiert auf für die Scheibe gefährliche Erschütterungen und sendet darüber ein Signal an den VCM-Controller. Der VCM parkt die Köpfe sofort und kann die Drehung der Platte stoppen. Theoretisch sollte dieser Mechanismus das Laufwerk vor zusätzlichen Schäden schützen, aber er funktioniert in der Praxis nicht, also lassen Sie die Discs nicht fallen. Bei einigen Discs ist der Vibrationssensor sehr empfindlich und reagiert auf die geringste Vibration. Die vom Sensor empfangenen Daten ermöglichen dem VCM-Controller, die Bewegung der Köpfe zu korrigieren. Auf solchen Scheiben sind mindestens zwei Vibrationssensoren installiert.

Auf der Platine befindet sich eine weitere Schutzvorrichtung - die Transient Voltage Suppression (TVS). Es schützt die Platine vor Überspannungen. Während eines Stromstoßes brennt das TVS durch und erzeugt einen Kurzschluss gegen Masse. Dieses Board hat zwei TVS, 5 und 12 Volt.

Betrachten Sie nun die HDA.

Unter der Platine befinden sich die Kontakte des Motors und der Köpfe. Zusätzlich befindet sich am Scheibenkörper ein kleines, kaum wahrnehmbares Loch (Atemloch). Sie dient dem Druckausgleich. Viele Leute denken, dass sich in der Festplatte ein Vakuum befindet. Eigentlich ist es nicht. Dieses Loch ermöglicht es der Scheibe, den Druck innerhalb und außerhalb des Containments auszugleichen. Auf der Innenseite ist dieses Loch mit einem Atemfilter bedeckt, der Staub- und Feuchtigkeitspartikel einfängt.

Sehen wir uns nun den Eindämmungsbereich an. Entfernen Sie die Disc-Abdeckung.

Der Deckel an sich ist nichts besonderes. Es ist nur ein Stück Metall mit einer Gummidichtung, um Staub fernzuhalten. Betrachten Sie schließlich die Füllung des Containment-Bereichs.

Auf Metallscheiben, auch Pfannkuchen oder Teller genannt, werden wertvolle Informationen gespeichert. Auf dem Foto sehen Sie die obere Platte. Die Platten bestehen aus poliertem Aluminium oder Glas und sind mit mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung bedeckt, einschließlich einer ferromagnetischen Substanz, auf der tatsächlich die Daten gespeichert sind. Zwischen den Pfannkuchen sowie über ihnen sehen wir spezielle Platten, die Separatoren oder Separatoren (Dämpfer oder Separatoren) genannt werden. Sie werden benötigt, um Luftströme auszugleichen und akustische Geräusche zu reduzieren. In der Regel bestehen sie aus Aluminium oder Kunststoff. Aluminium-Separatoren sind erfolgreicher beim Kühlen der Luft innerhalb des Containment-Bereichs.

Seitenansicht von Pfannkuchen und Separatoren.

Schreib-Lese-Köpfe (Köpfe) sind an den Enden der Halterungen der Magnetkopfeinheit oder HSA (Head Stack Assembly, HSA) installiert. Die Vorbereitungszone ist der Bereich, in dem sich die Köpfe einer gesunden Scheibe befinden sollten, wenn die Spindel angehalten wird. Bei dieser Scheibe liegt die Präparationszone näher an der Spindel, wie auf dem Foto zu sehen ist.

Bei einigen Akkumulatoren erfolgt das Parken auf speziellen Kunststoff-Präparierpads, die sich außerhalb der Platten befinden.

Die Festplatte ist ein präziser Positionierungsmechanismus und dafür normale Operation Es wird sehr saubere Luft benötigt. Während des Gebrauchs können sich im Inneren der Festplatte mikroskopisch kleine Metall- und Fettpartikel bilden. Zur sofortigen Reinigung der Luft in der Scheibe gibt es einen Umluftfilter. Dies ist ein Hightech-Gerät, das ständig kleinste Partikel sammelt und einfängt. Der Filter befindet sich im Pfad der Luftströme, die durch die Drehung der Platten erzeugt werden.

Jetzt entfernen wir den oberen Magneten und sehen, was sich darunter verbirgt.

Festplatten verwenden sehr starke Neodym-Magnete. Diese Magnete sind so stark, dass sie das 1.300-fache ihres eigenen Gewichts heben können. Legen Sie Ihren Finger also nicht zwischen Magnet und Metall oder einen anderen Magneten - der Schlag wird sehr empfindlich sein. Dieses Foto zeigt die BMG Limiter. Ihre Aufgabe ist es, die Bewegung der Köpfe zu begrenzen und sie auf der Oberfläche der Platten zu belassen. BMG-Limiter verschiedene Modelle anders angeordnet, aber es gibt immer zwei davon, sie werden auf allen modernen verwendet Festplatte. Bei unserem Laufwerk befindet sich der zweite Begrenzer am unteren Magneten.

Hier ist, was Sie dort sehen können.

Wir sehen hier auch die Spule (Schwingspule), die Teil des Magnetkopfblocks ist. Die Spule und die Magnete bilden den VCM-Antrieb (Voice Coil Motor, VCM). Das Laufwerk und der Magnetkopfblock bilden einen Positionierer (Aktuator) - eine Vorrichtung, die die Köpfe bewegt. Ein schwarzes Kunststoffteil mit komplexer Form wird als Riegel (Betätigerriegel) bezeichnet. Dies ist ein Sicherheitsmechanismus, der das BMG freigibt, nachdem der Spindelmotor eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen erreicht hat. Dies geschieht aufgrund des Drucks des Luftstroms. Die Halterung schützt die Köpfe vor ungewollten Bewegungen in der Präparierposition.

Lassen Sie uns nun den Magnetkopfblock entfernen.

Die Genauigkeit und Laufruhe des BMG wird durch ein Präzisionslager unterstützt. Das größte BMG-Teil aus Aluminiumlegierung, normalerweise als Halterung oder Kipphebel (Arm) bezeichnet. Am Ende der Wippe befinden sich Köpfe an einer Federaufhängung (Heads Gimbal Assembly, HGA). Normalerweise werden die Köpfe und Kipphebel von verschiedenen Herstellern geliefert. Ein flexibles Kabel (Flexible Printed Circuit, FPC) geht zum Pad, das mit der Steuerplatine zusammenpasst.

Betrachten Sie die Komponenten des BMG genauer.

Eine Spule, die mit einem Kabel verbunden ist.

Lager.

Das folgende Foto zeigt die BMG-Kontakte.

Die Dichtung (Dichtung) sorgt für die Dichtheit der Verbindung. Somit kann nur durch das Druckausgleichsloch Luft in das Innere der Platten- und Kopfeinheit eintreten. Die Kontakte dieser Scheibe sind zur Verbesserung der Leitfähigkeit mit einer dünnen Goldschicht überzogen.

Dies ist ein klassisches Rocker-Design.

Die kleinen schwarzen Stücke an den Enden der Federbügel werden Schieber genannt. Viele Quellen weisen darauf hin, dass Slider und Heads ein und dasselbe sind. Tatsächlich hilft der Schieber beim Lesen und Schreiben von Informationen, indem er den Kopf über die Oberfläche der Pfannkuchen hebt. Bei modernen Festplatten bewegen sich die Köpfe in einem Abstand von 5-10 Nanometern von der Oberfläche der Pfannkuchen. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 25.000 Nanometern. Gelangen Partikel unter den Schieber, kann dies zu Überhitzung der Köpfe durch Reibung und Ausfall führen, weshalb die Reinheit der Luft im Containment so wichtig ist. Die Lese- und Schreibelemente selbst befinden sich am Ende des Schiebers. Sie sind so klein, dass sie nur mit einem guten Mikroskop zu sehen sind.

Wie Sie sehen können, ist die Oberfläche des Schiebers nicht flach, sondern hat aerodynamische Rillen. Sie helfen, die Flughöhe des Sliders zu stabilisieren. Die Luft unter dem Gleiter bildet ein Luftpolster (Air Bearing Surface, ABS). Das Luftkissen hält den Flug des Schiebers nahezu parallel zur Oberfläche des Pfannkuchens.

Hier ist ein weiteres Slider-Bild.

Kopfkontakte sind hier deutlich sichtbar.

Dies ist ein weiterer wichtiger Teil des BMG, der noch nicht diskutiert wurde. Es wird als Vorverstärker (Preamplifier, Preamp) bezeichnet. Ein Vorverstärker ist ein Chip, der die Köpfe steuert und das an oder von ihnen kommende Signal verstärkt.

Der Vorverstärker befindet sich aus einem ganz einfachen Grund direkt im BMG - das von den Köpfen kommende Signal ist sehr schwach. Bei modernen Laufwerken hat es eine Frequenz von etwa 1 GHz. Nimmt man den Preamp aus dem Containment-Bereich, wird ein so schwaches Signal auf dem Weg zur Steuerplatine stark gedämpft.

Vom Preamp führen mehr Spuren zu den Heads (rechts) als zum Containment-Bereich (links). Tatsache ist, dass eine Festplatte nicht gleichzeitig mit mehr als einem Kopf (einem Paar von Schreib- und Leseelementen) arbeiten kann. Die Festplatte sendet Signale an den Vorverstärker und wählt den Kopf aus, auf den die Festplatte gerade zugreift. Diese Festplatte hat sechs Spuren, die zu jedem Kopf führen. Warum so viele? Eine Spur ist Masse, zwei weitere sind für Lese- und Schreibelemente. Die nächsten beiden Spuren dienen zur Steuerung von Mini-Aktuatoren, speziellen piezoelektrischen oder magnetischen Geräten, die den Schieber bewegen oder drehen können. Dies hilft, die Position der Köpfe über der Spur genauer einzustellen. Der letzte Weg führt zur Heizung. Die Heizung wird verwendet, um die Flughöhe der Köpfe zu steuern. Die Heizung überträgt Wärme auf die Aufhängung, die den Schieber und die Wippe verbindet. Der Bügel besteht aus zwei Legierungen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften. Beim Erhitzen biegt sich die Aufhängung zur Oberfläche des Pfannkuchens und verringert so die Flughöhe des Kopfes. Beim Abkühlen richtet sich die Suspension auf.

Genug von den Köpfen, zerlegen wir die Scheibe weiter. Entfernen Sie den oberen Trenner.

So sieht es aus.

Auf dem nächsten Foto sehen Sie den Containment-Bereich mit entferntem oberen Separator und entfernter Kopfbaugruppe.

Der untere Magnet wurde sichtbar.

Nun der Klemmring (Plattenklemmung).

Dieser Ring hält den Plattenstapel zusammen und verhindert, dass sie sich relativ zueinander bewegen.

Pfannkuchen werden auf einer Spindel (Spindelnabe) aufgereiht.

Jetzt, da nichts mehr die Pfannkuchen hält, entfernen wir den oberen Pfannkuchen. Hier ist, was darunter ist.

Jetzt ist klar, wie der Platz für die Köpfe entsteht – zwischen den Pfannkuchen sind Distanzringe. Das Foto zeigt den zweiten Pfannkuchen und den zweiten Separator.

Der Distanzring ist ein hochpräzises Teil aus nichtmagnetischer Legierung oder Polymeren. Nehmen wir es ab.

Lassen Sie uns alles andere aus der Festplatte ziehen, um die Unterseite des HDA zu inspizieren.

So sieht die Druckausgleichsbohrung aus. Er befindet sich direkt unter dem Luftfilter. Schauen wir uns den Filter genauer an.

Da die Außenluft zwangsläufig Staub enthält, ist der Filter mehrschichtig. Er ist viel dicker als der Zirkulationsfilter. Manchmal enthält es Kieselgelpartikel, um die Luftfeuchtigkeit zu bekämpfen.

Hallo Freunde! Was Festplatte oder Festplatte? Eine Festplatte ist eine Festplatte. Abgekürzt als HDD oder Hard (Magnetic) Disk Drive - HDD oder MHDD. Die erste Festplatte wurde 1956 von IBM herausgebracht, hatte Abmessungen von etwa einem Kubikmeter und konnte bis zu 3,5 MB an Informationen speichern (siehe Abbildung links aus Wikipedia). Darin enthalten waren 50 Magnetplatten Durchmesser 610mm. Die Oberfläche der Scheiben war mit reinem Eisen bedeckt, was es ermöglichte, Schnitte zu magnetisieren und Daten zu speichern. Diese Festplatte wiegt 971 kg und war Teil des ersten in Serie produzierten IBM 305 RAMAC-Computers. Darüber hinaus hat sich die Technologie weiterentwickelt und das erreicht, was Sie in Ihren Desktop-PCs und Laptops sehen. Eine Festplatte wird auch als Festplatte, Festplatte oder abgekürzt als Schraube bezeichnet. Der Name Winchester stammt aus den 70er Jahren. Damals veröffentlichte IBM Neuer Computer mit moderner Festplatte, das aus zwei Schließfächern bestand, die jeweils bis zu 30 MB an Informationen speichern konnten. Eine Analogie wurde mit dem Winchester-Gewehr gezogen, das die 30-30-Patrone verwendete. Wahrscheinlich danach Festplatte, höchstwahrscheinlich für immer (zumindest in der russischsprachigen Bevölkerung), wurde der Name festgelegt - Festplatte oder abgekürzt - Schraube.

Eine moderne Festplatte besteht aus:

• Korps
• Elektronikblock
• Aktuatorpositioniereinheit
• Blöcke mit Magnetplatten

Lassen Sie uns jeden genauer betrachten

Rahmen. Es ist wie die Karosserie eines Autos. Alles ruht darauf. Die Hauptaufgabe besteht darin, die erforderliche Steifigkeit und Dichtheit bereitzustellen. Starrheit ist notwendig, um die Scheibe vor äußerer Beschädigung zu schützen. Dichtigkeit - um zu verhindern, dass Fremdkörper in die Scheibe eindringen. Das Gehäuse besteht aus einer wärmeleitenden Legierung, da beim Betrieb des Gerätes Wärme entsteht und irgendwie abgeführt werden muss. Sie können mehr über HDD-Kühlung lesen. Um die Drücke außerhalb und innerhalb des Gehäuses auszugleichen, wird ein kleines Fenster mit einer flexiblen Metallplatte hergestellt.

Elektronikblock

Besteht aus:

• Schnittstellenblock
• Puffer oder Cache
• Steuerblock

Der Schnittstellenblock ist für die Verbindung der Festplatte mit dem Computer verantwortlich. ROM ist ein Nur-Lese-Speichergerät Service Information und Festplatten-Firmware. Puffer - Cache-Speicher ähnlich wie RAM. Häufig verwendete Informationen werden darin platziert, was die Leistung der Festplatte erhöht. Die Lesegeschwindigkeit aus dem Cache nähert sich dem Maximum für die Festplattenschnittstelle. Die gängigste Schnittstelle ist derzeit SATA III mit max Durchsatz bei 6 Gbit/s. Die Steuereinheit ist für den Betrieb des gesamten Geräts verantwortlich. Es überwacht die Rotationsgeschwindigkeit des Blocks mit Magnetplatten und die Position des Blocks mit Aktuatoren.

Es besteht aus einem Aktuator (einem Gerät zum Schreiben und Lesen von Informationen), einer Halterung (auf der alles funktioniert) und einem Laufwerk. Der Antrieb erhält von der Steuereinheit Befehle, wo er Informationen lesen und wo er schreiben soll. (Die folgende Abbildung stammt von http://www.3dnews.ru/editorial/640707)

Block mit Speicherplatten. Es besteht aus einem Antrieb, Scheiben oder Platten und Separatoren. Letztere dienen dazu, einen bestimmten Abstand zwischen den Platten einzustellen. Discs mit Separatoren sind auf dem Laufwerk montiert. Letztere behält eine konstante Rotationsgeschwindigkeit bei.

2. Wie funktioniert eine Festplatte?

Wenn der Computer eingeschaltet wird, versorgt die Steuereinheit das Magnetplattenlaufwerk mit Strom und wartet, bis dieses die eingestellte Geschwindigkeit erreicht. Sobald dies geschieht, erhält der Computer ein Signal, dass die Festplatte bereit ist. Als nächstes kommt die Bitte um Auskunft. Zum Einsatz kommt der Positionierblock, der die gewünschte Position des Aktuators einstellt. Die Daten werden gelesen und gelangen in die Schnittstelleneinheit und von dort in den RAM.

Früher berührten Aktuatoren Magnetplatten. Mit zunehmender Geschwindigkeit der letzteren war eine andere Technologie erforderlich. In diesem Fall schwebte der Betätiger über der magnetischen Oberfläche und berührte die Platte an einer bestimmten Stelle. Die Technologie ging weiter, die Rotationsgeschwindigkeit der Platten erhöhte sich und der Block mit Aktuatoren wurde außerhalb der Platten geparkt. Das heißt, die Aktuatoren bleiben neben den Platten, bis die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit der Magnetplatten erreicht ist.

Durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben entsteht ein Luftstrom, der den Aktuatorkopf über die Oberfläche hebt. Derselbe Luftstrom bläst Staubpartikel von der Oberfläche auf einen speziellen Filter im Gehäuse. Auch im Gehäuse befindet sich ein Adsorptionsmittel zur Entfernung von Feuchtigkeitsresten.

Bei modernen Festplatten der Abstand zwischen dem Lesekopf und der Oberfläche der magnetischen Platine< 10 нм. Благодаря тому, что считывающие головки никогда не касаются магнитных пластин отсутствует трение и продлевается срок жизни HDD.

Jeder magnetische Wafer ist in kreisförmige Spuren mit einer Breite von etwa 60 nm unterteilt. Letztere wiederum sind in Cluster unterteilt. Normalerweise ist ein Cluster 4 KB groß. Jedes Informationsbit stellt ein Pad auf einer Spur dar, die mit -1 oder nicht -0 magnetisiert werden kann. Diese Seiten werden auch Domains genannt. Je kleiner dieser Bereich ist, desto mehr Informationen passen auf die Strecke und desto größer wird die Festplatte ausfallen. Zu Beginn der Entwicklung wurde mit der Längsschnittaufnahme gearbeitet. Der Standort befand sich entlang des Weges. In Zukunft wurde diese Technologie durch Perpendicular Recording ersetzt, wodurch die Datendichte und damit die Kapazität der HDD erhöht werden konnte.

Der Satz von Bahnen, die vom Rotationszentrum des Motors gleich weit entfernt sind, wird als Zylinder bezeichnet.

Bevor Festplatten die Kapazitätsgrenze von 500 MB überschritten, reichte das CHS-Positioniersystem (Zylinder-Kopf-Sektor Zylinder-Kopf-Sektor). Mit der Zunahme des Volumens wurde 1994 das lineare Positionierungssystem LBA (lineare Blockadressierung) übernommen. Im Falle von CHS war die Festplatte für Betriebssysteme transparent, bei linearer Adressierung greift das System auf das Gewünschte zu hart Festplatte, und schon versteht die HDD-Steuereinheit, wo sich dieser Sektor physisch befindet.

Aktuator-Positionierungsblock. Angetrieben von einem Magnetmotor. Letztere besteht aus einem Stator und einer Spule. Der Stator besteht aus einem oder zwei starken Neodym-Permanentmagneten. Die genaue Positionierung der Halterung mit den Köpfen erfolgt durch Anlegen einer Spannung einer bestimmten Kraft an die Spule (das Bild stammt von http://www.3dnews.ru/editorial/640707)

Die Geschwindigkeit der Kopfpositionierung und damit die Zugriffszeit auf Informationen hängt von der Stärke der Magnete ab. Letzteres variiert bei Festplatten zwischen 3 und 12 ms. Je kürzer die Zeit, desto schneller und teurer die Festplatte. WD hat drei Serien von Festplatten: grün, blau und schwarz. Der grüne verwendet einen Neodym-Magneten und eine Spindeldrehzahl von 5400 U / min. Dadurch wird eine eher bescheidene Leistung erzielt, aber eine anständige Effizienz und ein geringer Stromverbrauch. Die blauen Scheiben verwenden den gleichen Magneten und die Drehzahl steigt auf 7200 U / min. Hinsichtlich der Geschwindigkeitseigenschaften nimmt sie eine Zwischenposition zwischen grünen und schwarzen HDDs ein. Schwarze verwenden zwei Magnete und eine Geschwindigkeit von 7200 U / min. Dies ermöglicht maximale Leistung. Sie können die Drehzahl noch weiter erhöhen, indem Sie die Drehzahl des Motors mit Magnetplatten auf 10.000 oder 15.000 U/min erhöhen. Diese Datenträger haben eine minimale Zugriffszeit auf Informationen und werden hauptsächlich in Servern verwendet. SSDs mit Zugriffsgeschwindigkeit< 1 мс пока остаются вне конкуренции.

Festplatten erzeugen während des Betriebs zwei Arten von Geräuschen. Von schnell rotierenden Magnetplatten und vom Schlagen eines Blocks mit Köpfen auf einem Begrenzer. Letzteres tritt auf, wenn der Block mit Köpfen in die Parkposition zurückgebracht wird. Um diesen Aufprall zu reduzieren, setzen die Hersteller Gummipuffer ein, was jedoch manchmal nicht hilft, insbesondere bei flinken Antrieben. Es gibt zwei Möglichkeiten, das Festplattenrauschen zu reduzieren. Die erste besteht darin, stoßdämpfende Halterungen im PC-Gehäuse herzustellen. Sie können mehr darüber lesen. Der zweite Weg ist die Verwendung der AAM-Technologie, über die ich ausführlicher geschrieben habe.

3. Produktion und Hersteller von Festplatten

Am Anfang gab es etwa 70 HDD-Hersteller. Dank Konkurrenz gibt es nur noch drei davon. Dies sind Toshiba, Seagate und WD. In der Grafik unten sehen Sie, in welchen Jahren die Übernahmen stattfanden.

Produktion. In der Maschinenhalle werden Knüppel aus einem Aluminiumbarren mit zylindrischer Form geschnitten. Anschließend erhalten die Rohlinge die gewünschte Form, ggf. sogar auf Drehbänken. Nach dem Werkstück geht es in die Poliererei, wo die Oberflächen auf das gewünschte Niveau poliert werden. Anschließend erfolgt die Kontrolle und die Werkstücke gehen in die Magnetbeschichtung. Dann gibt es wieder Kontrolle. Dann kommt die Montage der Festplatte und Low-Level-Formatierung. Dabei werden Magnetplatten in Spuren aufgeteilt und auf defekte oder nicht lesbare Sektoren geprüft. Letztere werden sofort gekennzeichnet, um die Aufnahme von Informationen in ihnen auszuschließen. Jede Spur hat eine gewisse Reserve an Sektoren. Aus dieser Reserve werden die im Betrieb erkannten fehlerhaften Abschnitte ersetzt.

Unabhängig davon muss über die Herstellung von Köpfen zum Lesen und Schreiben von Informationen gesprochen werden. Bei modernen Festplatten besteht jeder Aktuator aus zwei Köpfen, einem zum Lesen und einem zum Schreiben. Der Aufwand bei der Herstellung von Köpfen ist vergleichbar mit dem Aufwand bei der Herstellung von Prozessoren, auch Photolithographie kommt zum Einsatz. Die Kopfanordnung ist ein Betriebsgeheimnis.

Fazit

In dem Artikel haben wir ein wenig Geschichte berührt, indem wir ein Bild der ersten Festplatte gegeben haben, die 1956 veröffentlicht wurde. Sie sagten Mögliche Ursache Benennung von Magnetfestplatten mit einem kurzen Wort - Schraube. Dann haben wir die Zusammensetzung der Festplatte untersucht, was sich in ihrem Gehäuse verbirgt. Wir haben versucht, auf jeden Block einzeln zu achten. Berücksichtigt harte Arbeit Scheibe. Am Ende haben wir uns mit den Herstellern und der HDD-Produktion selbst beschäftigt. Ich hoffe, Sie sind mit mir in der HDD-Thematik weitergekommen.

Eine der Hauptkomponenten eines jeden Computers ist eine magnetische Festplatte, die als Speichergerät für dauerhafte Informationen verwendet wird.

Dieses Gerät hat mehrere "informelle" Namen: Festplatte, Festplatte oder "Schraube".

Warum heißt eine Festplatte Festplatte?

Winchester wurden in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts in den Vereinigten Staaten als Festplatten bezeichnet. Dann veröffentlichte IBM das erste Analogon moderner Festplatten: ein Gerät, das aus zwei Schränken bestand, in denen sich befanden Magnetplatten mit einer Kapazität von jeweils 30 MB.

Es war mit der Aufschrift "30x30" gekennzeichnet - genau die gleiche Aufschrift befand sich auf dem Gewehr der bekannten Firma Winchester. Anfangs wurden Festplatten noch scherzhaft „Festplatten“ genannt, doch schon bald war der Name fest in ihnen verankert und wurde fast offiziell.

Wie ist eine Computerfestplatte aufgebaut?

Das Prinzip einer Festplatte ist seit mehreren Jahrzehnten unverändert. Natürlich haben sich die technischen Details stark verändert, aber die wichtigsten Designmerkmale sind die gleichen geblieben wie vor vierzig Jahren.

Das Winchester ist eine Reihe dünner Glas- oder Aluminiumscheiben, auf deren Oberfläche eine dünne Chromdioxidschicht abgeschieden wird. Die Scheiben sind streng parallel zueinander auf der Spindel befestigt und mit einem Aluminiumgehäuse abgedeckt. Außerdem befindet sich im Inneren des Gehäuses ein Block mit Magnetköpfen.

Der Elektromotor setzt die Scheiben in Bewegung und sie beginnen sich mit konstanter Geschwindigkeit zu drehen. Die entstehenden Luftströme halten die Köpfe in einiger Entfernung von der Oberfläche der Platten, so dass keine Kratzer oder Schrammen zurückbleiben.

Die oberste Schicht einer Festplatte wird zum Schreiben und Lesen von Informationen verwendet. Diese Arbeit wird von Magnetköpfen ausgeführt, die sich über die Oberfläche der Platten bewegen und die gewünschten Positionen gemäß speziellen Markierungen auf der Platte finden.

Natürlich haben sich die Durchmesser moderner Festplatten im Vergleich zu den ersten Modellen deutlich verringert, und die Informationskapazität hat sich im Gegenteil hunderttausendfach erhöht. Die ersten Festplatten hatten jedoch ungefähr das gleiche grundlegende Gerät.

Schreiben von Informationen auf die Festplatte

Der Prozess des Schreibens und Lesens von Informationen basiert auf einem Binärcode: dem Vorhandensein oder Fehlen eines Signals. Der so verschlüsselte Informationsblock wird in Schwingungen umgewandelt elektrischer Strom, wird dem Magnetkopfblock der Festplatte zugeführt.


Die Köpfe finden den gewünschten Abschnitt der Scheibe und wandeln Stromschwankungen in Magnetfeldschwankungen um. Dabei entstehen auf der Oberfläche der Scheibe mikroskopisch kleine Bereiche: einige sind magnetisiert, andere nicht magnetisiert. Damit wird der Binärcode des Datensatzes auf die Festplatte übertragen.

Der Prozess des Lesens von Informationen sieht ähnlich aus: Ein Block von Magnetköpfen fährt über den gewünschten Abschnitt der Platte, und aufgrund von Schwankungen des von der Oberfläche der Platte erzeugten Magnetfelds steigt die elektrische Spannung in den Köpfen entweder an oder sinkt.

Die gelesenen Informationen gelangen, wo sie verarbeitet und auf dem Bildschirm angezeigt werden. Der Monitor zeigt uns den Text oder das Bild, das auf der Festplatte gespeichert ist.

Festplatte formatieren

Verfahren harte Formatierung Die Festplatte ist wie das Löschen von Informationen von einer Tafel. Magnetköpfe zerstören alles, was zuvor auf der Platte aufgezeichnet wurde, und brechen ihre Oberfläche in Sektoren für neue Aufzeichnungen auf. Brandneue Discs werden ebenfalls formatiert: Dies ist notwendig, um den Schreib- und Leseprozess zu optimieren.

Darstellung von Informationen auf der Festplatte

Informationen werden nicht zufällig, sondern in Form von ineinander liegenden Kreisen (Spuren) auf die Festplatte geschrieben. Eine Festplatte besteht aus mehreren Platten, und jeder Kopf ist für eine Seite einer Platte "zuständig", aber sie bewegen sich alle gleichzeitig in die gleiche Tiefe.

Daher werden Informationen gleichzeitig auf mehreren Platten aufgezeichnet, deren Spuren eine zylindrische Oberfläche bilden. Festplatten sind in Sektoren unterteilt, wobei eine Sektorspur 512 Bytes enthält.

Die logische Darstellung von Informationen unterscheidet sich von ihrem physischen Layout. Beim Formatieren wird die Festplatte in sogenannte logische Laufwerke aufgeteilt, die jeweils durch einen lateinischen Buchstaben gekennzeichnet sind. Die Größe jedes logischen Datenträgers wird auf Wunsch des Computerbesitzers willkürlich zugewiesen.


Diese Darstellung der Informationen wird aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit gewählt. Um logische Koordinaten in physikalische umzuwandeln, befindet sich im Festplattengehäuse ein spezieller Übersetzer.

Computerfestplatte ist ein Ort für die langfristige Speicherung von Informationen. In den Eigenschaften eines Computers werden sie als HDD (engl. Hard Laufwerk). Im Computerjargon heißt es „Festplatte“ oder „Schraube“. Sie können auch den Namen "hart" hören. Es erhielt den Namen "Winchester" in Analogie zum beliebten Winchester-Karabiner, der die Patrone "30-30 Winchester" verwendete. Die erste Festplatte für einen Personal Computer war in 30 Spuren mit jeweils 30 Sektoren unterteilt, daher der Name „Festplatte“. Eine Festplatte ist eine nichtflüchtige Komponente in einem Computer, d.h. Wenn das Gerät ausgeschaltet wird, werden aufgezeichnete (gespeicherte) Daten nicht gelöscht.

Festplattengerät.

Daten werden auf einer oder mehreren runden Platten (Scheiben) aus Aluminium oder Glas gespeichert, die mit einer Magnetschicht beschichtet sind. Die Platte(n) befinden sich auf einer Spindel und drehen sich mit hoher Geschwindigkeit, und ein Satz sich bewegender Magnetköpfe liest oder schreibt Daten auf die Oberfläche der Platten.

Die Diskette(n) mit der Headunit sind zum Schutz vor Staub und mechanischer Beanspruchung in einem Metallgehäuse eingeschlossen. Auf dem Gehäuse befindet sich eine elektronische Platine, die den Betrieb der Festplatte steuert - der sogenannte Controller. All dieses Gerät ist eine einzelne Einheit, die sich an einem speziell dafür vorgesehenen Ort "" befindet und mit einem speziellen Kabel mit dem Motherboard verbunden ist.

Grundlegende Eigenschaften einer Festplatte.

Betrachten Sie die Hauptmerkmale einer Festplatte, die Sie kennen müssen.

VolumenFestplatte. Die wohl wichtigste Eigenschaft, die den maximal möglichen Informationsspeicher bestimmt. Angegeben in Gigabyte (GB) und Terabyte (TB). Modern hart Festplatten haben eine Kapazität von 320 GB und bis zu 4 TB.

Wie kann ein unerfahrener Benutzer entscheiden, wie viel HDD er benötigt? Bei der Auswahl eines Computers sollten Sie von Ihren Bedürfnissen ausgehen. Wenn nur für den Bürogebrauch (Schreiben, Drucken, Internet, Fotospeicherung und -bearbeitung ...), dann reicht eine 320-500-GB-Festplatte. Für Spiele, Filme ansehen und Musik hören benötigen Sie ein größeres Volumen - von 500 GB bis zum Maximum. Ein Blu-ray-Film kann bis zu 45 GB aufnehmen, und moderne Spiele werden immer gefräßiger, zum Beispiel benötigt GTA 5 65 GB Speicherplatz.

Drehzahl. Ein weiteres wichtiges Merkmal betrifft Leistung hart Scheibe. Je schneller sich die Platten drehen, desto schneller Zugriff und Daten darauf schreiben. Die Rotationsgeschwindigkeit wird in Umdrehungen pro Minute gemessen (rpm oder rpm aus dem Englischen rotieren pro Minute). Zur Verwendung in persönliche Computer Festplatten werden mit 5400 U/min und 7200 U/min produziert. Festplatten mit 7200 U/min werden bevorzugt, sind aber teurer und lauter als Laufwerke mit 5400 U/min.

Cache-Größe oder Cache-Speicher. Festplatten-Cache - eine besondere Art Arbeitsspeicher (Pufferspeicher), das häufig aufgerufene Daten speichert. Aufgrund der Tatsache, dass Daten aus einem schnellen elektronischen Cache und nicht aus einem relativ langsamen mechanischen Medium entnommen werden, erhöht sich die Leistung der Festplatte. Je größer der Cache, desto weniger Plattenzugriffe. Die Größe des Pufferspeichers wird in Megabyte gemessen und beträgt bei modernen Festplatten 16-128 MB.

Alle oben genannten Eigenschaften sind in den Preislisten der Computer im Geschäft angegeben, und jetzt können Sie bei der Auswahl einfach navigieren.