Вітаю всіх читачів блогу. Багатьох цікавить питання - як влаштований жорсткий диск комп'ютера. Тому я вирішив присвятити цьому сьогоднішню статтю.
Жорсткий диск комп'ютера (HDD або вінчестер) потрібен для зберігання інформації після вимикання комп'ютера, на відміну від ОЗУ (оперативної пам'яті) - яка зберігає інформацію до моменту припинення подачі живлення (до вимикання комп'ютера).
Жорсткий диск, по-праву, можна назвати справжнім витвором мистецтва, тільки інженерним. Так-так, саме так. Настільки складно там всередині все влаштовано. На даний момент у всьому світі жорсткий диск - це найпопулярніший пристрій для зберігання інформації, він стоїть в одному ряду з такими пристроями, як: флеш-пам'ять (флешки), SSD. Багато хто чує про складність пристрою жорсткого диска і дивується, як у ньому розміщується так багато інформації, а тому хотіли б дізнатися, як влаштований або з чого складається жорсткий диск комп'ютера. Сьогодні буде така можливість).
Пристрій жорсткого диска комп'ютера
Жорсткий диск складається з п'яти основних частин. І перша з них - інтегральна схема
, яка синхронізує роботу диска з комп'ютером і керує всіма процесами.
Друга частина - електромотор
(шпиндель), змушує обертатися диск зі швидкістю приблизно 7200 об/хв, а інтегральна схема підтримує швидкість обертання постійною.
А тепер третя, напевно найважливіша частина - коромисло
, яке може як записувати, так і зчитувати інформацію. Кінець коромислу зазвичай розділений, для того щоб можна було працювати відразу з кількома дисками. Однак головка коромислу ніколи не стикається з дисками. Існує зазор між поверхнею диска і головкою, розмір цього зазору приблизно в п'ять тисяч разів менше товщини людської волосини!
Але давайте все ж подивимося, що станеться, якщо зазор зникне і головка коромислу зіткнеться з поверхнею обертового диска. Ми все ще зі школи пам'ятаємо, що F = m * a (другий закон Ньютона, по-моєму), з якого випливає, що предмет з невеликою масою і величезним прискоренням - стає неймовірно важким. Враховуючи величезну швидкість обертання самого диска, вага головки коромислу стає вельми відчутною. Природно, що пошкодження диска в такому випадку неминуче. До речі, ось що сталося з диском, у якого цей зазор з якихось причин зник:
Так само важлива роль сили тертя, тобто її практично повної відсутності, коли коромисло починає зчитувати інформацію, при цьому зміщуючись до 60 разів за секунду. Але зачекайте, де ж тут знаходиться двигун, що приводить у рух коромисло, та ще й з такою швидкістю? Насправді його не видно, тому що це електромагнітна система, що працює на взаємодії 2 сил природи: електрики і магнетизму. Така взаємодія дозволяє розганяти коромисло до швидкостей світла, в прямому сенсі.
Четверта частина
- сам жорсткий диск, це те, куди записується і звідки зчитується інформація, до речі їх може бути кілька.
Ну і п'ята, завершальна частина конструкції жорсткого диска - це звичайно ж корпус, в який встановлюються всі інші компоненти. Матеріали застосовуються такі: майже весь корпус виконаний з пластмаси, але верхня кришка завжди металева. Корпус у зібраному вигляді нерідко називають «гермозоною». Існує думка, що всередині гермозони немає повітря, а точніше, що там - вакуум. Думка це спирається на той факт, що при таких високих швидкостях обертання диска, навіть пилинка, яка потрапила всередину, може накоїти багато нехорошого. І це майже вірно, хіба що вакууму там ніякого немає - а є очищене, осушене повітря або нейтральний газ - азот наприклад. Хоча, можливо в більш ранніх версіях жорстких дисків, замість того, щоб очищати повітря - його просто відкачували.
Це ми говорили про компоненти, тобто з чого складається жорсткий диск. Тепер давайте поговоримо про зберігання даних.
Призначення
НЖМД є найбільш досконалим і складним пристроєм сучасного ПК. Його диски здатні вмістити багато мегабайт інформації, яка передається з великою швидкістю. Основні принципи роботи жорсткого диска за час його існування залишилися практично незмінними. НЖМД поміщений в герметичний металевий корпус, який захищає дисковод від часточок пилу і захищає накопичувач від електромагнітних перешкод.
НЖМД служить для тривалого зберігання інформації, при цьому в процесі роботи дані можуть видалятися і записуватися. Жорсткий диск використовується для зберігання великих обсягів інформації. Ємність жорстких дисків сучасних ПК становить кілька терабайт.
Як і в якому вигляді зберігаються дані на жорсткому диску комп'ютера
Дані зберігаються у вузьких доріжках на поверхні диска. При виробництві, на диск наноситься понад 200 тисяч таких доріжок. Кожна з доріжок розділена на сектори.
Карти доріжок і секторів дозволяють визначити, куди записати або де рахувати інформацію. Знову ж вся інформація про сектори і доріжки знаходиться в пам'яті інтегральної мікросхеми, яка, на відміну від інших компонентів жорсткого диска, розміщена не всередині корпусу, а зовні і зазвичай знизу.
Сама поверхня диска - гладка і блискуча, але це тільки на перший погляд. При більш близькому розгляді структура поверхні виявляється складнішою. Справа в тому, що диск виготовляється з металевого сплаву, покритого ферромагнітним шаром. Цей шар якраз і робить всю роботу. Ферромагнітний шар запам'ятовує всю інформацію, як? Дуже просто. Головка коромислу намагнічує мікроскопічну область на плівці (ферромагнітному шарі), встановлюючи магнітний момент такої комірки в один із станів: о або 1. Кожен такий нуль і одиниця називаються битами. Таким чином, будь-яка інформація, записана на жорсткому диску, по-факту являє собою певну послідовність і певну кількість нулів і одиниць. Наприклад, фотографія доброї якості займає близько 29 мільйонів таких осередків, і розкидана по 12 різних секторах. Так, звучить вражаюче, однак насправді - така величезна кількість бітів займає дуже маленьку ділянку на поверхні диска. Кожен квадратний сантиметр поверхні жорсткого диска включає в себе кілька десятків мільярдів битів.