h1

Componenţa unui HDD

13/09/2009

I. Definirea unui hrd disk

Pentru mulţi utilizatori, unitatea de hard-disk este cea mai importantă parte a sistemului de calcul. O unitate de hard disk este folosită pentru stocarea nevolatilă sau permanentă a datelor. Stocarea nevolatilă, sau permanentă, înseamnă, în acest caz, că dispozitivul de stocare păstrează datele chiar şi cînd sistemul de calcul nu este alimentat cu energie electrică.

Discul dur (în engleză americană hard disc; foarte des întîlnită este şi ortografia originală engleză hard disk). Utilizatorul normal nu poate sau nu are voie să despartă discul de circuitele de comandă corespunzătoare, împreună ele formează aşa-numitul hard drive, hard disk drive sau, prescurtat, HDD.

O unitate de hard disk conţine platane rigide, în formă de disc, confecţionate de obicei din aluminiu sau sticlă. Spre deosebire de dischete, platanele nu se pot curba sau îndoi. În majoritatea unităţilor de hard-disk , discurile nu se pot extrage, din acest motiv fiind numite unitati de disc fix. Există şi unitaţi de hard disk amovibile; uneori acest termen se referă la un dispozitiv în care întregul modul de unitate este amovibil.

II.Principiile înregistrării magnetice pe un hard disk

Legea unui din fondatorii companiei Intel, Gordon Moore susţine: „densitataea tranzistorilor pe circuite integrate se dublează în fiecare an”. După părerea multor specialişti, această tendinţă se observă şi în tehnologia producerii HDD-rilor, în fiecare an se dublează posibilitatea de stocare a informatiei binare pe drive. Pe durata ultimului deceniu capacitatea de stocare a hard disk-urilor a crescut apr. de 1000 ori. În acelaşi timp , lăţimea şi lungimea corpului carcasei de aluminiu, aşa-numitele şasiu hard disk rămîn neschimbate. Schimbarea a fost în mare măsură la materialul plăcilor magnetice şi la design-ul capetelor de citire/scriere a informaţiei, adică creşterea capacităţii de stocare hard disk-ului este legat direct de creşterea densităţii utilizării spaţiului.

Construcţia fizică de bază a unui hard-disk constă în discuri rotative cu capete care se mişcă deasupra suprafeţei lor şi stochează date pe piste şi sectoare. Capetele citesc şi scriu date în inele concentrice numite piste, care sînt divizate în segmente numite sectoare, care studiază de obicei 512 octeţi fiecare pentru sistemul de fişiere NTFS. Unităţile de hard-disk au de obicei mai multe discuri (platane) care sînt amplasate unul deasupra celuilalt şi se rotesc solidar fiecare avînd două feţe, pe care unitatea stocheaza date. Majoritatea unităţilor au două sau trei platane care dau patru sau şase feţe, iar unele unităţi au pînă la 11 sau mai multe platane. Pistele aflate la aceeaşi poziţie, de pe fiecare faţă a fiecărui platan, luate împreună, alcătuiesc un cilindru. O unitate de hard-disk are în mod normal cîte un cap pentru fiecare faţă de platan, toate capetele fiind montate pe un singur dispozitiv purtător, sau rack. Capetele se deplasează solidar înspre interior şi exterior, de-a lungul razei discului.

La început, majoritatea hard disk-urilor se roteau la 3600 rot/min, multe unităţi în ziua de azi au turaţii de 5400, 5600, 6400, 7200 rot/min si au apărut chiar şi cu 15000 de rot/min.

În majoritatea hard-diskurilor, capetele nu ating (şi nici nu trebuie să atingă) platanele în timpul funcţionării normale. Totuşi cînd capetele sînt deconectate, ele se aşează pe suprafaţa discurilor care îşi încetează rotaţia. Cînd unitatea funcţionează, fiecare cap este menţinut suspendat la mică distanţă deasupra sau sub platan de o pernă foarte subţire de aer. Dacă perna de aer este deranjată de o particulă de praf sau un şoc mecanic, capul poate intra în contact cu platanul care se roteşte la turaţia normală. Cînd forţa de contact cu platanele în rotaţie este destul de mare pentru a provoca defecte, evenimentul este numit coliziune a capului. Consecinţa unei coliziuni a capului poate fi oricare de la caţiva biţi de date pierduţi pana la o unitate distrusă în întregime. Majoritatea unităţilor au lubrifianţi speciali pe platane şi suprafeţele dure, care pot rezista ‘’decolărilor şi aterizărilor’’ zilnice ale capului, ca şi unor bruscări mai severe.

Platanele unui hard disk sînt fabricate dintr-un strat de protecţie din aliaj de aluminiu şi cîteva substraturi: un substrat care ajută aderarea (~10 nm de fosfură de nichel), un substrat de crom (5-10 nm) care controlează orientarea şi dimensiunea grăunţelor din stratul magnetic, stratul magnetic (50 nm PtCo cu diferite adaosuri ca Ta, P, Ni, Cr), un strat protector de zirconiu (10-20 nm) şi în final un lubrifiant care reduce fricţiunea şi uzura discului. În Fig. 1 sunt prezentate dispunerea platanelor dintr-un hard disk şi a straturilor.


Fig. 1. Imaginea uni HDD: a) vedere de ansamblu; b) compoziţia straturilor unui platan

Construcţia unui hard disk este prezentată schematic în Fig. 2. Discurile platanelor sînt ataşate pe un motoraş, scrierea datelor făcîndu-se cu ajutorul unui sezor magnetoinductiv. Citirea datelor se face de asemenea cu ajutorul senzorului magnetoinductiv dar se poate face şi cu ajutorul senzorului magnetorezistiv.

Apariţia noilor tehnologii în producţia de capete de citire / scriere, a studiului de noi proprietăţi magnetice, anterior necunoscut ale peliculei subţire de acoperire au îmbunătăţit în mod substanţial densitatea de înregistrare. Pe fondul creşterii semnificative a densităţii înregistrării, are loc o scădere permanentă a lăţimei pistei , lungimea grăunţelor de biţi, cu toate acestea, în anii din urmă, se observă că lăţimea pistei scade mult mai repede dedît lungimea grăunţelor.

Principiul de înregistrare magnetice a semnalelor electrice pe un suport magnetic se efectuează pe baza fenomenului de magnetizării reziduale ale materialelor magnetice. Înregistrarea şi stocarea informaţiei pe suport magnetic este produs de conversia semnalelor electrice în schimbări corespunzătoare al cîmpului magnetic, imprimarea lor pe supportul magnetic şi păstrarea urmelor acestor efeste pe un material magnetic pentru o perioada lungă de timp, ca urmare a fenomenului de magnetism rezidual. Reproducerea semnalelor electrice are loc prin transformare inversă.

La înregistrare digitală magnetică, spre capul magnetic vine curent, la care domeniul de înregistrare, după o anumită perioadă de timp, îşi schimbă direcţia sa în sens contrar. Ca rezultat, sub influenţa cîmpului de dispersaţie ale capului magnetic are loc magnetizarea sau demagnetizarea unor secţiuni ale suportului magnetic.

Ca consecinţă la schimbarea periodică în direcţii opuse a domeniului de înregistrare, în stratul de lucru a suportului magnetic, apare un lanţ de sectoare cu direcţii opuse de magnetizare, care intră în contact unul cu altul prin polii cu acelaşi nume. Modelul de înregistrare expus, cînd sectoarele stratului de lucru a suportului magnetic se magnetizează de-a lungul mişcării lui, se numeşte înregistrare longitudinală. Sectoarele alternante cu diferite direcţii de magnetizare apărute în strat magnetic sînt domenii magnetice (grăunte binar sau celule binare). Cu cît îs mai mici celulele binare, cu atît densitatea înregistrării informaţiei e mai mare. Cu toate acestea, odată cu micşorarea dimensiunei celulei binare creşte influenţa reciprocă a cîmpurilor demagnetizante, care au direcţia opusă a magnetizării în celule. Astfel, in cazul în care dimensiunea celulelor binare scade mai jos o valoare critică, duce la auto-demagnetizare.

Reclame