Пристрій вінчестера

В найпершому магнітному накопичувачі, який був розроблений фірмою IBM, диски та головки разом з конструкцією розміщувалися в окремому закритому корпусі (його називали модулем даних), що встановлюється для роботи на приводний пристрій. При установці модуля даних на привід автоматично підключалася система подачі в модуль даних очищеного повітря. Головки, завдяки малій масі, притискалися до поверхні диска із зусиллям всього 0.1Н, а при обертанні диска між головкою і поверхнею утворювався повітряний зазор товщиною близько 0.5мкм. Прошарок повітря між головкою і диском створювалася за рахунок потоків, що утворюються при обертанні диска, і забезпечувала можливість багаторазового запису та зчитування даних без пошкодження магнітної поверхні диску.

В сучасних пристроях модуль даних і привід складають єдине ціле і система подачі очищеного повітря вже не використовується. Кожен сучасний накопичувач містить пакет магнітних дисків, встановлених на одній осі. У перший пристроях використовувалася швидкість обертання 3600 об/хв, проте у міру зростання вимог до швидкості запису/зчитування частота обертання блоку дисків була підвищена в багатьох пристроях до 7200 об/хв. Підвищення швидкості обертання забезпечує можливість прискорення роботи всього пристрою, однак зростання швидкості обмежений механічною міцністю дисків.

Диски являють собою пластини з алюмінію, скла або кераміки з нанесеним на них шаром високоякісного ферромагнетика. Склад магнітного покриття досить складний - воно, як правило, наноситься шляхом напилювання або вакуумного осадження. У перших дисках використовувалося покриття з оксиду заліза, сьогодні в Як матеріали для магнітного покриття використовуються як матеріали на основі заліза і його окислів, так і плівки інших магнітних металів. Покриття на основі оксидів заліза і барієвих феритів є досить м'якими, тому їх використання в нових розробках майже припинилося. Металеві плівкові покриття забезпечують більш високу щільність запису і міцність поверхні диска. Міцність покриття особливо важлива при використанні дисків в переносних комп'ютерах, де велика ймовірність ударів.

Після нанесення покриття диски піддаються спеціальній обробці для забезпечення високоякісної поверхні. Оброблені диски збирають в один пакет (звичайно в пакеті міститься від 2 до 12 дисків) і закріплюють на осі, що встановлюється в привід. Кожен диск має дві робочі поверхні, проте в деяких пристроях зовнішні поверхні крайніх дисків пакета не використовуються з конструктивних міркувань.

Для надійної та якісної роботи вінчестера важливо забезпечити відсутність пилу в корпусі блоку дисків і головок, для чого широко використовуються барометричний фільтри, які вирівнюють тиск всередині і зовні блоку дисків. Якщо ви хочете, щоб ваш вінчестер працював довго і забезпечував високу надійність зберігання даних, ніколи не відкривайте корпус блоку дисків і не зривайте з нього захисних наклейок.

Магнітні головки

Головки читання-запису відносяться до числа найважливіших елементів дискового накопичувача. Принцип дії голівок вінчестера схожий на принцип роботи головок звичайного магнітофона, однак вимоги до них пред'являються значно жорсткіші по порівняно з магнітофонними голівками. Відрізняються головки дискових накопичувачів і своїми малими розмірами.

Головка завжди знаходиться на певній відстані від поверхні диска (близько 0.13мкм), забезпечується за рахунок потоку повітря при швидкому обертанні диска (головка "летить"). Зменшення зазору між головкою й поверхнею диска збільшує сигнал при зчитуванні і дозволяє знизити струм записи, проте сильно знижує стійкість пристрою до вібрацій і ударів. Тим не менш, роботи з зменшення зазору між диском і голівкою не припиняються провідними виробниками вінчестерів і за прогнозами в найближчі п'ять років зазор може бути зменшений до 0.05мкм. Наявність зазору між головкою й поверхнею диска вимагає паркування головок (переміщення їх за межі робочої поверхні) при виключенні комп'ютера, щоб уникнути пошкодження поверхні диска або головки при їх механічному контакті. У старих пристроях для паркування головок потрібно було використовувати спеціальні програми (їх запускали безпосередньо перед завершенням роботи комп'ютера), сучасні вінчестери при виключенні живлення переміщують головки за межі робочої зони дисків автоматично.

При виготовленні головок використовуються три різних технологічних варіанти:

монолітні головки;

композитні головки;

тонкоплівкові головки.

Монолітні головки виготовляються з феритів. Складність обробки і крихкість феритів накладають серйозні обмеження на їх використання в сучасних системах з високою щільністю запису інформації на диск. У нових розробках такі головки майже не використовуються.

Композитні головки мають менші розміри в порівнянні з монолітними і виконані з фериту на підкладці зі скла або твердої кераміки. Такий підхід дозволяє зменшити зазор між головкою й поверхнею диска і, як наслідок, підвищити щільність запису на диск. Деякі фірми при виробництві композитних головок використовують замість повітряного зазору в магнітному сердечнику головки зазор, заповнений металом (це дозволяє поліпшити конфігурацію магнітного поля головки і додатково збільшити щільність запису).

тонкоплівкові головки створюються методом фотолітографії. Магнітний сердечник головки осідає на керамічну поверхню, що дозволяє створити головки з дуже малим магнітним зазором. Така технологія дає найвищу щільність запису і дозволяє зменшити ширину доріжок.

Привод головок

Пристрій привода магнітних головок (head positioner) є однією з найважливіших частин вінчестера. Від типу використовуваного приводу безпосередньо залежить швидкість роботи пристрою в цілому - привід забезпечує найважливіший параметр вінчестера: час позиціонування головок (seek time). Для переміщення головок зазвичай використовуються крокові двигуни, що забезпечують високу точність позиціонування. Існують два різних варіанти приводів: лінійні і поворотні. При поворотному приводі голівки переміщаються по дузі кола як у звичайному електропрогравачів, лінійний привід забезпечує переміщення головок по радіусу диска (подібно модним якийсь час назад програвачів з тангенціальним тонарм). Перевага лінійного приводу полягає в тому, що зазор магнітної голівки завжди перпендикулярний доріжці і відстань між доріжками зберігається постійним, поворотні приводи забезпечують меншу інерційність і, як наслідок, більш швидке позиціонування головок. Крім того, поворотні приводи більш стійкі до ударів і вібрації, оскільки допускають точну балансування.

Для швидкого позиціонування головок в сучасних дискових пристроях використовуються різні варіанти сервоприводів із записом службової інформації на виділені і/або робочі поверхні дисків. Залежно від способу зберігання інформації про позиціювання розрізняють виділені, вбудовані та гібридні сервосистеми.

В виділених системах для запису службової інформації використовується спеціальна поверхню диска (і, отже, голівка). Інформація записується на виділений диск в процесі виробництва пристрою. Такий підхід збільшує вартість вінчестерів, однак забезпечує їм високу швидкодію і надійність.

Під вбудованих системах інформація про позиціонування записується між блоками даних на робочі поверхні диска. Такі системи дешевше, менш критичні до механічних впливів і коливань температури, проте вони поступаються за швидкодією дискам з виділеної сервосистеми.

В гібридних системах дані про позиціювання записуються на частину поверхні кожного диска, дозволяючи використовувати переваги як виділеної, так і вбудованої сервосістем.

Вбудований контролер вінчестера (плата управління)

На кожному вінчестері крім блоку дисків і приводу встановлена друкована плата (як правило вона кріпиться знизу), що забезпечує управління приводами головок і дисків, а також посилення сигналів запису/зчитування. Крім того, на цій платі встановлений дешифратор команд управління головками, схеми стабілізації та ін На сучасних вінчестерах, що виготовляються в рамках програми Energy Star, є також пристрій, що забезпечує відключення приводу дисків за відсутності запитів до пристрою і інші функції енергозбереження.

Розміри вінчестерів

Сучасні дискові пристрої випускаються чотирьох типорозмірів по ширині (діаметром дисків) і трьох - по висоті. Діаметр дисків в більшості випадків дорівнює 1.8, 2.5, 3.5 або 5.25 дюйма, висота - 3.25 (пристрій повної висоти), 1.63 (пристрій половинній висоти) або менше 1 дюйма (низькопрофільні пристрій).

Якщо у вашому комп'ютері гніздо для установки дисків ширше вінчестера, вам доведеться використовувати для його установки спеціальні санчата. У найбільш популярних сьогодні корпусах Tower (вежа) передбачено встановлення дисків з форм-фактором 3.5 або 5.25, в інших випадках потрібно використовувати санчата.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nodevice.ru/