Простое в сложном: устройство жесткого диска

Одним из основных компонентов любого компьютера является жесткий диск. Данное устройство также известно под жаргонными названиями «винт», «веник», жесткач», «винчестер», «хард». Последнее обязано своим возникновением английскому наименованию – Hard Drive Disc (HDD), в русском обиходе сокращенному до «хард».

Винчестер является своеобразным хранилищем информации, данные на котором, в отличие от оперативной памяти, сохраняются даже при полном отключении электропитания. В определенной степени, аналогом могут служить старые видео- и аудиокассеты, в которых магнитная пленка выполняла ту же самую функцию, что и диски в винчестерах.

Можно не сомневаться, что многие владельцы компьютеров хотели бы узнать устройство жесткого диска. Что там щелкает внутри при включении, почему возникает стрекочущий звук при активном считывании/записи информации, и пр. Да и на корпусе есть окошки непонятного предназначения. Вопросов много, но устройство жесткого диска так и остается загадкой.

Этой статьей мы хотим пролить свет на некоторые ключевые моменты. К тому же, быть может, пытливый пользователь, решивший самостоятельно начать ремонт винчестеров с разборкой корпуса, десять раз подумает о целесообразности этого и обратится в сервисный центр.

Корпуса всех существующих жестких дисков выполнены из металла. С нижней стороны размещена плата управляющей электроники. Микросхемы могут быть припаяны как с внешней стороны (старые модели), так и с внутренней. На работоспособность это никак не влияет, разве что случайно задеть выступающую микросхему при внутреннем расположении невозможно.

Устройство жесткого диска предполагает размещение на этой плате контроллера (MCU), чипа буферной памяти (привычная DDR), модуля управления считывающими (записывающими) головками – VCM, памяти ПЗУ с управляющей микропрограммой и защитного диода (TVS). Плата связана с внутренними элементами корпуса (гермозоной) медными прижимными контактами.

Разумеется, устройство жесткого диска нельзя понять без снятия (реального или мысленного) верхней крышки корпуса. Внутри на едином шпинделе электродвигателя (от 5400 до 15000 оборотов в минуту, в зависимости от модели) размещено несколько дисков из непроводящего ток материала. На их поверхность нанесен намагничивающийся слой: вспомним кассеты – там основой была полимерная лента.

Каждый диск помещен в специальную аэродинамическую дугу, формирующую необходимый поток воздуха. Рамка, на концах которой размещены головки, в выключенном состоянии фиксируется в специальной парковочной зоне вне поверхности дисков с помощью защелки и (или) магнита. После раскрутки шпинделя создается воздушный поток, плата VCM разблокирует рамку и выводит ее в рабочее положение. Головки при этом не касаются поверхности дисков, а летают над ними на воздушной подушке. Кстати, при отключении питания энергии вращения хватает для генерации тока, достаточного для вывода головок в парковочную зону (лет 20-30 назад нужно было запускать высокоуровневую программу парковки).

Таким образом, внутри винчестера вакуума нет, а «окошки» в корпусе нужны для выравнивания давления внутри и снаружи. Разумеется, воздух внутри практически не содержит пыли. Стрекотание при активном использовании винчестера возникает из-за частого позиционирования головок на нужный участок диска (дорожку). Ну а тихий щелчок при включении может быть вызван снятием блокировки парковочной зоны или самотестом рамки.

Кстати, устройство внешнего жесткого диска точно такое же. Исключение: набирающие популярность модели на основе твердотельной памяти работают по совершенно другим принципам.