Особенности конструкции НЖМД, виды дефектов магнитного диска НЖМД

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткий диск, HDD, HMDD или винчестер, HDD, HMDD) – энергонезависимое, перезаписываемое запоминающее устройство.
Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

Информация в HDD записывается на жесткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома.
В некоторых НЖМД используется одна пластина, в других – несколько на одной оси.
Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении.

Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.
При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключен их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Устройство HDD
ЖД состоит из следующих основных узлов:
корпус из прочного сплава,
жесткие диски (пластины) с магнитным покрытием,
блок головок с устройством позиционирования,
электропривод шпинделя,
блок электроники.

Устройство HDD

Функциональная схема HDD

Вопреки расхожему мнению, жесткие диски не герметичны.
Внутренняя полость жесткого диска сообщается с атмосферой через фильтр, способный задерживать очень мелкие частицы.
Пылинки, оказавшиеся при сборке в жестком диске и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на еще один фильтр – пылеуловитель.

Характеристики HDD
Интерфейс – набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена.
Современные накопители могут использовать интерфейсы:
ATA (AT Attachment, он же IDE – Integrated Drive Electronic, он же Parallel ATA);
Serial ATA;
SCSI (Small Computer System Interface);
SAS, FireWire, USB и др.

Емкость – количество данных, которые могут храниться накопителем.
Емкость современных устройств достигает 2000 Гб.
Характеристики HDD

Характеристики HDD
Физический размер (форм-фактор).
Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма.
Последние чаще применяются в ноутбуках.

Характеристики HDD
Время произвольного доступа – от 3 до 15 мс.
Минимальным временем обладают серверные диски, самым большим временем – диски для портативных устройств.
Скорость вращения шпинделя – количество оборотов шпинделя в минуту.
От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных.

Характеристики HDD
Надежность – определяется как среднее время наработки на отказ.
При определи надежности в процессе функционирования используется технология SMART. (S.M.A.R.T. - англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology – технология оценки состояния жесткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Характеристики HDD
Количество операций ввода-вывода в секунду.
Потребление энергии.
Сопротивляемость ударам – сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включенном и выключенном состоянии.

Характеристики HDD
Уровень шума – шум, который производит механика накопителя при его работе. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже.
Скорость передачи данных
Объем буфера. Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу.

Технологии записи данных на HDD
Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки.
При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала.

Технологии записи данных на HDD
При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.