Dyski twarde

Dyski twarde są obecnie prawdopodobnie najczęściej używanym typem pamięci masowych. Wiąże się to z ich własnościami: przeznaczone są do zapisu i odczytu, z urządzeń pamięci masowych mają jeden z najlepszych czasów dostępu, rzędu kilku milisekund (konkurencją są chyba tylko pamięci flash). Charakteryzują się też bardzo dużymi pojemnościami (do kilkuset GB) i szybkim transferem informacji (ten ostatni zależy od rodzaju interfejsu i może dochodzić w najbardziej wyrafinowanych wersjach do 300, a w interfejsach szeregowych 600 - 800 MB/s (SAS-2, projekt).

Budowa mechaniczna dysku twardego

Podstawowym elementarni dysku są: pozycjoner, ramiona, na których umieszczone są głowice zapisująco -odczytujące tworzące zespół głowic, układy elektroniczne sterujące i interfejsu, silnik napędu talerzy i wreszcie same talerze pokryte nośnikiem magnetycznym. Jedna z zasadniczych różnic pomiędzy dyskami twardym i elastycznymi dotyczy właśnie budowy talerzy. W dysku twardym są wykonane ze sztywnego materiału pokrytego warstwą nośnika magnetycznego. Sztywność i precyzja wykonania zapewniają, że dysk może wirować z dużą szybkością (obecnie do rzędu 10 tysięcy obrotów na minutę), a głowica odczytująco -zapisująca może być umieszczona bardzo blisko powierzchni dysku.

Talerz (ang. plate) to magnetyczna powierzchnia obracająca się ze stałą prędkością umożliwiająca odczyt danych przez głowice odczytująco-zapisującą. Talerzem może być zatem jedna z 2-8 wirujących z prędkością kilku tysięcy obrotów na minutę części dysku twardego, pokryta materiałem magnetycznym, który może zostać zapisany/odczytany przez, osobną dla każdego talerza, głowicę odczytująco-zapisującą.

Ze względu na wysokie temperatury osiągane przez dyski coraz częściej materiałem głównym jest szkło. Także wysoka gęstość zapisu oraz jego naturalna wytrzymałość sprawia, że to właśnie podkład szklany jest coraz częściej wykorzystywany przy produkcji talerzy dysków twardych.

Innym materiałem wykorzystywanym podczas produkcji talerzy są stopy aluminium. Na talerze naniesiona jest warstwa magnetyczna o wypolerowanej powierzchni, która umożliwia zapis oraz kasowanie danych.

Z reguły każdy talerz dysku posiada dwie głowice zapisująco-odczytujące - jedna umieszczona jest nad talerzem, druga pod nim. Głowice te umieszczone są na poruszających się synchronicznie ramionach. Nad ruchem głowicy czuwa pozycjoner, którego zadaniem jest przemieszczanie głowic do wybranego cylindra lub w przypadku wyłączenia dysku - do położenia parkowania. Rozwiązania mechaniczne pozycjonerów są dwojakiego rodzaju. Pierwsze, sto­sowane wcześniej, używały silników krokowych i zapewniały ruch głowicy po prostej radialnej w stosunku do talerzy. Drugie rozwiązanie używa najczęściej silników liniowych (ang. Voice Coil Motor - VCM), a głowica przemieszcza się po łuku.

W obecnie produkowanych dyskach twardych dominują silniki oparte o układ magnetodynamiczny, które wyparły silniki krokowe oraz hydrodynamiczne. Szybkość obrotowa w zależności o modelu dysku może osiągać nawet 15000 obrotów na minutę. Typowy dysk typu SATA, ATA osiąga prędkość rzędu 7200 obr/min. Wymagania użytkowników związane z cicha pracą dysku oraz jego szybkością stają się dla producentów sporym wyzwaniem. Dlatego też silniki dysków wspomagane są przez trwałe i w miarę ciche, nie popadające w nadmierne wibracje łożyska. Do najpopularniejszych dziś należą łożyska olejowe (FDB - Fluid Dynamic Bearing).

Płytka elektroniczna znajdująca się na odwrocie dysku to centrum sterowania dyskiem.

Tam znajduje się firmware/bios, który pełni rolę mediatora pomiędzy dyskiem a płytą główną. Firmware dysku może znajdować się kości w eeprom, może też być umiejscowiony w pamięci cache dysku. Praktycznie każdy parametr dysku (szybkość obrotowa, pojemność plus setki innych parametrów) jest tam właśnie zapisany. Dysk pozbawiony tego ważnego oprogramowania (uszkodzony firmware, niepoprawnie wpisany podczas ugrade-u) staje się całkowicie bezużyteczny.

Kontroler dysku zakończony jest interfejsem komunikacyjnym (IDE,SATA,SCSI, etc) oraz zasilającym (molex). Tam, pod postacią zworek znajdziemy także możliwość ingerencji w tryb pracy dysku. Oprócz typowych układów sterowniczych (układ zarządzający sterowaniem silnika, głowicy) oraz zasilających na płytce elektronicznej znajduje się pamięć podręczna (tzw. cache). Zasilanie, które jest wymagane do wystartowania elektroniki, a co za tym idzie mechaniki dysku pobierane jest pośrednio lub bezpośrednio z zasilacza komputera.

---