تبلیغات

ابزار هدایت به بالای صفحه

مهندسی کامپیوتر - مقالات و آموزش - دانلود مقالات معتبر isi - هارد دیسک
 
مهندسی کامپیوتر - مقالات و آموزش - دانلود مقالات معتبر isi
پنجشنبه 15 مهر 1395 :: نویسنده : ایمان باقری

برد سبزرنگ زیر هارددیسک را که به کانکتورهای SATA و برق منتهی می‌شود «بورد مدار چاپی» یا PCB می‌نامند. روی PCB کلیه اجزا و قطعات الکترونیکی لازم برای عملکرد صحیح هارددیسک گنجانده می‌شود.

قاب آلومینیومی مشکی رنگ زیر PCB با همه محتویات داخلش را «مجموعه هد و دیسک» یا HDA می‌نامند. به خود قاب به تنهایی «پایه» یا Base گفته می‌شود.


 

 

حالا PCB را باز می‌کنیم تا نگاهی به اجزا و قطعات الکترونیکی زیر آن بیندازیم.

 

 

قلب PCB در واقع بزرگ‌ترین چیپ روی آن است که «واحد میکرو کنترولر» یا MCU نامیده می‌شود. روی هارددیسک‌های جدید MCU معمولا شامل یک CPU قوی است که کلیه محاسبات و پردازش‌های خواندن و نوشتن را انجام می‌دهد.

در فرایند خواندن، سیگنال‌های آنالوگ خوانده شده از هد به اطلاعات دیجیتال تبدیل می‌شوند و در فرایند نوشتن، اطلاعات دیجیتال به سیگنال‌های آنالوگ قابل نوشتن روی دیسک تبدیل می‌شوند. همچنین MCU پورت‌های ورودی و خروجی برای کنترل هر داده‌ای دارد که در PCB انتقال پیدا می‌کند و به رابط SATA منتقل می‌شود.

چیپ دیگر «چیپ حافظه» است که از نوع حافظه‌های DDR است. اندازه آن هم همان چیزی است که تحت عنوان بافر هارددیسک یا کش (Cache) می‌شناسیم. اندازه متداول کش برای هارددیسک‌های امروزی 16، 32 یا 64 مگابایت است.

قاعدتا قرار است این مقدار حافظه به عنوان یک حافظه کمکی بین رم کامپیوتر و هارددیسک عمل کند، اما واقعیت این است که تمام این حافظه برای این منظور استفاده نمی‌شود، بلکه بخشی از آن توسط CPU برای بارگذاری firmware مورد استفاده قرار می‌گیرد. فقط هیتاچی و IBM هستند که مقدار کش واقعی را نمایش می‌دهند و بقیه برندها عددی که به عنوان کش نمایش می‌دهند، مجموع حافظه کش و حافظه مورد استفاده firmware است.

چیپ دیگری که روی PCB قرار دارد، "کنترولر موتور کویل صوتی" یا کنترولر VCM است. این چیپ پرمصرف‌ترین چیپ روی PCB است. این چیپ حرکت هدها و دوران موتور محوری را کنترل می‌کند. هسته VCM می‌تواند تا دمای 100 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند!

«چیپ فلش» بخشی از firmware دیسک را در خود نگه می‌دارد. وقتی برق وارد درایو می‌شود (کامپیوتر روشن می‌شود)، MCU محتویات این چیپ را خوانده و در چیپ حافظه‌ لود می‌کند. گاهی هیچ چیپ فلشی روی PCB دیده نمی‌شود، این بدان معناست که محتویات چیپ فلش در خود MCU گنجانده شده است.

«سنسور شوک» می‌تواند شوک‌های بیش از اندازه مجاز را تشخیص داده و سیگنالی را به کنترلر VCM ارسال کند. کنترولر VCM فورا هدها را پارک می‌کند و گاهی اوقات درایوها را از حرکت باز می‌ایستاند. در تئوری این سنسور مانع از آسیب‌دیدگی بیشتر دیسک می‌‌شود، اما در عمل این طور نیست!

روی بعضی از هارددیسک‌ها از این سنسورها برای تشخیص لرزش‌های خفیف استفاده می‌شود و سیگنال‌های ارسالی از سنسور به VCM منجر به تنظیم حرکت هدها می‌گردد. این گونه هارددیسک‌ها معمولا دو سنسور شوک دارند.

قطعه محافظتی دیگری که در هارددیسک‌ها استفاده می‌شود «دیود خنثی کننده ولتاژ لحظه‌ای» یا دیود TVS نام دارد. این دیود هارددیسک را از نوسان شدید برق منبع تغذیه کامپیوتر محافظت می‌کند. وقتی دیود TVS نوسان برق منبع تغذیه را تشخیص می‌دهد، بلافاصله می‌سوزد و یک اتصال کوتاه بین کانکتور برق و گراند برقرار می‌گردد. معمولا دو دیود TVS روی PCB قرار دارد که برای محافظت در برابر ولتاژ 5 و 12 ولت در نظر گرفته می‌شوند.

حال می‌خواهیم نگاهی به HDA داشته باشیم:

 

 

وقتی بورد را باز می‌کنیم، می‌توانیم محل اتصال هدها و موتور را که زیر PCB پنهان شده‌اند ببینیم. همچنین سوراخی که به سختی دیده می‌شود را مشاهده می‌کنیم. این سوراخ را «سوراخ هوا» یا Breath hole می‌نامند. شاید شما هم این شایعه قدیمی را شنیده باشید که می‌گویند داخل هارددیسک وکیوم است.

خوب این درست نیست! هاردها از این سوراخ برای متعادل کردن فشار داخل و خارج HDA استفاده می‌کنند. انتهای این سوراخ به یک فیلتر منتهی می‌شود تا هوای تمیز و خشک وارد هارددیسک شود.

حالا می‌خواهیم نگاهی به زیر بدنه فلزی هاردیسک بیندازیم. برای این منظور باید این کلاه‌خود فلزی را از سر هاردیسک برداریم.+

 

 

این کلاه‌خود هیچ چیز قابل توجهی ندارد. فقط یک قطعه استیل با زه پلاستیکی است تا از ورود گرد و غبار به داخل هارددیسک جلوگیری کند. حال می‌خواهیم داخل HDA را ببینیم.

 

 

اطلاعات ارزشمند ما روی پلاترها ذخیره می‌‌شود. پلاترها از آلومینیوم صیقل داده شده و یا شیشه ساخته می‌شوند و با چندین لایه از مواد مختلف شامل لایه فرومغناطیسی پوشانده می‌شوند که وظیفه ذخیره داده‌ها را بر عهده دارند. بخشی از پلاتر توسط دامپر پوشانده می‌شود.

دامپرها گاهی با نام جداکننده هم نامیده می‌شوند که بین پلاترها قرار می‌گیرند و نوسانات هوا و نویزهای صوتی را کاهش می‌دهند. معمولا دامپرها از آلومینیوم یا پلاستیک ساخته می‌شوند. دامپرهای آلومینیومی برای خنک کردن هوای داخل HDA بهتر عمل می‌کنند.

شکل بعدی پلاترها و دامپرها را از زاویه بهتری نمایش می‌دهد.

 

 

هدها روی محلی به نام «پشته نصب هد» یا HSA قرار می‌گیرند. معمولا ناحیه پارک هدها نزدیک محور چرخش قرار دارد و اگر هارددیسک روشن نباشد هدها در این ناحیه قرار می‌گیرند.

 

 

هارددیسک مکانیسم خیلی دقیقی دارد و برای اینکه بتواند درست کار کند، نیازمند این است که هوای خیلی تمیزی درون آن باشد. در طول کار هارددیسک ممکن است اجزای بسیار کوچک فلز یا روغن داخل آن ایجاد شود. برای از بین بردن آنها از یک فیلتر تصفیه یا Recirculation filter استفاده می‌شود.

این فیلتر فوق پیشرفته حتی کوچک‌ترین اجزای مزاحم را به صورت دایمی جمع‌آوری و جذب می‌کند. این فیلتر در مسیر گردش هوای تعبیه شده برای دوران پلاترها قرار داده شده است.

 

 

حال می‌خواهیم آهنربای فوقانی را برداریم تا نگاهی به زیر آن بیندازیم.

 

 

 

هارددیسک‌ها از آهنربای بسیار قدرتمند نئودیمیوم استفاده می‌کنند. چون این آهنربا خیلی قوی است، می‌تواند تا 1300 برابر وزن خود را بلند کند و ضربات سنگینی را وارد کند (بنابراین انگشت خود را بین آهنربا و استیل یا آهنربای دیگر نگذارید).

یک «متوقف‌کننده HSA» روی آهنربا قرار دارد. این متوقف‌کننده حرکت HSA را محدود می‌کند تا هدها محکم با «گیره پلاتر» یا platters clamp برخورد نکنند و از طرف دیگر با سطح پلاترها تماس پیدا نکنند. متوقف‌کننده HSAها ممکن است ساختار متفاوتی داشته باشند اما همیشه 2 تا از آنها وجود دارد و روی تمام هارددیسک‌های امروزی تعبیه شده‌اند.

حال به زیر آهنربای فوقانی نگاهی می‌اندازیم:

 

 

«کویل صوتی» یا voice coil بخشی از HSA است. کویل صوتی و آهنرباها موتور کویل صوتی یا VCM را تشکیل می‌دهند. VCM و HSA هم بخش «محرک» یا Actuator را می‌سازند. بخش محرک وظیفه حرکت دادن به هدها را بر عهده دارد.

Actuator latch قطعه پلاستیکی مشکی رنگی است که وظیفه محافظت را بر عهده دارد. این قطعه وقتی درایو در حالت پارک نیست و هدها در حالت عادی هستند، HSA را آزاد می‌کند و وقتی درایو متوقف می‌شود HSA را از حرکت باز می‌دارد و مانع از حرکت ناخواسته HSA می‌شود.

حال می‌خواهیم نگاهی به نمای خارجی HSA بیندازیم:

 

 

HSA دارای «یاتاقان» (سطح اتکا یا bearing) بسیار دقیقی است که منجر به حرکت نرم و دقیق می‌گردد. بزرگ‌ترین قسمت HSA از بخش آلومینیومی به نام «بازو» یا Arm تشکیل شده است. هدها از طریق بخشی به نام HGA به بازو متصل می‌شوند. هدها و بازوها معمولا توسط تولیدکنندگان متفاوتی ساخته می‌شوند.

حالا نگاهی دقیق‌تر به اجزای HSA داریم:

 

 

 

 

 

در این عکس محل اتصال HSA نمایش داده شده است:

 

 

واشر مانع نفوذ هوا می‌‌شود. تنها راهی که برای انتقال هوا به داخل HDA وجود دارد، از طریق «سوراخ نفس» است. معمولا کانتکت‌ها با لایه نازکی از طلا پوشانده می‌شوند تا اتصال بهتری برقرار گردد.

 

 

 

در شکل‌های پایین ساختار بازو و HGA به شکل دقیق‌تری نمایش داده شده است:

اشیای کوچک مشکی رنگ سر HGA را «اسلایدر» یا Slider می‌نامند. در بخشی از مراجع اسلایدرها را همان هد نامیده‌اند، در حالی که این گونه نیست بلکه اسلایدر به واحد خواندن و نوشتن کمک می‌کند تا روی سطح پلاتر راحت‌تر حرکت کند. فاصله هدها تا سطح پلاترها حدود 5 تا 10 نانومتر است.

جالب است بدانید قطر موی انسان حدود 25000 نانومتر است. اگر هر ذره‌ای زیر اسلایدر قرار بگیرد، منجر به افزایش ناگهانی دمای هد ‌شده (به دلیل اصطکاک) و آن را از بین می‌برد. این جا است که به اهمیت تمیز کردن هوا در HDA پی می‌بریم. واحد واقعی خواندن و نوشتن در انتهای اسلایدر قرار می‌گیرد و آنها به قدری کوچکند که فقط با یک میکروسکوپ خوب دیده می‌شوند.

 

 

سطح اسلایدر تخت نیست و یک شیار آئرودینامیک شکل دارد. این شیار به اسلایدر کمک می‌کند با ارتفاع مشخصی روی پلاتر حرکت کند. هوای زیر اسلایدر موجب ایجاد پدیده‌ای به نام ABS می‌شود که این ABS منجر به حرکت اسلایدر به موازات پلاتر می‌شود.

 

 

بخش مهم دیگری که در HSA وجود دارد، «پیش تقویت‌کننده» یا preamplifier است. این چیپ هدها و سیگنال‌های تقویت شده به یا از آن را کنترل می‌کند.

 

 

دلیل اینکه چرا چیپ تقویت کننده داخل HDA قرار دارد خیلی ساده است، چرا که سیگنال‌های دریافتی از هد بسیار ضعیفند و در فرکانسی حدود یک گیگاهرتز خوانده می‌شوند. اگر این چیپ خارج از HDA باشد، چنین سیگنال‌های ضعیفی قابل بازیافت نیستند.

حال می‌خواهیم دامپر را برداریم و به زیر آن نگاهی بیندازیم:

 

 

شکل بعدی HDA را بدون دامپر بالایی و HSA نشان می‌دهد.

 

 

در این جا پلاتر بالایی پوشش ندارد و می‌توان آهنربای پایینی را دید.

در این بخش گیره پلاتر را برمی‌داریم.

 

 

گیره پلاتر باعث می‌شود پلاترها محکم و فشرده در محل خودشان قرار گیرند و حرکت اضافی نداشته باشند.

پلاترها حول محور قرار می‌گیرند و گیره پلاتر منجر به ایجاد فاصله معینی بین پلاترها می‌شود.

در این بخش پلاتر بالایی را بر می‌داریم و نمای زیر آن را می‌بینیم.

در این تصویر پلاتر دوم و دامپر دوم نمایان می‌شود.

 

 

و سرانجام کلیه پلاترها را در می‌آوریم تا زیر آنها را بینیم. این عکس بخش base را نمایش می‌دهد.

در این عکس فیلتر هوا دیده می‌شود. عکس بعدی این فیلتر را در نمایی نزدیک‌تر نشان می‌دهد.

 

 

چون هوای بیرون ذرات گرد و غبار فراوانی دارد، این فیلتر چندلایه بوده و خیلی ضخیم‌تر از فیلتر تصفیه است. این فیلتر مقداری ماده جاذب رطوبت هم دارد تا رطوبت احتمالی داخل هارددیسک را جذب کند.





نوع مطلب : سخت افزار و دنیای فناوری اطلاعات، 
برچسب ها : هارد دیسک، HDD، Hard Disk، حافظه جانبی، سخت افزار،
لینک های مرتبط :
جمعه 10 شهریور 1396 09:10 ق.ظ
Somebody necessarily assist to make critically posts I'd state.
This is the first time I frequented your website page and thus far?
I amazed with the research you made to make this particular
publish incredible. Fantastic activity!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :