إنه مغناطيسي. إنه كهربائي. إنها فوتونية. لا، لن يكون هذا حول ثلاثي خارق جديد في عالم Marvel. هذا كله يتعلق ببياناتنا الرقمية الثمينة. نحتاج إلى تخزينه في مكان آمن ومستقر، بطريقة تسمح لنا بالتمسك به وتغييره بشكل أسرع ما يمكن. ننسى Iron Man و Thor- نحن نتحدث عن محركات أقراص التخزين!
لقد قمنا بتقسيم تشريح التخزين Anatomy of a Storage Drive إلى ثلاثة أجزاء:
لقد قمنا بتقسيم تشريح التخزين Anatomy of a Storage Drive إلى ثلاثة أجزاء:
- تشريح محركات الأقراص الصلبة Hard Disk Drives. موضوع مقالنا الحالي.
لذلك دعونا نستعد للمسرح، ونفرك أيدينا نظيفة، ونبحث في تشريح ما نستخدمه اليوم للتمسك بتريليونات البتات الرقمية.
لنبدأ بحثنا في أحشاء محركات التخزين مع محركات تستخدم المغناطيسية لتخزين البيانات الرقمية. يعد محرك القرص الصلب الميكانيكي (HDD) نظام التخزين القياسي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية في جميع أنحاء العالم لأكثر من 30 عامًا، ولكن التكنولوجيا التي تقف وراءه أقدم من ذلك بكثير.
أصدرت شركة IBM أول محرك أقراص صلبة متاح تجارياً في عام 1956، وكلها 3.75 ميجابايت. وبصفة عامة، لم يتغير الهيكل العام كثيرًا في ذلك الوقت. لا تزال هناك أقراص تستخدم المغناطيسية لتخزين البيانات، وهناك أجهزة لقراءة/ كتابة تلك البيانات. ما قد تغير، وبشكل كبير جدا، هو كمية البيانات التي يمكن تخزينها عليها.
في عام 1987، كان بإمكانك شراء محرك أقراص ثابتة بحجم 20 ميجابايت مقابل 350 دولارًا أمريكيًا. اليوم سيوفر لك هذا النوع من المال 14 تيرابايت من التخزين: 700000 مرة مساحة أكبر.
سنقوم بتفكيك شيء ليس بهذا الحجم تمامًا، ولكن لا يزال لائقًا جدًا اليوم: محرك الأقراص الصلبة Seagate Barracuda 3 TB HDD مقاس 3.5 بوصات، وتحديداً طراز ST3000DM001، سيئ السمعة نظرًا لارتفاع معدل الفشل والدعاوى القضائية اللاحقة. هذا مات أيضًا، لذلك في الحقيقة هذا أكثر من تشريح الجثة، وليس درس تشريح.
لنبدأ بحثنا في أحشاء محركات التخزين مع محركات تستخدم المغناطيسية لتخزين البيانات الرقمية. يعد محرك القرص الصلب الميكانيكي (HDD) نظام التخزين القياسي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية في جميع أنحاء العالم لأكثر من 30 عامًا، ولكن التكنولوجيا التي تقف وراءه أقدم من ذلك بكثير.
أصدرت شركة IBM أول محرك أقراص صلبة متاح تجارياً في عام 1956، وكلها 3.75 ميجابايت. وبصفة عامة، لم يتغير الهيكل العام كثيرًا في ذلك الوقت. لا تزال هناك أقراص تستخدم المغناطيسية لتخزين البيانات، وهناك أجهزة لقراءة/ كتابة تلك البيانات. ما قد تغير، وبشكل كبير جدا، هو كمية البيانات التي يمكن تخزينها عليها.
في عام 1987، كان بإمكانك شراء محرك أقراص ثابتة بحجم 20 ميجابايت مقابل 350 دولارًا أمريكيًا. اليوم سيوفر لك هذا النوع من المال 14 تيرابايت من التخزين: 700000 مرة مساحة أكبر.
سنقوم بتفكيك شيء ليس بهذا الحجم تمامًا، ولكن لا يزال لائقًا جدًا اليوم: محرك الأقراص الصلبة Seagate Barracuda 3 TB HDD مقاس 3.5 بوصات، وتحديداً طراز ST3000DM001، سيئ السمعة نظرًا لارتفاع معدل الفشل والدعاوى القضائية اللاحقة. هذا مات أيضًا، لذلك في الحقيقة هذا أكثر من تشريح الجثة، وليس درس تشريح.
الجزء الأكبر من القرص الصلب مصنوع من المعدن المصبوب. يمكن أن تكون القوى داخل الجهاز خطيرة جدًا عند الاستخدام الكثيف، لذا فإن استخدام المعدن السميك يمنع الجسم من الانثناء والاهتزاز. تستخدم محركات الأقراص الصلبة مقاس 1.8 بوصة معدنًا للجسم، على الرغم من أنها تميل إلى أن تكون مصنوعة من الألمنيوم، بدلاً من الفولاذ، لأنها مصممة لتكون خفيفة قدر الإمكان.
عند قلب محرك الأقراص، يمكننا رؤية لوحة دائرة ومجموعة من التوصيلات. الجزء الموجود في الجزء العلوي من اللوحة مخصص للمحرك الذي يدور الأقراص، في حين أن الثلاثة السفلية هي، من اليسار إلى اليمين، دبابيس توصيل للسماح بتكوين محرك الأقراص لإعدادات معينة، وبيانات SATA (Serial ATA)، ومصدرطاقة SATA.
ظهر Serial ATA لأول مرة في عام 2000، وفي أجهزة الكمبيوتر المكتبية، فهو النظام القياسي المستخدم لتوصيل محركات الأقراص ببقية أجهزة الكمبيوتر. خضعت مواصفات التنسيق للكثير من المراجعات منذ ذلك الحين ونحن حاليًا في الإصدار 3.4. ومع ذلك، فإن جثة محرك الأقراص الصلبة لدينا هي نسخة قديمة ولكن هذا يؤثر فقط على دبوس واحد في توصيل الطاقة.
تستخدم اتصالات البيانات ما يسمى بالإشارة التفاضلية differential signalling لإرسال البيانات واستقبالها: تُستخدم دبابيس A + و A- لنقل التعليمات والبيانات إلى القرص الصلب، بينما تُستخدم دبابيس B لتلقي تلك الإشارات. يقلل استخدام الأسلاك المقترنة مثل هذا بشكل كبير من تأثير الضوضاء الكهربائية في الإشارة، مما يعني أنه يمكن تشغيلها بشكل أسرع.
على جانب الطاقة للأشياء، يمكنك أن ترى أن هناك بشكل أساسي اثنين من كل جهد (+3.3، +5، و + 12V)، لا يتم استخدام معظمها، لأن محركات الأقراص الصلبة لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة. يستخدم طراز Seagate هذا أقل من 10 وات تحت الحمل الثقيل. دبابيس الطاقة المُصنَّفة على الكمبيوتر الشخصي هي منافذ شحن مُسبقة: فهي تسمح بسحب محرك الأقراص الصلبة وإخراجه، بينما لا يزال الكمبيوتر قيد التشغيل (يُعرف أيضًا باسم التبديل السريع hot swapping).
يسمح الدبوس المسمى PWDIS بإعادة الضبط عن بُعد remote resetting لمحرك الأقراص الصلبة، ولكن هذا مدعوم فقط بواسطة الإصدار 3.3 من SATA، لذلك في قيادتنا، إنه مجرد خط + 3.3 فولت آخر. والدبوس الأخير المراد تغطيته، الذي يحمل علامة SSU، يخبر الكمبيوتر فقط بما إذا كان محرك الأقراص الصلبة يدعم الدوران التدريجي أم لا .
يجب تدوير الأقراص الموجودة داخل الجهاز- والتي سنراها في غضون لحظات قليلة- بأقصى سرعة قبل أن يبدأ الكمبيوتر في استخدامها، ولكن إذا كان لدى الجهاز الكثير من محركات الأقراص الصلبة، فقد يؤدي الطلب المتزامن المفاجئ إلى الطاقة قلب النظام. يساعد تنظيم عمليات التدوير على منع حدوث مثل هذه المشكلات على الإطلاق، ولكن هذا يعني أنك ستحتاج إلى الانتظار بضع ثوانٍ أخرى قبل أن تتمكن من الحصول على كل شيء مع محرك الأقراص الصلبة.
تستخدم اتصالات البيانات ما يسمى بالإشارة التفاضلية differential signalling لإرسال البيانات واستقبالها: تُستخدم دبابيس A + و A- لنقل التعليمات والبيانات إلى القرص الصلب، بينما تُستخدم دبابيس B لتلقي تلك الإشارات. يقلل استخدام الأسلاك المقترنة مثل هذا بشكل كبير من تأثير الضوضاء الكهربائية في الإشارة، مما يعني أنه يمكن تشغيلها بشكل أسرع.
على جانب الطاقة للأشياء، يمكنك أن ترى أن هناك بشكل أساسي اثنين من كل جهد (+3.3، +5، و + 12V)، لا يتم استخدام معظمها، لأن محركات الأقراص الصلبة لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة. يستخدم طراز Seagate هذا أقل من 10 وات تحت الحمل الثقيل. دبابيس الطاقة المُصنَّفة على الكمبيوتر الشخصي هي منافذ شحن مُسبقة: فهي تسمح بسحب محرك الأقراص الصلبة وإخراجه، بينما لا يزال الكمبيوتر قيد التشغيل (يُعرف أيضًا باسم التبديل السريع hot swapping).
يسمح الدبوس المسمى PWDIS بإعادة الضبط عن بُعد remote resetting لمحرك الأقراص الصلبة، ولكن هذا مدعوم فقط بواسطة الإصدار 3.3 من SATA، لذلك في قيادتنا، إنه مجرد خط + 3.3 فولت آخر. والدبوس الأخير المراد تغطيته، الذي يحمل علامة SSU، يخبر الكمبيوتر فقط بما إذا كان محرك الأقراص الصلبة يدعم الدوران التدريجي أم لا .
يجب تدوير الأقراص الموجودة داخل الجهاز- والتي سنراها في غضون لحظات قليلة- بأقصى سرعة قبل أن يبدأ الكمبيوتر في استخدامها، ولكن إذا كان لدى الجهاز الكثير من محركات الأقراص الصلبة، فقد يؤدي الطلب المتزامن المفاجئ إلى الطاقة قلب النظام. يساعد تنظيم عمليات التدوير على منع حدوث مثل هذه المشكلات على الإطلاق، ولكن هذا يعني أنك ستحتاج إلى الانتظار بضع ثوانٍ أخرى قبل أن تتمكن من الحصول على كل شيء مع محرك الأقراص الصلبة.
تكشف إزالة لوحة الدائرة عن كيفية اتصال لوحة الدائرة بالمكونات الموجودة داخل وحدة القيادة. محركات الأقراص الصلبة غير محكمة الإغلاق، باستثناء تلك ذات السعة الكبيرة للغاية- تستخدم هذه محركات الهيليوم، بدلاً من الهواء، لأنها أقل كثافة بكثير وتسبب مشاكل أقل لمحركات الأقراص التي تحتوي على الكثير من الأقراص. لكنك لا تريدهم أيضًا أن يتعرضوا علانية للبيئة.
باستخدام موصلات كهذه، تساعد في تقليل كمية نقاط الدخول التي يمكن أن تشق الأوساخ والغبار طريقها إلى محرك الأقراص، يوجد ثقب في العلبة المعدنية- أسفل يسار الصورة أعلاه (نقطة بيضاء كبيرة)- للسماح لضغط الهواء بالبقاء في المحيط نسبيًا.
باستخدام موصلات كهذه، تساعد في تقليل كمية نقاط الدخول التي يمكن أن تشق الأوساخ والغبار طريقها إلى محرك الأقراص، يوجد ثقب في العلبة المعدنية- أسفل يسار الصورة أعلاه (نقطة بيضاء كبيرة)- للسماح لضغط الهواء بالبقاء في المحيط نسبيًا.
الآن بعد أن تم إيقاف تشغيل لوحة الدائرة، دعنا نلقي نظرة على ما هو موجود هنا. هناك 4 شرائح رئيسية للتركيز عليها:
LSI B64002:
LSI B64002:
شريحة التحكم الرئيسية التي تتعامل مع التعليمات وتدفق البيانات إلى الداخل والخارج وتصحيح الأخطاء وما إلى ذلك.
Samsung K4T51163QJ:
Samsung K4T51163QJ:
64 MB of DDR2 SDRAM، مسجلة بسرعة 800 ميجاهرتز، تستخدم لتخزين البيانات مؤقتًا
Smooth MCKXL:
Smooth MCKXL:
يتحكم في المحرك الذي يدور الأقراص
Winbond 25Q40BWS05:
500kB كيلوبايت من ذاكرة فلاش المسلسل، وتستخدم لتخزين البرامج المثبتة في محرك الأقراص (bit مثل BIOS الكمبيوتر الشخصي)
هناك اختلاف بسيط عبر النطاق الواسع لمحركات الأقراص الصلبة، عندما يتعلق الأمر بالمكونات الموجودة على لوحة الدوائر. تتطلب مساحة التخزين الأكبر حجمًا أكبر من ذاكرة التخزين المؤقت (يمكنك العثور على ما يصل إلى 256 ميجابايت من DDR3 على الأحدث) وقد تكون شريحة وحدة التحكم الرئيسية أكثر تعقيدًا فيما يتعلق بمعالجة الأخطاء، ولكن لا يوجد الكثير فيها.
يعد فتح محرك الأقراص أمرًا سهلاً بدرجة كافية، ما عليك سوى فك مجموعة من تركيبات Torx وفويلا!...
هناك اختلاف بسيط عبر النطاق الواسع لمحركات الأقراص الصلبة، عندما يتعلق الأمر بالمكونات الموجودة على لوحة الدوائر. تتطلب مساحة التخزين الأكبر حجمًا أكبر من ذاكرة التخزين المؤقت (يمكنك العثور على ما يصل إلى 256 ميجابايت من DDR3 على الأحدث) وقد تكون شريحة وحدة التحكم الرئيسية أكثر تعقيدًا فيما يتعلق بمعالجة الأخطاء، ولكن لا يوجد الكثير فيها.
يعد فتح محرك الأقراص أمرًا سهلاً بدرجة كافية، ما عليك سوى فك مجموعة من تركيبات Torx وفويلا!...
نظرا لأنه يستغرق أكثر من وحدة، يسترعى الانتباه على الفور إلى دائرة معدنية كبيرة، لذلك ليس من الصعب أن نرى لماذا تسمى محركات الأقراص. الاسم المناسب لها هو طبق وهي مصنوعة من الزجاج أو الألمنيوم، مطلية بطبقات متعددة من مركبات مختلفة. يحتوي محرك الأقراص هذا بسعة 3 تيرابايت على ثلاثة أطباق، لذا يجب تخزين 500 جيجابايت على كل جانب.
إن صورة هذه الأطباق المغبرة والمليئة بالشعر لا تنصف الدقة الهندسية والتصنيعية المطلوبة لإنتاجها. في مثال HDD الخاص بنا، يبلغ سمك قرص الألومنيوم نفسه 0.04 بوصة (1 مم)، ولكن تم صقله لدرجة أن متوسط ارتفاع الاختلافات في السطح أقل من 0.000001 بوصة (حوالي 30 نانومتر).
تم تطبيق طبقة أساسية بعمق 0.0004 بوصة (10 ميكرون)، تتكون من عدة طبقات من المركبات، على المعدن. يتم ذلك من خلال الطلاء غير الكهربائي electroless plating ثم ترسيب البخار vapor deposition، والذي يجهز القرص للمواد المغناطيسية الحاسمة المستخدمة لتخزين البيانات الرقمية.
عادة ما تكون هذه المادة عبارة عن سبيكة معقدة من الكوبالت ويتم وضعها في حلقات متحدة المركز، حيث يبلغ عرضها حوالي 0.00001 بوصة (حوالي 250 نانومتر) وعمقها 0.000001 بوصة (25 نانومتر). بالمقياس المجهري، تشكل السبائك المعدنية حبيبات، مثل فقاعات الصابون التي تطفو على الماء.
كل حبة لها مجال مغناطيسي خاص بها، ولكن يمكن محاذاتها في اتجاه محدد. يؤدي تجميع هذه الحقول إلى ظهور 0 و 1 بت من البيانات. إذا كنت تريد تعمقًا تقنيًا في هذا الموضوع، فاقرأ هذا المستند من جامعة Yale. الطلاء النهائي عبارة عن طبقة من الكربون للحماية ثم بوليمر لتقليل الاحتكاك التلامسي. معًا، لا يصل سمكهما إلى أكثر من 0.0000005 بوصة (12 نانومتر).
سنرى لماذا يجب أن يتم تصنيع الأطباق بمثل هذه التفاوت العالي في لحظة، ولكن من المدهش أن تعتقد أنه مقابل أقل من 15 دولارًا، يمكنك أن تكون مالكًا فخورًا للتصنيع على نطاق نانومتر !
دعنا نعود إلى محرك الأقراص الصلبة بالكامل مرة أخرى، ونلقي نظرة على ما هو موجود أيضًا.
تم تطبيق طبقة أساسية بعمق 0.0004 بوصة (10 ميكرون)، تتكون من عدة طبقات من المركبات، على المعدن. يتم ذلك من خلال الطلاء غير الكهربائي electroless plating ثم ترسيب البخار vapor deposition، والذي يجهز القرص للمواد المغناطيسية الحاسمة المستخدمة لتخزين البيانات الرقمية.
عادة ما تكون هذه المادة عبارة عن سبيكة معقدة من الكوبالت ويتم وضعها في حلقات متحدة المركز، حيث يبلغ عرضها حوالي 0.00001 بوصة (حوالي 250 نانومتر) وعمقها 0.000001 بوصة (25 نانومتر). بالمقياس المجهري، تشكل السبائك المعدنية حبيبات، مثل فقاعات الصابون التي تطفو على الماء.
كل حبة لها مجال مغناطيسي خاص بها، ولكن يمكن محاذاتها في اتجاه محدد. يؤدي تجميع هذه الحقول إلى ظهور 0 و 1 بت من البيانات. إذا كنت تريد تعمقًا تقنيًا في هذا الموضوع، فاقرأ هذا المستند من جامعة Yale. الطلاء النهائي عبارة عن طبقة من الكربون للحماية ثم بوليمر لتقليل الاحتكاك التلامسي. معًا، لا يصل سمكهما إلى أكثر من 0.0000005 بوصة (12 نانومتر).
سنرى لماذا يجب أن يتم تصنيع الأطباق بمثل هذه التفاوت العالي في لحظة، ولكن من المدهش أن تعتقد أنه مقابل أقل من 15 دولارًا، يمكنك أن تكون مالكًا فخورًا للتصنيع على نطاق نانومتر !
دعنا نعود إلى محرك الأقراص الصلبة بالكامل مرة أخرى، ونلقي نظرة على ما هو موجود أيضًا.
يسلط الصندوق الأصفر الضوء على غطاء معدني يثبت الطبق بإحكام في مكانه على محرك المغزل spindle motor- المحرك الكهربائي الذي يدور الأقراص. في محرك الأقراص الصلبة هذا، يتم تدويرها بسرعة 7200 دورة في الدقيقة، لكن النماذج الأخرى تعمل بشكل أبطأ. تعمل محركات الأقراص الأبطأ على تقليل الضوضاء واستهلاك الطاقة، ولكنها تعمل أيضًا على تقليل الأداء، بينما يمكن أن تصل محركات الأقراص الأخرى الأسرع إلى 15000 دورة في الدقيقة.
للمساعدة في تقليل الآثار الضارة للغبار والرطوبة في الهواء، يلتقط مرشح إعادة التدوير re-circulation filter (الصندوق الأخضر) الجزيئات الصغيرة ويحتجزها بالداخل. يضمن الهواء الذي يتحركه دوران الصحون وجود تدفق مستمر فوق الفلتر. يوجد أعلى الأقراص، وبجوار الفلتر، واحد من ثلاثة فواصل للأطباق: تساعد في تقليل الاهتزازات وتحافظ أيضًا على تدفق الهواء منظمًا قدر الإمكان.
في الجزء العلوي الأيسر من الصورة، يُشار إليه بمربع أزرق، يوجد أحد قطبي مغناطيس دائمين. توفر هذه المجال المغناطيسي المطلوب لتحريك تمييز المكون باللون الأحمر. دعونا نوضح بعض هذه الأجزاء لرؤية هذا بشكل أفضل.
للمساعدة في تقليل الآثار الضارة للغبار والرطوبة في الهواء، يلتقط مرشح إعادة التدوير re-circulation filter (الصندوق الأخضر) الجزيئات الصغيرة ويحتجزها بالداخل. يضمن الهواء الذي يتحركه دوران الصحون وجود تدفق مستمر فوق الفلتر. يوجد أعلى الأقراص، وبجوار الفلتر، واحد من ثلاثة فواصل للأطباق: تساعد في تقليل الاهتزازات وتحافظ أيضًا على تدفق الهواء منظمًا قدر الإمكان.
في الجزء العلوي الأيسر من الصورة، يُشار إليه بمربع أزرق، يوجد أحد قطبي مغناطيس دائمين. توفر هذه المجال المغناطيسي المطلوب لتحريك تمييز المكون باللون الأحمر. دعونا نوضح بعض هذه الأجزاء لرؤية هذا بشكل أفضل.
ما يبدو وكأنه فرقة مساعدة مكتنزة chunky Band Aid هو مرشح آخر، باستثناء هذا المرشح الذي يزيل الجسيمات والغازات من الخارج، حيث تدخل من خلال الفتحة التي رأيناها من قبل. المسامير المعدنية عبارة عن أذرع تشغيل تعمل على تثبيت رؤوس القراءة / الكتابة في محرك الأقراص الصلبة- فهي تتحرك ذهابًا وإيابًا عبر سطح الأطباق (أعلى وأسفل) بسرعة عالية.
شاهد هذا الفيديو بإذن من The Slow Mo Guys لترى مدى سرعته:
شاهد هذا الفيديو بإذن من The Slow Mo Guys لترى مدى سرعته:
بدلاً من استخدام شيء مثل محرك متدرج stepper motor، لتثبيت الذراعين في مكانهما، يتم إرسال تيار كهربائي حول ملف من الأسلاك عند قاعدة الذراع.
تسمى هذه الملفات عمومًا بملفات الصوت voice coils، لأنها نفس المبدأ الذي تستخدمه مكبرات الصوت والميكروفونات لتحريك الأقماع اللينة. يولد التيار مجالًا مغناطيسيًا حوله، والذي يتفاعل مع المجال الناتج عن مغناطيس القضيب الدائم.
لا تنسَ أن مسارات البيانات صغيرة جدًا، لذا يجب أن يكون موضع الذراعين دقيقًا للغاية - تمامًا مثل أي شيء آخر في محرك الأقراص. تحتوي بعض محركات الأقراص الصلبة على مشغلات متعددة المراحل، يمكنها إجراء تغييرات أصغر في الاتجاه بجزء فقط من الذراع بالكامل.
في بعض محركات الأقراص الصلبة، تتداخل مسارات البيانات مع بعضها البعض. تسمى هذه التقنية بالتسجيل المغناطيسي المتشابك shingled magnetic recording، ومتطلبات الدقة والدقة (أي ضرب الموضع الصحيح مرارًا وتكرارًا) تكون أكبر.
لا تنسَ أن مسارات البيانات صغيرة جدًا، لذا يجب أن يكون موضع الذراعين دقيقًا للغاية - تمامًا مثل أي شيء آخر في محرك الأقراص. تحتوي بعض محركات الأقراص الصلبة على مشغلات متعددة المراحل، يمكنها إجراء تغييرات أصغر في الاتجاه بجزء فقط من الذراع بالكامل.
في بعض محركات الأقراص الصلبة، تتداخل مسارات البيانات مع بعضها البعض. تسمى هذه التقنية بالتسجيل المغناطيسي المتشابك shingled magnetic recording، ومتطلبات الدقة والدقة (أي ضرب الموضع الصحيح مرارًا وتكرارًا) تكون أكبر.
في نهايات الذراعين توجد رؤوس القراءة/ الكتابة الدقيقة. يحتوي محرك الأقراص الصلبة لدينا على 3 أطباق و 6 رؤوس، وكل واحدة تطفو فوق القرص أثناء دورانه. لتتمكن من القيام بذلك، يتم تعليق الرؤوس بواسطة شريطين رفيعين للغاية من المعدن.
هنا يمكننا أن نرى سبب موت عينة التشريح لدينا- فقد فك رأس واحد على الأقل وأيًا كان سبب الضرر الأصلي، ثني أيضًا بعض أذرع الدعم. مكون الرأس بالكامل صغير جدًا، بحيث يصعب الحصول على صورة جيدة بكاميرا عادية، كما نرى أدناه.
هنا يمكننا أن نرى سبب موت عينة التشريح لدينا- فقد فك رأس واحد على الأقل وأيًا كان سبب الضرر الأصلي، ثني أيضًا بعض أذرع الدعم. مكون الرأس بالكامل صغير جدًا، بحيث يصعب الحصول على صورة جيدة بكاميرا عادية، كما نرى أدناه.
يمكننا عمل بعض الأجزاء بالرغم من ذلك. الكتلة الرمادية عبارة عن جزء مُشغل آليًا يسمى المنزلق، حيث يدور القرص تحته، وينتج تدفق الهواء رفعًا، مما يرفع الرأس عن السطح. وعندما نقول "إيقاف"، فإننا نتحدث عن خلوص يبلغ 0.0000002 بوصة فقط أو أقل من 5 نانومتر.
أي مسافة أبعد ولن تتمكن الرؤوس من اكتشاف التغيرات في المجالات المغناطيسية في المسار، إذا استقرت الرؤوس فعليًا على السطح، فستتخلص من الطلاء. هذا هو السبب في ضرورة تصفية الهواء الموجود داخل علبة محرك الأقراص: فالغبار والرطوبة الموجودة على سطح القرص ستدمر الرؤوس فقط.
يوجد "القطب pole" المعدني الصغير في نهاية الرأس للمساعدة في الديناميكا الهوائية الكلية. ومع ذلك، نحتاج إلى صورة أفضل لرؤية الأجزاء التي تقوم بالقراءة والكتابة الفعليتين.
أي مسافة أبعد ولن تتمكن الرؤوس من اكتشاف التغيرات في المجالات المغناطيسية في المسار، إذا استقرت الرؤوس فعليًا على السطح، فستتخلص من الطلاء. هذا هو السبب في ضرورة تصفية الهواء الموجود داخل علبة محرك الأقراص: فالغبار والرطوبة الموجودة على سطح القرص ستدمر الرؤوس فقط.
يوجد "القطب pole" المعدني الصغير في نهاية الرأس للمساعدة في الديناميكا الهوائية الكلية. ومع ذلك، نحتاج إلى صورة أفضل لرؤية الأجزاء التي تقوم بالقراءة والكتابة الفعليتين.
في الصورة أعلاه، من محرك أقراص ثابت مختلف، تكون الأجزاء التي تقرأ وتكتب تحت كل الآثار الكهربائية. تتم الكتابة باستخدام نظام الحث ذي الأغشية الرقيقة (thin film induction TFI)، بينما تتم القراءة باستخدام جهاز نفق المقاومة المغناطيسية (tunneling magnetoresistive TMR).
الإشارات التي تنتجها TMR ضعيفة للغاية ويجب تشغيلها من خلال مكبر للصوت، لتعزيز المستويات، قبل إرسالها إلى الأمام. يمكن رؤية الشريحة المسئولة عن ذلك بالقرب من قاعدة أذرع المحرك، في الصورة أدناه.
الإشارات التي تنتجها TMR ضعيفة للغاية ويجب تشغيلها من خلال مكبر للصوت، لتعزيز المستويات، قبل إرسالها إلى الأمام. يمكن رؤية الشريحة المسئولة عن ذلك بالقرب من قاعدة أذرع المحرك، في الصورة أدناه.
كما ذكر في مقدمة هذه المقالة، لم تتغير المكونات الميكانيكية وتشغيل محرك الأقراص الصلبة كثيرًا على مر السنين. إنها التقنية الكامنة وراء المسار المغناطيسي ورؤوس القراءة/ الكتابة التي تحسنت بشكل أكبر، مما ينتج مسارات أضيق وأكثر كثافة، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة قدرة التخزين.
ومع ذلك، فإن محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية لها قيود واضحة على الأداء، ويستغرق الأمر وقتًا حتى تنتقل أذرع المشغل إلى الموضع المطلوب، وإذا كانت البيانات مبعثرة في مسارات مختلفة على أطباق منفصلة، فسيقضي محرك الأقراص عددًا كبيرًا نسبيًا من الميكروثانية في البحث أسفل البتات.
قبل أن ننتقل إلى تفكيك نوع آخر من محركات أقراص التخزين، دعنا نضع نقطة مرجعية لأداء محرك الأقراص الصلبة النموذجي. لقد استخدمنا CrystalDiskMark لقياس محرك الأقراص الصلبة WD 3.5 "5400 RPM 2 تيرابايت :
ومع ذلك، فإن محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية لها قيود واضحة على الأداء، ويستغرق الأمر وقتًا حتى تنتقل أذرع المشغل إلى الموضع المطلوب، وإذا كانت البيانات مبعثرة في مسارات مختلفة على أطباق منفصلة، فسيقضي محرك الأقراص عددًا كبيرًا نسبيًا من الميكروثانية في البحث أسفل البتات.
قبل أن ننتقل إلى تفكيك نوع آخر من محركات أقراص التخزين، دعنا نضع نقطة مرجعية لأداء محرك الأقراص الصلبة النموذجي. لقد استخدمنا CrystalDiskMark لقياس محرك الأقراص الصلبة WD 3.5 "5400 RPM 2 تيرابايت :
يعرض الصفان الأولان عدد الميجابايت في الثانية للإنتاجية لإجراء عمليات القراءة والكتابة المتسلسلة (قائمة طويلة ومتواصلة) والعشوائية (القفز حول محرك الأقراص). يُظهر الصف التالي قيمة IOPS، وهي عدد عمليات الإدخال/ الإخراج التي تحدث كل ثانية. يعرض الصف الأخير متوسط زمن الانتقال (الوقت بالميكروثانية) بين عملية القراءة/ الكتابة التي يتم إصدارها وقيمة البيانات التي يتم استردادها.
بشكل عام، تريد أن تكون القيم الموجودة في الصفوف الثلاثة الأولى كبيرة بقدر الإمكان، وأن يكون الصف الأخير صغيرًا بقدر الإمكان. لا تقلق بشأن الأرقام نفسها، إنها مجرد شيء سنستخدمه للمقارنة، بمجرد أن ننظر إلى النوع التالي من محركات الأقراص: تخزين الحالة الصلبة solid state storage.
بشكل عام، تريد أن تكون القيم الموجودة في الصفوف الثلاثة الأولى كبيرة بقدر الإمكان، وأن يكون الصف الأخير صغيرًا بقدر الإمكان. لا تقلق بشأن الأرقام نفسها، إنها مجرد شيء سنستخدمه للمقارنة، بمجرد أن ننظر إلى النوع التالي من محركات الأقراص: تخزين الحالة الصلبة solid state storage.
