Где верх у жесткого диска
Обновлено: 06.07.2024
Для отключения данного рекламного блока вам необходимо зарегистрироваться или войти с учетной записью социальной сети.
| Конфигурация компьютера | |
| Ноутбук/нетбук: HP Pavilion dv7-6152er | |
| ОС: Windows 7 Ultimate x64 |
У меня "дежурный" на 320ГБ, попросту висит сбоку
-------
Мнение большинства людей всегда ошибочно, ибо большинство людей - идиоты.
В этой теме в том числе и про перевернутый накопитель спрашивали.
Я там процитировал Product Manual на барракуду, в котором было написано, что пространственная ориентация не играет роли.
-------
"640 K ought to be enough for anybody" Bill Gates, 1981
| Конфигурация компьютера | |
| Процессор: AMD Ryzen 5 1400 @3.5GHz & Cooler Master Hyper TX3 | |
| Материнская плата: MSI B350 Pc-Mate | |
| Память: Hynix 2x8Gb DDR4 3000Mhz | |
| HDD: GoodRam Iridium Pro 240Gb + Hitachi HDS721010CLA332 1Tb | |
| Видеокарта: Asrock AMD Radeon RX570 4G (X) | |
| Блок питания: be quiet! System Power 9 500W (HEC) | |
| CD/DVD: ASUS DRW-24B3ST | |
| Монитор: ViewSonic VA2248 22" | |
| ОС: Win 10 Home x64 | |
| Прочее: Принтер Ricoh Aficio SP 112, ИБП Eaton ENV1000H |
Я лучше удлинитель бы купил, зачем рисковать здоровьем диска - говорю не за все, а за конкретную модель - если я не ошибаюсь - у него несколько пластин (в спеках значится 3-5, какой именно у ТС - мне неведомо). Движок, раскручивающий пакет блинов на гидродинамическом подшипнике и, возможно, имеет нижнюю точку опоры (вес пакета то не маленький!) - перевернув его вверх тормашками можно снизить ресурс подшипника. Да и производитель настоятельно рекомендует горизонтальную установку, либо форматирование диска в той ориентации, в которой предполагается его работа.
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!
Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.
You spin me right round, baby
Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.
Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.
В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.
Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.
Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.
Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.
В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.
Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).
Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.
Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.
Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.
Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:
- LSI B64002: чип основного контроллера, обрабатывающий инструкции, передающий потоки данных внутрь и наружу, корректирующий ошибки и т.п.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемые для кэширования данных
- Smooth MCKXL: управляет двигателем, крутящим диски
- Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флеш-памяти, используемой для хранения встроенного ПО накопителя (немного похожего на BIOS компьютера)
Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…
Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.
Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).
Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.
Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).
Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!
Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.
Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.
Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.
В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.
То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).
Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:
В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.
В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.
На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.
И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.
Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.
Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.
На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).
Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.
Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.
Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.
Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:
В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.
В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, речь не о новом супергеройском трио из Вселенной Marvel. Это всё про наши с вами драгоценные цифровые данные. Нам нужно хранить их в надежном и постоянном месте, чтобы была возможность заполучить, либо изменить наши файлы в мгновение ока. Забудьте о Железном Человеке и Торе — сегодняшний рассказ о накопителях!
Это одна из частей цикла статьей по компьютерному железу (подраздел накопителей). Предыдущая статья. Следующая тема на очереди — SSD.
Начнем наше путешествие в мир накопителей с таких устройств, что используют магнетизм для хранения данных. Жёсткий диск (HDD) является стандартом хранения данных в мире компьютеров на протяжении более 30 лет. Однако, сама технология гораздо старше.
IBM выпустила первый коммерческий жесткий диск в 1956 году, размером в 3,75 Мб. И в целом, общая структура данных устройств практически не изменилась. Все ещё те же диски, использующие магнетизм для хранения данных, и все ещё те же девайсы для чтения/записи этой информации. Но что изменилось разительно, так это объем данных, которые могут храниться на HDD.
Еще в 1987 году вы могли купить жесткий диск объемом 20 Мб примерно за 350 долларов; сегодня за эти же деньги вы получите 14 Тб памяти: т.е. в 700 000 раз больше места.
Мы рассмотрим нечто меньшее чем этот размер, а именно 3,5-дюймовый жесткий диск Seagate Barracuda на 3 Тб (ST3000DM001). Печально известная модель в виду высокого коэффициента отказов, а также последующих судебных разбирательств. Этот образец уже мертв, так что можно сказать — это скорей вскрытие, нежели урок анатомии.
Перевернув диск, мы обнаружим печатную плату и кучу соединений. Разъем в верхней части платы предназначен для двигателя, который вращает диски, тогда как нижние три (слева направо), позволяют настроить диск для определенных нужд, разъем данных SATA (Serial ATA) и питания SATA.
В 2000 году появился первый Serial ATA — стандарт подключений дисков к компьютеру в настольных ПК. Этот формат претерпел множество изменений. Последняя версия на данный момент 3.4. К слову, наш подопытный ЖД более старой версии, но данное упущение влияет лишь на один контакт в питании.
Для передачи и приема данных используется так называемый дифференциальный сигнал: контакты A+ и A — для передачи инструкций и данных на жесткий диск, а контакты B для приема этих сигналов. Использование таких парных проводов значительно снижает влияние электрических помех в сигнале, следовательно, пропускная способность повышается.
Теперь касаемо питания, как вы можете увидеть, существуют по паре контактов каждого напряжения (+3,3, +5 и +12 В). Но большинство из них не используются, поскольку жестким дискам не требуется много энергии. Эта конкретная модель от Seagate потребляет менее 10 Вт при больших нагрузках. Контакты питания, помеченные как PC, являются "предварительно заряженными": эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (hot swapping — горячая замена).
PWDIS контакт позволяет сбросить жесткий диск удаленно, правда только с SATA версии 3.3; так что в нашем приводе это просто еще одна линия +3,3 В. И последний контакт SSU лишь сообщает компьютеру, поддерживает ли ЖД технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Диски внутри девайса (которые мы увидим в сей же час) должны раскрутиться на полную скорость, прежде чем компьютер сможет использовать их. Но если в ПК установлено много жестких дисков, то внезапный и одновременный запрос в электроэнергии может нарушить работу системы.Технология постепенной раскрутки шпинделей помогает предотвратить возникновение таких проблем, но перед использованием ЖД нужно будет подождать еще несколько секунд.
Отделение платы от остальной части устройства показывает нам то, как присоединены к ней другие компоненты накопителя. Жесткие диски не герметичны, кроме накопителей со сверхбольшими емкостями. В них гелий вместо воздуха, так как он гораздо менее плотный и создает меньше проблем ЖД с большим количеством дисков внутри. Но вы также не хотите, чтобы они открыто подвергались воздействию окружающей среды.
Используя такие разъемы, можно свести к минимуму количество «точек входа» для попадания грязи и пыли внутрь привода; в металлическом корпусе есть отверстие — (большая белая точка снизу слева), благодаря которому давление воздуха остается аналогичному в окружающей среде.
Теперь когда отключена интегральная схема, взглянем же что на ней находится. Стоит обратить внимание на 4 чипа:
LSI B64002: главный микроконтроллер, который обрабатывает инструкции, поток данных, занимается исправлением ошибок и т. д.
Компоненты печатной платы отличаются, но несущественно. Большие объемы требуют большего объема кэша (до 256 Мб DDR3 в последних «монстрах»), а чип основного контроллера может быть несколько более сложным в плане обработки ошибок.
Открыть привод простая задача — просто раскрутите множество Torx шлицов и вуаля! Мы внутри…
В глаза сразу бросается большой металлический круг, который занимает основное пространство сие девайса и становится очевидным почему их называют накопителями. Правильный термин для «железного блинчика» — пластина, их изготавливают из стекла или алюминия, покрытого различными соединениями. Этот ЖД объемом 3 Тб содержит в себе три диска, по 500 Гб с каждой стороны.
Изображение этих пыльных и «волосатых» пластин не отображает ту инженерную и производственную точность требуемую для их изготовления. В нашем ЖД толщина алюминиевого диска составляет 0,04 дюйма (1 мм), но он был отполирован настолько, что средняя высота по всей поверхности составляет менее 0,000001 дюйма (примерно 30 Нм).
Нанесенный на металл слой в 0,0004 дюйма (10 микрон) состоит из нескольких веществ. Процедура осуществляется с помощью никель-фосфорного покрытия химическим способом, а затем вакуумным напылением. Это подготавливает диск для магнитного материала, используемого для хранения цифровых данных.
Данный материал представляет собой сложный сплав кобальта и состоит из концентрических колец, каждое из которых около 0,00001 дюйма (примерно 250 Нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 Нм) в глубину. В микроскопическом масштабе металлические сплавы образуют зерна, слово мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно имеет свое собственное магнитное поле и ему можно придать заданное направление. Группирование этих полей приводит к появлению 0 и 1 битов данных. Для более глубокого погружения в эту тему, прочтите данный документ Йельского университета. Конечные покрытия представляют собой слой углерода для защиты, опосля полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина достигает не более 0,0000005 дюйма (12 нм).
Вскоре мы увидим, почему пластины изготавливаются с такими строгими допусками. Довольно удивительно, что всего за 15 долларов вы можете быть гордым владельцем девайса, изготовленного с нанометровой точностью!
Вернемся же снова к жесткому диску и посмотрим, что там еще есть.
Желтый квадрат обозначает металлическую крышку, которая надежно удерживает пластину с электродвигателем привода шпинделя, задача последнего — вращать диски. В этом ЖД они вращаются со скоростью 7200 об / мин, но другие модели могут работать медленнее. Более медленные накопители обладают не только низким уровнем шума и энергопотреблением, но и более низкой производительностью, в то время как другие более быстрые приводы могут достигать скорости 15 000 оборотов в минуту.
Дабы уменьшить вредное воздействие пыли и влаги из воздуха, рециркуляционный фильтр (зеленый квадрат) собирает мельчайшие частицы и задерживает их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. На верхней части дисков, а также рядом с фильтром находится один из трех разделителей пластин: все они помогают уменьшить вибрацию, а также регулируют поток воздуха.
В левом верхнем углу изображения, обозначенном синей рамкой, находится один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, выделенного красным цветом. Давайте разделим некоторые из этих частей, чтобы рассмотреть их получше.
То, что выглядит как белый пластырь является еще одним фильтром, разве, что он очищает частицы и газы попадающие через отверстия (увиденные нами ранее). Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, которые удерживают головки чтения/записи жесткого диска. Они двигаются по поверхности пластин (сверху и снизу) с нереально высокой скоростью.
Посмотрите это видео от Slow Mo Guys, чтобы лицезреть, насколько оно быстрые:
Вместо того, чтобы использовать что-то вроде шагового электродвигателя, для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обычно их называют звуковыми катушками, так как это тот же самый принцип, по которому громкоговорители и микрофоны обладают ходом диффузоров. Ток создает вокруг мембран магнитное поле, которое реагирует на поле, создаваемое постоянными стержневыми магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечные, поэтому расположение рычагов должно быть предельно точным, как и все остальное в накопителе. Некоторые жесткие диски оснащены многоступенчатыми исполнительными механизмами, которые в меньшей степени изменяют направления движения, используя только часть всего плеча.
На некоторых ЖД дорожки данных фактически перекрывают друг друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью, а требования к точности и аккуратности (т.е. попадание в нужное положение снова и снова) еще более высоки.
На самых концах рычагов находятся чувствительные головки для чтения/записи. Наш HDD обладает 3 пластинами и 6 головками, и каждая из них «плавает» над диском во время вращения. Для этого они подвешиваются двумя ультратонкими полосками металла.
Именно здесь мы видим, почему наш пациент труп, по крайней мере одна из головок оторвалась, и что бы ни вызвало первоначальное повреждению, оно также погнуло один из опорных рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что обычной камерой действительно трудно заполучить хорошее изображение (как мы видим ниже).
Хотя мы можем разобрать некоторые отдельные части. Серый блок — это специально обработанная деталь — слайдер. В то время, когда диск вращается под ним, поток воздуха создает подъемную силу, тем самым поднимая головку с поверхности. А когда мы говорим «поднимая», то имеем в виду зазор всего лишь в 0,0000002 дюйма или менее 5 нм.
Будь головки чуть дальше положенного, и они бы не смогли обнаружить изменения магнитных полей на поверхности. Или будь они слишком близко, то покрытие бы просто царапалось. Это основная причина, почему воздух внутри корпуса диска должен быть отфильтрован: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает в общей аэродинамике. Однако нам нужна фотография получше, дабы увидеть те части, которые выполняют чтение и запись.
На приведенном выше изображении другого жесткого диска, части для чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись осуществляется с помощью тонкопленочной индукционной системы (TFI), а чтение — с помощью туннельного магниторезистивного устройства (TMR).
Сигналы, производимые TMR очень слабы и перед отправкой должны пройти через усилитель для повышения уровней. Ответственная за это микросхема расположена рядом с основанием рычагов привода (на изображении ниже).
Как уже упоминалось во введении к этой статье, механические компоненты и работа жесткого диска не сильно изменились за эти годы. Единственное что, больше всего развивается технология, лежащая в основе магнитной дорожки и головок чтения/записи. Производятся все более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводит к увеличению объема хранения.
Однако у механических жестких дисков явные ограничения в скорости. Для перемещения рычагов привода в требуемое положение нужно время, и если данные разбросаны по разным дорожкам на отдельных пластинах, то привод будет тратить относительно большое количество микросекунд на поиск битов.
Прежде чем мы перейдем к разбору другого типа накопителя, давайте сделаем контрольную точку в производительности типичного жесткого диска. Мы использовали CrystalDiskMark для тестирования жесткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:
Первые две строки отображают пропускную способность — количество Мб в секунду для выполнения последовательного (длинный, непрерывный список) и случайного (переходы по диску) чтения и записи. Следующая строка показывает значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке отображается средняя задержка (время в микросекундах) между выполняемой операцией чтения/записи и получаемым значением данных.
Говоря обобщенно, вы хотите, чтобы значения в первых 3 строках были как можно больше, а последняя строка — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих цифрах, это лишь показатель для сравнения со следующим типом накопителей: SSD.
Довольно часто попадаются письма от читателей о правильном положении жесткого диска при установке в корпус компьютера. В данном вопросе обычно царит полная неразбериха. Этому способствует отсутствие четкой позиции производителей, которые не запрещают установку в вертикальном (или другом) положении и никаких четких инструкций на этот счет не дают.
Имеется лишь обрывочная информация из различных интервью и высказываний на публичных мероприятиях официальных представителей компаний-производителей.
Очень опрометчиво со стороны вендоров оставлять такой важный вопрос без внимания. Ведь все, что связано с надежностью устройств и сохранностью данных – имеет важнейший приоритет. Поэтому в данной статье я постараюсь прояснить ситуацию.
Для начала давайте определимся, какие положения может занимать диск в пространстве. Самые популярные – горизонтальное, вертикальное на ребре и вертикальное на торце. Существует еще масса промежуточных положений под разными углами, однако на практике винчестер закрепляется в классических корпусах, имеющих стандартную форму и строго вертикальные / горизонтальные стенки (без наклонных поверхностей). Поэтому в статье под ориентацией в пространстве будут подразумеваться именно эти три положения. Ну, и кроме того, данные рассуждения приводятся для накопителей, выпущенных в последние 2-3 года. Старый хлам в расчет не принимается.
Теперь постараемся подумать логически. Во-первых, никаких упоминаний о положении жесткого диска ни на инструкции по установке, ни в гарантийке нет. Хотя в последних содержится длинный список “чего делать нельзя”. Вспомните, как ревностно относятся производители к соблюдению правил эксплуатации своих изделий – сопроводительная литература пестрит напоминаниями, что неправильное использование лишает гарантии. Так что, если бы любое положение кроме горизонтального плохо сказывалось на сроке службы, об этом бы непременно написали на первых страницах макулатуры, поставляемой в комплекте с железками.
Во-вторых, обратите внимание на устройства хранения данных, в которых используются жесткие диски (бесчисленные NAS, внешние контейнеры и медиаплееры). Поверьте, производители этого железа, среди которых немало именитых компаний с отличным имиджем, изучили этот вопрос гораздо глубже нас - потребителей, они провели неоднократные консультации с производителями винчестеров относительно долговечности такой эксплуатации.
QNAP TS-559 Pro+ позиционируется как надежное устройство хранения данных
Вертикаль не мешает винчестеру трудиться
Посмотрите на устройство QNAP TS-559 Pro+ на картинке. Производитель, позиционируя данный NAS, делает упор на надежности. Было бы странно видеть в надежном устройстве с хорошей родословной неправильно расположенные диски.
Профессиональный NAS на 15 HDD.
Устройство должно обеспечаить высокую надежность.
При этом все 15 устройств трудятся в вертикальном положении
Но если и это вас не убедило, посмотрите на внешний винчестер WD My Book Live Duo производства непосредственно Western Digital, выпускающий обширный спектр накопителей. Уж кто-кто, а производитель винчестеров должен знать, как их правильно эксплуатировать. Если была бы хоть одна причина, не позволяющая такое использование жесткого диска, вряд ли такое устройство увидело свет.
Кому как не производителю винчестеров лучше знать,
как эксплуатировать HDD.
Вертикальная загрузка - не помеха нормальной работе HDD.
Western Digital "разрешил"
Очевидно, нет никаких причин считать, что вертикальное положение диска вредно и негативно влияет на продолжительность срока службы. Скорее всего, такой стереотип сложился в далекие времена, когда горизонтальное положение было необходимостью ввиду несовершенства технологий, и беспокойство специалистов по этому вопросу было небеспочвенным.
Популярная конструкция док-станций с портами eSATA и USB 3.0
Правда, мне приходилось сталкиваться со случаями, когда жесткий диск нестабильно работал на пределе мощности блока питания или от старого USB порта. Видимо, изменение ориентации устройства вызывало незначительное увеличение пикового потребления, что при ограниченном питании приводило к сбоям. Другими словами, диск, лежащий горизонтально, мог работать без сбоев. Но стоило поставить его на ребро, как диск отказывался заводиться и начинал щелкать. В этом случае причину нужно искать не в винчестере, а в источнике электроснабжения – нужно менять блок питания или купить USB-хаб с активным питанием.
А вот чего действительно не рекомендуется делать, так это менять положение винчестера в пространстве во время работы. Это может привести к самым разным последствиям, но итог один – выход из строя и потеря информации. По этой же причине лучше не двигать и не переворачивать системный блок во время работы (да, я встречал и такое). Но главное – обеспечить жесткому диску правильный температурный режим. Температура не должна превышать 45 градусов, а лучше - 30-40. При такой эксплуатации винчестер прослужит очень долго.
влияет ли положение жесткого диска в корпусе компьютера (как он установлен вертикально,горизонтально, "на ребро",вверх "мордой" и т.д.) на качество его работы?
__________________Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь
Как закрепить Hdd на корпусе Ezcool R-120 ?
Добрый день. Ситуация юморная. В общем купил корпус Ezcool R-120 и жесткий диск Samsung HD503HI.
Коробочка с наполнителем (гранулы) в корпусе HDD. Что это?
На днях понадобились плоские неодимовые магниты. Решил добыть из старых жестяков. Разбирая один.
Куда поместить 2 hdd в корпусе Corsair 780T вместо стандартной каретки?
Всем привет. Имею отличный корпус из заголовка. При сборке ПК решил юзать 2шт Samsung 970 EVO (м.2.
положение работы HDD
Собственно есть винт 250 сигейт (ST3250410AS) он чтоб не шемел лежит внизу корпуса на паралончике.
Однако эти варианты неравноценны с точки зрения пассивного охлаждения. Чаще всего диск размещается горизонтально платой электроники вниз. Именно в таком положении производятся заводская разметка и тестирование, так что сформированные при этом адаптивы (тонкие настройки микропрограммы) обеспечивают наибольшую производительность накопителя.
Механическая часть ЖД (так называемый гермоблок, он же банка) хорошо охлаждается за счет конвекции от крышки. Вместе с тем, плата электроники почти лишена конвекции и легче выходит из строя вследствие перегрева нагруженных деталей. Чаще других выгорает микросхема управления двигателем.
Противоположное расположение, электроникой вверх, неблагоприятно уже для механики: конвекция значительно ослабляется, температуры внутри банки выше, и их распределение по объёму отличается от заводского, особенно в случае многопластинных конструкций. Это некритично для работы накопителя, однако может отразиться на скорости позиционирования и снизить ресурс механики. Кроме того, подшипник шпинделя оказывается сверху, из него со временем может вытекать смазка и продукты износа и портить ближайшую пластину и головку. Явление это не столь частое, но ремонтники с ним знакомы.
Если на устанавливаемый ЖД предполагается значительная нагрузка, то подобного расположения лучше избегать. Вместе с тем бывает разумно перевернуть диск из проблемной по электронике серии, когда ставится задача продлить его спокойную офисную эксплуатацию без дополнительного обдува.
Третье возможное расположение – вертикальное, оно благоприятно для охлаждения как механики, так и электроники, поскольку суммарная конвекция усиливается примерно в полтора раза и снижается градиент температур по объему банки. Возможные проблемы, типа радиальной нагрузки на подшипник, диску на самом деле не угрожают и ресурс не снижают. Это подтверждается тем, что многие компьютеры и серверы известных марок имеют вертикальные отсеки для своих дисков. Правда, в обычных корпусах такое крепление встречается реже.
2.3. Монтаж
Системный блок обычно имеет несколько посадочных мест для жёстких дисков, выполненных в виде полочек, съёмных или поворотных корзин. Выбирать нужно наиболее прохладное место, подальше от других источников тепла (в корпусе типа башня оно находится спереди и снизу), но так, чтобы интерфейсный шлейф и кабель питания можно было дотянуть свободно и без изломов.
С каждой стороны от нового устройства должно быть не менее 2.5-3 см свободного пространства, чтобы оставалась возможность пассивного охлаждения (исключение – обдув корзины специальным вентилятором). Размещение диска вплотную к флоппи-дисководу, приводу CD/DVD, а особенно к другому ЖД – верный путь к перегреву и сбоям.
Непосредственно крепление диска производится с помощью четырёх винтов или двух салазок – это определяется конструкцией корзины. Салазки (раньше металлические, сейчас чаще пластмассовые) привинчиваются к боковинам диска и далее вставляются в направляющие корзины до срабатывания защёлки. Они удобны для монтажа/демонтажа ЖД без инструмента, обеспечивают некоторую виброизоляцию, но одновременно блокируют отвод тепла через стенки корзины. Последний играет существенную роль в охлаждении диска, поэтому в большинстве случаев необходим принудительный обдув (подробнее см. п.3.2).
Винты – самый простой способ монтажа. Но и здесь есть свои тонкости. Прежде всего, обязательны 4 точки крепления, причем симметрично расположенные. В каждом ЖД 3.5” имеется 10 крепежных отверстий с резьбой (6 боковых и 4 донных), лучше всего выбрать 4 боковых ближе к краям. Облегчённые варианты крепления, на двух или трёх винтах – категорически недопустимы, в первую очередь из-за вибрации незакрепленного края.
Винты должны быть достаточно короткими, чтобы торец не выступал из резьбового отверстия. В противном случае возможен распор в банку и вредные напряжения. Оптимальный винт имеет длину 4-5 мм и плоскую широкую головку под крест.
Закручивать винты нужно плотно, чтобы избежать вибрации, но и не слишком сильно. Чрезмерные усилия приведут к тому, что короткая (2-3 нитки) резьба в мягком алюминии сорвётся, и придётся задействовать последнюю оставшуюся пару отверстий. Советуем использовать отвёртку с узкой рукояткой, не позволяющей развить большой момент. Намагниченный инструмент удобен в работе (можно действовать одной рукой, в то время как другая удерживает диск), но требует некоторой осторожности.
Монтаж ЖД имеет и другие узкие места. Следует обратить внимание на крышку гермоблока, плату электроники и герметизирующие элементы.
Крышка – достаточно уязвимое место, при сильном давлении на нее может нарушиться герметизация, центровка привода БМГ и аэродинамика верхней головки. Удары, оставляющие вмятины на крышке, с большой вероятностью убивают весь диск. Особенно такому риску подвержены модели из бюджетных линеек, в которых толщина и жёсткость крышки уменьшены.
Электроника также нуждается в механической защите, с этой целью боковые стенки банки всегда имеют высоту бОльшую, чем детали на плате. Это предохраняет от поломок и замыканий в случае размещения диска на плоской поверхности (например, днище корзины). Некоторые модели даже снабжены резиновыми ножками для лучшей амортизации. Тем не менее, не рекомендуем класть диск на голый металл без изолирующей прокладки, хотя бы листка бумаги: малозаметные неровности могут замкнуть детали платы на корпус и вывести её из строя.
Однако небрежное обращение с ЖД, монтаж с перекосами, заусенцы внутри корпуса всё же способны механически повредить плату. В таких случаях отрываются или разрушаются наиболее габаритные и хрупкие детали: катушки индуктивности, конденсаторы, реже диоды и транзисторные сборки. После этого диск обычно не работает, а о гарантии можно забыть. К счастью, ремонт не представляет для специалиста особых сложностей.
Герметичность банки (относительную, в любом ЖД имеется воздушный канал для выравнивания давления) поддерживают два конструктивных элемента: эластичная прокладка под крышкой и наклейка из фольги на боковой стенке, закрывающая технологическое отверстие (через него внешний серворайтер производит первичную разметку пластин). При неаккуратном монтаже, особенно с приложением излишних усилий, есть опасность повредить эти элементы острыми ребрами корзины, отогнутыми в виде полочек, задеть винтами или жалом отвертки.
В подобных случаях диск, что называется, не жилец. Фатальны даже малозаметные булавочные уколы. В разгерметизированную банку при работе попадает внешний воздух, пыль осаждается на пластины, и накопитель выходит из строя через считанные дни, а то и часы. Внешне это выглядит как замедление работы, а потом лавинообразный рост дефектов. Такой диск остаётся только выбросить, поскольку по гарантии его не примут, а ремонт невозможен.
Устройство можно спасти, только если повреждение сразу замечено и устранено ДО первого включения. Фольгу, например, можно заклеить скотчем, а прокладку обработать силиконовым герметиком (о гарантии, конечно, придётся забыть).
Наконец, сам корпус системного блока может доставить неожиданные проблемы, если он низкого качества. Для подобных дешёвых изделий - «консервных банок» характерен тонкий металл (0.6 мм) и необработанные острые края, корзины там изготовлены неточно и легко деформируются в силу общей нежёсткости. Диск монтируется порой с немалыми усилиями, его банка царапается, стирается краска, особенно на боковых гранях и углах.
Это не влияет на работоспособность ЖД, но может вызвать проблемы в гарантийном отделе, если в будущем придется туда обратиться. Некоторые торговцы ищут любой повод, чтобы отказать в гарантии, и приравнивают царапины к механическим повреждениям. Поэтому качественный корпус из стали толщиной 0.8 мм, а лучше 1.0 мм, с усиливающими элементами и завальцованными краями – залог сохранности как самого накопителя, так и его гарантии.
Читайте также: