Tip:
Highlight text to annotate it
X
Rozbiór dysku twardego
głowice, cewki, idealnie gładkie powierzchnie oraz przetwarzanie sygnału
engineerguy videos | seria 3
Domowy komputer to potężne narzędzie. Musi on jednak niezawodnie przechowywać dane, inaczej będzie bezużyteczny.
Zajrzyjmy do środka i zobaczmy jak przechowywane są dane.
Proszę spojrzeć: cudowne.
Zwykły dysk twardy, ale jego części są, oczywiście, nadzwyczajne.
Jestem pewien, że główne wiadomości o nim są znane.
Dane zapisywane są w systemie binarnym (zero-jedynkowym.
Na ramieniu spoczywa głowica elektromagnetyczna,
która skanuje dysk
i umożliwia zapis danych przez magnetyzowanie odpowiednich
sektorów talerza lub odczyt danych
dzięki pomiarowi polaryzacji magnetycznej.
W teorii bardzo proste,
jednak bardzo trudne w praktyce.
Przede wszystkim należy zapewnić, by głowica dokładnie
bezbłędnie
odczytywała i zapisywała dane na dysku.
Po pierwsze, należy zapewnić pełną kontrolę *** głowicą.
Ruchem ramienia zarządza serwomechanizm ze sprężeniem magnetycznym.
Podstawa ramienia znajduje się pomiędzy dwoma silnymi magnesami.
Są tak silne, że trudno je rozdzielić.
Udało się.
Ramię porusza się dzięki sile Lorentza.
Prąd przepływający przez przewód znajdujący się
w polu magnetycznym wywołuje siłę Lorentza.
Gdy prąd przepływa w przeciwną stronę, zwrot wektora siły również jest odwrotny.
Gdy prąd w cewce płynie w jedną stronę,
siła wywołana przez magnesy sprawia, że ramię się porusza.
Zmiana przepływu prądu spowoduje, że ramię wróci na miejsce.
Siła działająca na ramię jest wprost proporcjonalna do ładunku
przepływającego przez cewkę, który pozwala
na precyzyjne ustawienie ramienia.
W przeciwieństwie do mocowań mechanicznego systemu,
oprzyrządowanie jest minimalne i niepodatne na temperaturę.
Na końcu ramienia znajduje się najważniejszy element: głowica.
Najprościej mówiąc, jest to ferromagnetyk owinięty przewodem.
Przemieszczając się *** namagnesowanymi sektorami talerza,
głowica śledzi zmiany zwrotów pól magnetycznych.
Prawo Faradaya mówi, że zmiana strumienia pola magnetycznego
spowoduje przepływ prądu w pobliskiej cewce.
W miejscach, gdzie głowica odnotowuje zmianę polarności
nadawana jest wartość 1,
zarówno dla maksimum, jak i minimum.
W innym przypadku wartość wynosi 0.
Głowica położona jest zdumiewająco blisko talerza,
w starszych dyskach odległość wynosi 100 nm,
w nowszych – poniżej 10 nm –,
a to oznacza, że pole magnetyczne głowicy
obejmuje mniejszą powierzchnię, co pozwala
przechowywać więcej danych na dysku.
By zachować minimalną odległość od talerza, inżynierowie sprawili,
że głowica unosi się *** nim:
gdy talerze się obracają, tworzą graniczną warstwę powietrza,
która wciska się pod spoczywającą głowicę z prędkością ok. 130 km/h.
Głowica umieszczona jest na aerodynamicznej lotce, unoszącej się *** talerzem.
Sukces tej metody tkwi w samopozycjonowaniu się lotki.
Gdy uniesie się ona za wysoko, po chwili wróci na swoje miejsce.
Skoro głowica znajduje się tak blisko powierzchni talerza,
zagubiona cząstka mogłaby go uszkodzić i spowodować utratę danych.
Dlatego umieszczono ten filtr na drodze strumienia powietrza,
by wyłapywał drobiny powstałe przy zużyciu talerzy.
By utrzymać głowicę na odpowiedniej wysokości, powierzchnia talerza jest dokładnie wypolerowana,
tak dokładnie, że nierówności wynoszą zaledwie 1 nm.
Wyobraźmy sobie, że ten odcinek reprezentuje
długość boiska piłkarskiego – amerykańskiego czy międzynarodowego.
Wtedy nierówność powierzchni wynosiłaby około 0,8 mm.
Kluczowym elementem talerza jest warstwa magnetyczna,
wykonana z kobaltu z dodatkiem platyny i niklu.
Taki stop metali posiada wysoką koercję magnetyczną,
co oznacza, że pozostanie namagnesowany – i zachowa dane – póki nie znajdzie się w innym silnym polu magnetycznym.
Ostatnią pomysłową rzeczą zastosowaną tutaj
jest zaprzężenie matematyki do upchania 40% więcej danych na dysku.
Oto pewna sekwencja pól magnetycznych na dysku: 0-1-0-1-1-1.
Przy skanowaniu dysku, głowica odczytałaby te zmiany
i każde ekstremum otrzymałoby wartość 1.
Łatwo odróżnić tę sekwencję od następującej.
Widać, że się różnią.
Jednak inżynierowie starają się umieścić coraz więcej danych na dysku.
Jednym ze sposobów jest zmniejszenie domen magnetycznych.
Proszę jednak spojrzeć na obwiednię napięć.
Widać, że sekwencje nakładają się na siebie,
co powoduje zakłócony sygnał.
Obie sekwencje wyglądają podobnie.
Dzięki technologii PRML, inżynierowie opracowali kody,
które dla każdego niewyraźnego sygnału
generują kombinację sekwencji mogących go tworzyć, a następnie wybierają tę najbardziej prawdopodobną.
Jak w przypadku każdej udanej technologii, dysk twardy pozostaje niezauważalny w naszym codziennym życiu,
chyba że coś się zepsuje.
Mówił Bill Hammack. Engineer Guy. (translated by Lisek_Kocha_Łasiczkę_