How do Hard Disk Drives Work? 💻💿🛠

Summary

В этом видео мы рассмотрим внутреннюю структуру жесткого диска и процесс хранения данных. Узнаем, как с помощью головки чтения и записи и магнитных доменов на диске сохраняются данные. Также обсудим передовые технологии, позволяющие уместить в одном квадратном дюйме диска более терабайта информации. Видео спонсируется компанией PCBWay, которая предлагает услуги по производству и сборке печатных плат.

Takeaways

• 🖥️ Внутри жесткого диска находится множество компонентов, включая пластину для хранения данных, подставку, головки чтения/записи и другие.
• 🔧 Пластина с данными состоит из легких сплавов с добавками других сплавов, а магнитный слой — из тонкого слоя сплава кобальта, хрома и tantala.
• 🔄 Пластина крутится на винте с скоростью 7200 об/мин, используя безCONTACT-мотор.
• 🔭 Головки чтения/записи работают на основе принципа магнитных доменов, которые можно переключать с помощью внешних магнитных полей.
• 💨 Слайдер головки использует воздух, сгенерированный быстро вращающейся диском, чтобы "летать" над поверхностью диска на расстоянии около 15 нанометров.
• 🧲 Головки двигаются с помощью двигателя с голосовой катушкой, который управляется током через катушку и neodim-магнитами.
• 🔌 Для подключения головок к внешнему миру используется гибкая лента проводов, которая идёт к разъему на плате.
• 💾 На печатной плате (PCB) располагается основный процессор, DRAM-чип, контроллер двигателей и SATA-соединение для связи с материнской платой.
• 📈 За последние 60 лет плотность данных на жестком диске увеличилась более чем в 50 миллионов раз, а стоимость хранения данных снизилась более чем в 100 миллионов раз.
• 🔝 Некоторые ключевые технологии, такие как вертикальное магнитирование, Shingled Magnetic Recording (SMR) и Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR), позволяют увеличивать емкость и производительность жестких дисков.

Q & A

Какой объем данных может храниться на жестком диске?

Видео упоминает, что на диске может храниться более терабайта данных на квадратный дюйм.

Что такое магнитные домены на диске жесткого диска?

Магнитные домены - это маленькие области, направление магнетизации которых можно изменять с помощью внешних магнитных полей для записи данных.

Каким материалом сделана функциональная магнитная слой диска?

Функциональная магнитная слой сделана из сплава кобальта, хрома и tantala толщиной в 120 нанометров.

Какой скоростью вращается гибрид диска?

Гибрид диска вращается со скоростью 7200 об/мин.

Что такое головки чтения/записи и как они работают?

Головки чтения/записи используют воздух, породимый быстро вращающимся диском, чтобы "летать" над поверхностью диска и находиться всего в 15 нанометрах от него.

Какой механизм используется для перемещения головок чтения/записи?

Для перемещения головок используется двигатель с голосовой катушкой, который создает электромагнит, влияяющий на neodimные магниты и генерирующий силу для перемещения головки.

Что такое гигантское магнеторезисторное свойство (GMR) и как оно используется в головках чтения?

ГМР - это свойство материала, меняющего свою электрический сопротивление в зависимости от силы магнитных полей, проходящих через него. В головках чтения это используется для определения бит данных, измеряя сопротивление.

Какие технологические достижения упоминаются в видео для увеличения плотности данных на жестком диске?

В видео упоминаются вертикальная магнитизация, технологии записи с перекрытием (Shingled Magnetic Recording, SMR) и тепловая помощь при магнитной записи (Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR).

Что такое классическая магнитная запись (CMR) и как она отличается от технологии записи с перекрытием (SMR)?

В CMR данные записываются на треки с шириной 90 нанометров, разделенные защитными полосами. В SMR треки частично перекрывают предыдущие треки без защитных полос, что позволяет увеличить плотность данных.

Какие преимущества и недостатки технологии записи с перекрытием (SMR)?

Преимуществом SMR является увеличение плотности данных. Недостатком является потенциальное снижение производительности из-за необходимости чтения и перезаписи данных при перезаписи трека.