Was ist ein Festplattenlaufwerk?
A Festplattenlaufwerk (häufig als Festplatte, Festplatte oder Festplatte abgekürzt) ist ein nichtflüchtiges Speichergerät, das digital codierte Daten auf schnell rotierenden starren (dh Festplatten) Platten mit magnetischen Oberflächen speichert. Streng genommen bezieht sich "Laufwerk" auf den motorisierten mechanischen Aspekt, der sich von seinem Medium unterscheidet, wie z. B. ein Bandlaufwerk und sein Band oder ein Diskettenlaufwerk und seine Diskette. Frühe Festplatten hatten Wechselmedien; Eine Festplatte ist heute jedoch typischerweise eine versiegelte Einheit (mit Ausnahme eines gefilterten Entlüftungslochs zum Ausgleich des Luftdrucks) mit festen Medien.
Wie funktioniert die Festplatte?
Eine Festplatte ist eine versiegelte Einheit, die eine Anzahl von Platten in einem Stapel enthält. Festplatten können in horizontaler oder vertikaler Position montiert werden. In dieser Beschreibung ist die Festplatte horizontal montiert.
Elektromagnetische Lese- / Schreibköpfe sind über und unter jedem Plattenteller positioniert. Während sich die Platten drehen, bewegen sich die Antriebsköpfe in Richtung der Mittelfläche und nach außen in Richtung der Kante. Auf diese Weise können die Antriebsköpfe die gesamte Oberfläche jedes Plattentellers erreichen.
Physische Festplattenkomponenten
PLATTER:
Die Platte ist eine kreisförmige Metallplatte, die in einem Festplattenlaufwerk montiert ist. Mehrere Platten sind auf einem festen Spindelmotor montiert, um mehr Datenspeicherflächen auf kleinerem Raum zu schaffen. Die Platte hat einen Kern aus Aluminium oder Glassubstrat, der mit einer dünnen Schicht aus Eisenoxid oder Kobaltlegierung bedeckt ist. Auf beiden Seiten des Substratmaterials wird durch eine spezielle Herstellungstechnik eine dünne Beschichtung aufgebracht. Diese dünne Beschichtung, in der die tatsächlichen Daten gespeichert sind, ist die Medienschicht.
Wenn das magnetische Medium auf die Oberfläche des Substratmaterials aufgebracht wird, wird eine dünne Schmierschicht aufgebracht, um das Material zu schützen. Dieses komplexe dreischichtige Medium wird im Detail wie folgt diskutiert:
DAS SUBSTRATMATERIAL:
Das Schüttgut, aus dem die Platten bestehen, bildet die Basis, auf der die Medienschicht abgeschieden wird. Das Substrat hat keine spezifische Funktion, als die Medienschicht zu tragen. Das am häufigsten verwendete Material zur Herstellung dieser physikalischen Schicht ist eine Aluminiumlegierung. Diese Legierung ist starr, leicht, stabil, kostengünstig, leicht zu verarbeiten und leicht verfügbar. Früher war, da der Spalt zwischen den Köpfen und dem Plattenteller relativ groß war, die glatte und flache Plattentelleroberfläche weniger ein Problem. Mit fortschreitender Technologie nimmt jedoch der Abstand zwischen Köpfen und Platten ab und die Geschwindigkeit, mit der sich die Platten drehen, nimmt zu. Aus diesem Grund steigt die Nachfrage nach Alternativen zum Plattenmaterial. Glasplatten ersetzen Aluminiumplatten, weil sie eine verbesserte Steifigkeit, bessere Qualität, dünnere Platten und thermische Stabilität bieten.
MEDIENSCHICHT:
Das Substratmaterial bildet die Basis, auf der das eigentliche Aufzeichnungsmedium abgeschieden wird. Die Medienschicht ist eine dünne Beschichtung aus magnetischem Material, die auf die Oberfläche der Platten aufgebracht wird und in der die tatsächlichen Daten gespeichert sind. Seine Dicke beträgt nur wenige Millionstel Zoll.
Für die Abscheidung von magnetischem Material auf dem Substratmaterial werden spezielle Techniken eingesetzt. Auf beiden Seiten des Substrats wird eine dünne Beschichtung abgeschieden, meist durch einen Vakuumabscheidungsprozess, der als Magnetron-Sputtern bezeichnet wird. Ein anderes solches Verfahren ist das Galvanisieren unter Verwendung eines Verfahrens, das dem beim Galvanisieren von Schmuck verwendeten ähnlich ist.
SCHUTZSCHICHT:
Auf die Oberseite des magnetischen Mediums wird eine superdünne, schützende Schmierschicht aufgetragen. Diese Schicht wird als Schutzschicht bezeichnet, da sie die Festplatte vor Beschädigungen durch versehentlichen Kontakt der Köpfe, „Kopfcrash“ oder anderes Fremdmaterial vor dem Eindringen in das Laufwerk schützt
PLATTER ABTEILUNGEN:
Um die organisierte Speicherung und den Abruf von Daten aufrechtzuerhalten, sind die Platten in bestimmten Strukturen organisiert. Diese spezifischen Strukturen umfassen Spuren, Sektoren und Cluster.
SPUREN:
Jede Platte ist in Tausende dicht gepackter konzentrischer Kreise unterteilt, die als Spuren bezeichnet werden. Diese Spuren ähneln der Struktur von Jahresringen eines Baumes. Alle auf der Festplatte gespeicherten Informationen werden in Spuren aufgezeichnet. Ausgehend von Null an der Außenseite des Plattentellers nimmt die Anzahl der Spuren zur Innenseite hin weiter zu. Jede Spur kann eine große Datenmenge enthalten, die bis zu Tausenden von Bytes zählt.
BRANCHEN:
Jede Spur ist weiter in kleinere Einheiten unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden. Als Sektor ist die Grundeinheit der Datenspeicherung auf einer Festplatte. Eine einzelne Spur kann typischerweise Tausende von Sektoren haben und jeder Sektor kann mehr als 512 Datenbytes enthalten. Für die Kontrollstrukturen sowie die Fehlererkennung und -korrektur sind einige zusätzliche Bytes erforderlich.
CLUSTER:
Sektoren werden häufig zu Clustern zusammengefasst.
LESEN / SCHREIBEN SIE KÖPFE:
Die Köpfe sind eine Schnittstelle zwischen den magnetischen Medien, in denen die Daten gespeichert sind, und den elektronischen Komponenten auf der Festplatte. Die Köpfe wandeln die Informationen, die in Form von Bits vorliegen, in magnetische Impulse um, wenn sie auf dem Plattenteller gespeichert werden sollen, und kehren den Vorgang beim Lesen um.
Die Köpfe sind der raffinierteste Teil der Festplatte. Jeder Plattenteller verfügt über zwei Lese- / Schreibköpfe, von denen einer oben und der andere unten angebracht ist. Diese Köpfe sind auf Kopfschiebern montiert, die an den Enden der Kopfarme aufgehängt sind. Die Kopfarme sind alle zu einer einzigartigen Struktur verschmolzen, die als Aktuator bezeichnet wird und für ihre Bewegung verantwortlich ist.
DER SPINDELMOTOR:
Der Spindelmotor spielt eine wichtige Rolle im Festplattenbetrieb, indem die Festplattenplatten gedreht werden. Ein Spindelmotor muss für viele Stunden Dauerbetrieb eine stabile, zuverlässige und konstante Drehkraft bieten. Viele Festplattenfehler treten auf, weil der Spindelmotor nicht richtig funktioniert
FESTPLATTE LOGIC BOARD:
Die Festplatte besteht aus einer intelligenten Leiterplatte, die in die Festplatteneinheit integriert ist. Es ist an der Unterseite des Basisgusses angebracht, der der Außenseite ausgesetzt ist. Die Lese- / Schreibköpfe sind über ein flexibles Flachbandkabel mit der Hauptplatine verbunden.
FAHREN BAY:
Die gesamte Festplatte ist in einem Gehäuse untergebracht, das sie vor der Außenluft schützen soll. Es ist notwendig, die interne Umgebung der Festplatte frei von Staub und anderen Verunreinigungen zu halten. Diese Verunreinigungen können sich in der Lücke zwischen den Lese- / Schreibköpfen und den Platten ansammeln, was normalerweise zu Kopfabstürzen führt.
Der Boden der Scheibe wird auch als Basisguss bezeichnet. Die Antriebsmechanik befindet sich im Basisguss und eine Abdeckung, die normalerweise aus Aluminium besteht, wird oben angebracht, um Köpfe und Platten einzuschließen. Der gesamte Inhalt, der auf dem Boden und der Abdeckkammer angeordnet ist, wird zusammen als Kopfscheibenanordnung bezeichnet. Sobald diese Baugruppe geöffnet ist, würde sie den Inhalt sofort verunreinigen und schließlich das Laufwerk ruinieren.
Auf der Unterseite des Basisgusses befindet sich die Logikplatine, die mit einem Polstermaterial vom Basisguss getrennt ist.