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O que é unidade de disco rígido?

A unidade de disco rígido (muitas vezes abreviado como disco rígido, disco rígido ou HDD) é um dispositivo de armazenamento não volátil que armazena dados codificados digitalmente em pratos rígidos de rotação rápida (ou seja, rígidos) com superfícies magnéticas. A rigor, “unidade” refere-se ao aspecto mecânico motorizado que é distinto de seu meio, como uma unidade de fita e sua fita, ou uma unidade de disquete e seu disquete. Os primeiros HDDs tinham mídia removível; entretanto, um HDD hoje é tipicamente uma unidade selada (exceto por um orifício de ventilação filtrado para equalizar a pressão do ar) com mídia fixa.

Como o disco rígido funciona?

Um disco rígido é uma unidade selada que contém vários pratos em uma pilha. Os discos rígidos podem ser montados na posição horizontal ou vertical. Nesta descrição, o disco rígido é montado horizontalmente.

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As cabeças eletromagnéticas de leitura / gravação estão posicionadas acima e abaixo de cada prato. À medida que os pratos giram, as cabeças de acionamento se movem em direção à superfície central e em direção à borda. Dessa maneira, os cabeçotes de acionamento podem atingir toda a superfície de cada prato.

Componentes físicos do disco rígido

PRATOS:
O prato é um disco circular de metal montado dentro de uma unidade de disco rígido. Vários pratos são montados em um motor de eixo fixo para criar mais superfícies de armazenamento de dados em uma área menor. O prato possui um núcleo composto de substrato de alumínio ou vidro, coberto com uma fina camada de óxido férrico ou liga de cobalto. Nos dois lados do material do substrato, um revestimento fino é depositado por uma técnica de fabricação especial. Esse revestimento fino, onde os dados reais são armazenados, é a camada de mídia.

Bandejas de disco rígido
Bandejas de disco rígido

Quando o meio magnético é aplicado à superfície do material do substrato, uma camada fina de lubrificação é aplicada para proteger o material. Essa mídia complexa de três camadas é discutida em detalhes da seguinte maneira:

O MATERIAL DO SUBSTRATO:
O material a granel do qual são feitos os pratos forma a base sobre a qual a camada de mídia é depositada. O substrato não tem função específica, mas para suportar a camada de mídia. O material mais comumente usado para fazer essa camada física é uma liga de alumínio. Esta liga é rígida, leve, estável, barata, fácil de trabalhar e está prontamente disponível. Anteriormente, como o espaço entre as cabeças e o prato era relativamente alto, a superfície do prato era lisa e plana era menos problemática. No entanto, à medida que a tecnologia avança, o espaço entre as cabeças e os pratos diminui e a velocidade com que os pratos giram aumenta. Por esse motivo, a demanda por alternativas no material do prato está aumentando. Os pratos de vidro estão substituindo os pratos de alumínio porque eles proporcionam maior rigidez, melhor qualidade, pratos mais finos e estabilidade térmica.

CAMADA DE MÍDIA:
O material do substrato forma a base sobre a qual a mídia de gravação real é depositada. A camada de mídia é uma fina camada de material magnético aplicado à superfície dos pratos e onde os dados reais são armazenados. Sua espessura é de apenas alguns milionésimos de polegada.

Técnicas especiais são empregadas para a deposição de material magnético no material do substrato. Um revestimento fino é depositado em ambos os lados do substrato, principalmente pelo processo de deposição a vácuo chamado de pulverização por magnetron. Outro método é a galvanoplastia, usando um processo semelhante ao usado na galvanoplastia de jóias.

CAMADA DE PROTEÇÃO:
No topo da mídia magnética é aplicada uma camada superfina de proteção e lubrificação. Esta camada é chamada de camada protetora porque protege o disco de danos causados ​​por contato acidental dos cabeçotes, “colisão do cabeçote” ou outro material estranho que entre na unidade

DIVISÕES DE PLATTER:
Para manter o armazenamento e recuperação organizados de dados, os pratos são organizados em estruturas específicas. Essas estruturas específicas incluem trilhas, setores e clusters.

TRILHAS:
Cada prato é dividido em milhares de círculos concêntricos bem compactados, conhecidos como faixas. Essas trilhas se assemelham à estrutura dos anéis anuais de uma árvore. Toda a informação armazenada no disco rígido é gravada em faixas. Começando do zero no lado externo do prato, o número de faixas continua aumentando para o lado interno. Cada faixa pode conter uma grande quantidade de dados contando até milhares de bytes.

SETORES:
Cada faixa é dividida em unidades menores chamadas setores. Como setor é a unidade básica de armazenamento de dados em um disco rígido. Uma única faixa geralmente pode ter milhares de setores e cada setor pode conter mais de 512 bytes de dados. Alguns bytes adicionais são necessários para estruturas de controle e detecção e correção de erros.

CONJUNTOS:
Os setores geralmente são agrupados para formar Clusters.

LER / ESCREVER CABEÇAS:
As cabeças são uma interface entre a mídia magnética em que os dados são armazenados e os componentes eletrônicos no disco rígido. As cabeças convertem a informação, que está na forma de bits, em pulsos magnéticos, quando é armazenada no prato e reverte o processo durante a leitura.

Ouvidos no disco rígido
Ouvidos no disco rígido
Ouvidos no disco rígido
Ouvidos no disco rígido

As cabeças são a parte mais sofisticada do disco rígido. Cada prato possui duas cabeças de leitura / gravação, uma montada na parte superior e a outra na parte inferior. Essas cabeças são montadas em controles deslizantes, suspensos nas extremidades dos braços da cabeça. Os braços da cabeça são fundidos em uma estrutura singular chamada atuador, responsável por seus movimentos.

O MOTOR DO EIXO:
O motor do eixo desempenha um papel importante na operação do disco rígido, girando os pratos do disco rígido. Um motor de eixo deve fornecer potência de rotação estável, confiável e consistente por muitas horas de uso contínuo. Muitas falhas no disco rígido ocorrem devido ao motor do eixo não funcionar corretamente

Motorparts do eixo
Motorparts do eixo

PLACA DE LÓGICA DE DISCO RÍGIDO:
O disco rígido é fabricado com uma placa de circuito inteligente integrada à unidade de disco rígido. Ele é montado na parte inferior da carcaça da base, exposta ao lado externo. As cabeças de leitura / gravação são conectadas à placa lógica através de um cabo flexível.

Placa lógica do disco rígido
Placa lógica do disco rígido

DRIVE BAY:
Todo o disco rígido é montado em um gabinete projetado para protegê-lo do ar externo. É necessário manter o ambiente interno do disco rígido livre de poeira e outros contaminantes. Esses contaminantes podem se acumular no espaço entre as cabeças de leitura / gravação e os pratos, o que geralmente leva a colisões.

Compartimento da unidade de disco rígido
Compartimento da unidade de disco rígido

A parte inferior do disco também é chamada de fundição básica. A mecânica do acionamento é colocada na fundição da base e uma cobertura, geralmente feita de alumínio, é colocada na parte superior para envolver as cabeças e os pratos. Todo o conteúdo colocado na base e na câmara de cobertura é conhecido coletivamente como conjunto de cabeça-disco. Uma vez aberto esse conjunto, ele contaminaria instantaneamente o conteúdo e acabaria com a unidade.
No fundo da fundição de base está presente a placa lógica, que é separada da fundição de base usando um material de amortecimento.