Hãy tưởng tượng mọi bức ảnh bạn chụp trong năm qua đều được lưu trong phạm vi một chấm mực từ một cây bút bi, đây gần như là cách dữ liệu nhỏ gọn được lưu trữ bên trong ổ đĩa cứng và trong video này chúng ta sẽ mở một bức ảnh ra và xem làm thế nào mà toàn bộ giá trị sách của Thư viện có thể nằm gọn trong bề mặt của chiếc bàn kim loại này.
Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách mở ổ cứng này và trình bày chi tiết các thành phần bên trong, sau đó chúng ta sẽ đi sâu vào chính xác cách ổ đĩa lưu trữ dữ liệu bằng cách sử dụng một đầu đọc và ghi và trong quá trình này, chúng ta sẽ xem xét các khu vực rãnh ghi và miền từ tính của đĩa kim loại.
Cuối cùng, chúng ta sẽ khám phá một số tiến bộ mới nhất cho phép chứa trên một terabit dữ liệu trong mỗi inch vuông của đĩa này.
Bây giờ chúng ta hãy đi sâu vào bên trong ổ đĩa này, chúng ta tìm thấy nhiều thành phần khác nhau ở đây là đĩa hoặc đĩa lưu trữ tất cả dữ liệu và tùy thuộc vào dung lượng lưu trữ của ổ đĩa có thể có nhiều thành phần đĩa cao đĩa bao gồm một hợp kim nhôm magiê với nhiều lớp phủ của các hợp kim khác nhưng lớp chức năng từ tính là lớp mỏng 120 nanomet của hợp kim tantalum crom Cobalt có các miền hoặc vùng từ tính nhỏ có Hướng có thể được điều khiển thông qua từ trường bên ngoài đĩa được gắn trên một trục xoay quay với tốc độ 7200 vòng/phút bằng cách sử dụng động cơ DC không chổi than ở Trung tâm của nó.
Tiếp theo là cụm ngăn xếp đầu với một cánh tay phía trên và một cánh tay bên dưới mỗi đĩa và có một thanh trượt và đầu ghi đọc ở phía sau. Phần cuối của mỗi cánh tay, thanh trượt được thiết kế độc đáo sao cho nó bắt được luồng không khí được tạo ra bởi đĩa quay nhanh đến mức lố bịch và sử dụng luồng không khí đó để làm nổi hoặc bay phần đầu phía sau bên phải sao cho nó chỉ cách bề mặt của đĩa 15 nanomet hoặc khoảng 100 nguyên tử. Đĩa để tham khảo ở đây là độ dày của một tấm lá nhôm vì cụm cánh tay bay phía trên đĩa quay, nó chỉ nổi lên trên bề mặt khi nó ở tốc độ tối đa và khi đĩa không quay, cụm cánh tay được đặt sang một bên một miếng nhựa nhỏ ở đây một động cơ cuộn dây thu âm bao gồm một cuộn dây và hai nam châm neodymium mạnh ở trên và dưới được sử dụng để di chuyển toàn bộ cụm tay đòn khi dòng điện chạy qua cuộn dây nó tạo ra một nam châm điện bị ảnh hưởng bởi do đó, nam châm neodymium tạo ra một lực làm cho cánh tay di chuyển trên đĩa khi có dòng điện ngược truyền qua cuộn dây giọng nói, cánh tay bị ép theo hướng ngược lại, do đó cho phép kiểm soát vị trí chính xác của đầu bên phải Reed trong vòng 30 hoặc lâu hơn nanomet Ngoài ra, nam châm và cuộn dây giọng nói tạo ra một động cơ khá mạnh cho phép lắp ráp cánh tay nhẹ và đầu đọc bên phải di chuyển qua lại các rãnh khác nhau trên đĩa lên tới 20 lần một giây và thực hiện các điều chỉnh nhỏ cực kỳ nhanh để kết nối với đầu đọc bên phải, một dải dây linh hoạt được định tuyến dọc theo cạnh của cánh tay và xuống đầu nối này để truyền tín hiệu ra bên ngoài vỏ ổ cứng và tới bảng mạch in hoặc PCB trên PCB, chúng ta có phần chính bộ xử lý cũng như chip dram được sử dụng làm miếng đệm cho bộ xử lý và bộ đệm cho dữ liệu đến và đi được gắn thêm trên mảnh này là một con chip để điều khiển cuộn dây giọng nói và động cơ trục chính DC không chổi than, sau đó ở cạnh của PCB là một đầu nối SATA kết nối với bo mạch chủ để liên lạc và một đầu nối riêng đi đến nguồn điện.
Các thành phần quan trọng bổ sung là miếng đệm bịt kín đĩa khỏi môi trường bên ngoài và hai bộ lọc bắt mọi hạt bụi đi lạc.
Những bộ lọc này là cần thiết vì các đầu đọc ghi chỉ cách đĩa 15 nanomet và một hạt bụi có thể lớn tới 10.000 nanomet và có thể gây ra thiệt hại lớn nếu nó va chạm với đĩa 7200 RPM mà chúng ta đã xem qua nhiều trong số đó. các thành phần này hãy xem chúng hoạt động như thế nào để bắt đầu Đĩa được chia thành các vòng tròn đồng tâm của các rãnh.
Các ổ cứng mới nhất có thể có hơn 500 000 rãnh trên chỉ một mặt. Các rãnh này sau đó được chia thành các khu vực và trong mỗi khu vực là một phần mở đầu hoặc Vùng đồng bộ hóa thông báo cho đầu đọc ghi tốc độ chính xác của đĩa quay và độ dài của mỗi bit dữ liệu.
Phần tiếp theo của cung là địa chỉ giúp đầu đọc ghi biết rãnh và cung nào hiện đang được định vị sau đó chúng ta có dữ liệu thực tế được lưu trữ thường có bốn kilobyte dữ liệu cho mỗi khu vực tiếp theo là khu vực dành cho mã sửa lỗi hoặc ECC được sử dụng để xác minh rằng dữ liệu được lưu trữ trong khối được ghi và đọc chính xác và cuối cùng có một khoảng cách giữa khu vực này và khu vực tiếp theo cho phép các đầu đọc ghi có dung sai nhất định khi ghi nội dung của một khối.
Bây giờ chúng ta hãy phóng to đầu đọc bên phải và đĩa để xem chính xác cách dữ liệu được ghi bằng màu đỏ, việc ghi dữ liệu vào đĩa được thực hiện bằng cách thao tác theo hướng từ hóa của một vùng hoặc miền cục bộ của lớp tantalum crom Cobalt trong đĩa và buộc vùng đó bị từ hóa theo hướng lên hoặc xuống.
Miền hoặc vùng từ tính nhỏ bé này có kích thước khoảng 90 x 100 x 125 nanomet và sẽ từ hóa tất cả các nguyên tử sẽ có các cực từ bắc-nam thậm chí còn nhỏ hơn của chúng hướng về cùng một hướng để từ hóa một miền duy nhất tương đương với việc ghi một bit dữ liệu.
Dòng điện được đặt vào một cuộn dây ở phía sau đầu bên phải, do đó tạo ra một từ trường mạnh ở đây từ trường được truyền qua đầu bên phải và tập trung vào một điểm nhỏ ở đầu rồi nhảy qua khe không khí 15 nanomet và đi vào đĩa khi từ trường tập trung đi vào một miền duy nhất của coban crom tantalum tất cả các nguyên tử này buộc phải sắp xếp các từ trường Nguyên tử nhỏ bé của chúng với từ trường tác dụng từ đầu bên phải, do đó biến miền hoặc vùng nhỏ thành một nam châm vĩnh cửu, điều quan trọng là ngay cả khi đầu bên phải được di chuyển ra khỏi hướng của từ tính.
Các miền trong lớp đĩa này được duy trì trong nhiều năm và chúng phát ra một từ trường vĩnh viễn mà đầu đọc có thể cảm nhận được nhiều lần mỗi khi bạn đọc dữ liệu được lưu trữ trong khu vực này, tất nhiên là cho đến khi máy tính và đầu bên phải ghi lại một dữ liệu. Bit dữ liệu mới vào Miền bằng cách đảo hướng hoặc giữ nguyên.
Hãy khám phá cách chúng tôi đọc dữ liệu từ đĩa cho đến nay, chúng tôi đã hiển thị các miền dưới dạng trỏ lên dưới dạng nhị phân và trỏ xuống dưới dạng số 0 trong khi đây là về mặt khái niệm đơn giản, thực tế không phải như vậy, thay vào đó, đầu đọc được thiết kế để phát hiện những thay đổi về hướng từ các miền từ tính chỉ theo Một hướng và sau đó miền liền kề trỏ theo hướng ngược lại, điều này là do từ trường phát ra từ các vùng lân cận chuyển đổi chúng.
Các hướng mạnh hơn nhiều so với trường phát ra từ chỉ một miền duy nhất hướng Một hướng hoặc hướng khác, do đó, mỗi thay đổi trong miền từ tính hướng theo hướng này sang hướng ngược lại được gán cho một miền và việc không có sự chuyển đổi từ miền này sang miền tiếp theo là được gán một số 0 do đó đầu bên phải sẽ ghi một chuỗi nhị phân 0 000110010 như thế này hoặc một chuỗi một một không một một một không như thế này trong đó các số một hoặc thay đổi và các số không thiếu thay đổi, vậy thì bên trong đầu Reed có gì phát hiện tốt những từ trường này bên trong là vật liệu dẫn điện nhiều lớp bao gồm các lớp vật liệu sắt từ và không từ tính xen kẽ. Vật liệu nhiều lớp này có một đặc tính gọi là điện trở Magneto khổng lồ hoặc gmr và nói một cách đơn giản, nó là vật liệu thay đổi điện trở suất tùy theo dựa trên cường độ của từ trường đi qua nó, do đó sử dụng gmr, việc đo điện trở suất chỉ là một vấn đề đơn giản và khi có điện trở suất thấp điều đó có nghĩa là có từ trường mạnh bên dưới đầu Reed do sự thay đổi hướng miền và đó là một từ trường mạnh và khi có điện trở suất cao và không thay đổi thì đó là số 0 tuy nhiên điều này đặt ra vấn đề là làm thế nào một chuỗi gồm hàng chục miền không thay đổi có thể dẫn đến số lượng không rõ ràng để khắc phục điều này trong mỗi khu vực. Lời mở đầu chỉ đơn giản là một tập hợp các miền xen kẽ và được sử dụng để đặt kích thước của từng miền và sau đó mã sửa lỗi ở phía sau khu vực này được sử dụng để đảm bảo không có dữ liệu nào bị mất.
Tiếp theo chúng ta sẽ khám phá một số tiến bộ trong công nghệ ổ đĩa cứng giúp cải thiện mật độ không khí. là số bit có thể vừa với một khu vực nhất định trong biểu đồ này, bạn có thể thấy mật độ trên không đã tăng hơn 50 triệu lần trong suốt 60 năm qua tuy nhiên có lẽ quan trọng hơn là chi phí lưu trữ hàng nghìn tỷ bit dữ liệu đã giảm hơn 100 triệu lần, hãy tưởng tượng nếu chúng ta du hành thời gian về chiếc ổ cứng này về những năm 1960 thì nó sẽ có giá trị hơn 4 tỷ đô la và bây giờ vào năm 2022, nó có giá chưa đến 40 đô la, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn nhiều so với các ổ đĩa từ thời đó. những năm 60 tương tự như xu hướng ổ cứng, bạn có thể mua các bảng mạch in rẻ tiền nhưng cực kỳ đáng tin cậy từ nhà tài trợ PCB của chúng tôi cho dù bạn đang tạo nguyên mẫu cho dự án tiếp theo của mình hay sẵn sàng sản xuất hàng loạt hàng nghìn thiết bị đã hoàn thiện.
Cách PCB có thể nhanh chóng sản xuất pcbs của bạn Ngoài ra, với giá cả cạnh tranh và tiêu chuẩn hoàn hảo, nếu bạn không muốn mất hàng tuần để hàn tất cả các bộ phận vào mọi bo mạch, PCB cung cấp Dịch vụ lắp ráp PCB, nơi họ tập hợp và hàn các bộ phận vào PCB cho bạn, họ sẽ gửi hình ảnh trong suốt quá trình lắp ráp và bạn có thể làm việc trực tiếp với các cách PCB Các kỹ sư để cung cấp các giao thức lập trình và thử nghiệm vào lần tới khi bạn có dự án và muốn tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc, hãy cân nhắc sử dụng cách PCB để sản xuất và lắp đặt tất cả các bảng mạch in của bạn, cảm ơn cách PCB đã tài trợ cho chúng tôi Kênh và hỗ trợ giáo dục kỹ thuật hãy kiểm tra cách PCB bằng cách sử dụng liên kết trong mô tả bên dưới, bây giờ hãy quay lại ổ đĩa cứng và xem một số tiến bộ cho phép đĩa này lưu trữ hàng terabyte dữ liệu lần đầu tiên vào khoảng năm 2010, hướng của miền đã được chuyển từ ngang theo chiều dọc và với nó, đầu bên phải và đầu đọc cũng phải thay đổi hướng của chúng, sự thay đổi về hướng này là do thực tế là khi một miền từ tính co lại về thể tích, nó sẽ dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn, do đó bằng cách thay đổi hướng thành Dọc các miền hoặc các vùng từ tính có thể tận dụng độ sâu của vật liệu trong khi tiếp tục thu nhỏ diện tích trên đĩa mà mỗi miền đảm nhận tiến bộ tiếp theo mà chúng ta sẽ xem xét được gọi là ghi từ tính bằng ván lợp hoặc SMR bắt đầu có mặt trên thị trường vào khoảng năm 2020 trước khi có từ tính bằng ván lợp ổ cứng ghi thường sử dụng kỹ thuật báo cáo bản ghi từ tính cổ điển hoặc CMR trong đó các rãnh dữ liệu rộng 90 nanomet và có các dải bảo vệ ở hai bên của rãnh, tuy nhiên với tính năng ghi shingled, các rãnh được ghi chồng lên một phần với các rãnh đã ghi trước đó mà không có lớp bảo vệ các dải để phân tách từng bản nhạc, do đó chúng tôi có thể đặt nhiều bản nhạc hơn và nhiều dữ liệu hơn vào một khu vực nhất định. Lưu ý rằng đầu đọc nhỏ hơn nhiều so với đầu bên phải và kết quả là một bản nhạc có viền có thể được đọc một cách đáng tin cậy tại một thời điểm, tuy nhiên, vấn đề là rằng nếu bạn duyệt qua một rãnh và rãnh trên của dữ liệu ván lợp vẫn là dữ liệu tốt hoặc hợp lệ thì trước tiên, ổ đĩa sẽ phải đọc và lưu trữ dữ liệu hợp lệ đó vào bộ đệm kịch, sau đó ghi cả rãnh dưới của dữ liệu mới và rãnh trên dữ liệu hợp lệ và do đó, việc đệm và các bước đọc và ghi bổ sung có thể dẫn đến giảm hiệu suất.
Comments