Современный винчестер состоит из следующих основных частей: плата электроники, гермоблок и программная часть. Для специалиста, занимающегося восстановлением данных, крайне важно знать и понимать внутреннее устройство жесткого диска.
Устройство жесткого диска — общий вид
Гермоблок
Cлужит для защиты и крепления пакета магнитных дисков — носителей информации и блока магниторезистивных головок (БМГ), принцип действия которых заключается в использовании материалов, изменяющих свое электрическое сопротивление при изменении напряженности окружающего магнитного поля. Магнитные диски покрыты магниточувствительным слоем, который и является носителем информации. На нем информация представляет собой магнитные поля, создаваемые мельчайшими участками напыленного слоя. Считывающая головка, попадая в поле, создаваемое участком магнитного покрытия, формирует электрический сигнал, так как является проводником, находящимся в магнитном поле. Этот сигнал соответствующим образом обрабатывается и передается далее по интерфейсу.
Устройство гермоблока жесткого диска
На некоторых жестких дисках присутствуют окошки для штанги серворайтера (устройства для записи серворазметки на пластины накопителя), закрытые прочным фольгированным материалом. Заполнен гермоблок обеспыленным воздухом, который сообщается с окружающей средой через специальные компенсационные отверстия, закрытые фильтрами, для уравнивания давления внутри гермозоны.
Как показано на рисунке, головки крепятся на металлическом коромысле, подвижном относительно магнитных дисков. Во время работы двигателя вращающиеся магнитные диски создают воздушный поток, который образует «воздушную подушку» между головкой и поверхностью. При остановке двигателя шпинделя коромысло автоматически (как правило, под давлением потока воздуха от еще вращающихся дисков) отводится в так называемое парковочное положение, в котором оно фиксируется специальным замком или магнитной защелкой. В этом положении головки выводятся из рабочей зоны, предотвращая возможный контакт между коромыслом и поверхностью диска, тем самым защищая уязвимую рабочую поверхность. «Парковочная» зона расположена, как правило, ближе к оси шпинделя. Но бывают и исключения, в частности, на винчестерах портативных компьютеров парковочная зона расположена на специальных парковочных стойках, расположенных за пределами пластин.
Позиционер (устройство, позиционирующее головки чтения/записи над диском) с коромыслом перемещается вдоль магнитных дисков в современных винчестерах с помощью электромагнита. В хвостовой части позиционера находится катушка, прикрытая сверху и снизу жестко закрепленными на гермоблоке магнитными пластинами, которые служат статором. При пропускании тока через обмотку катушки позиционер начинает отклоняться с определенным ускорением, а направление его отклонения можно менять изменением направления тока в обмотке позиционера. Такая схема управления носит название Voice Coil.
Внутри гермозоны расположена микросхема предусиления\коммутации (предусилитель, коммутатор). Такое, на первый взгляд странное, его расположение (внутри гермоблока, а не на печатной плате, рядом со всей остальной электроникой) объясняется очень просто: предусилитель должен располагаться как можно ближе к считывающей и записывающей головкам для сокращения тракта головка — предусилитель и уменьшения наводящихся на него помех. С предусилителей сигнал идет по ленточному шлейфу на печатную плату, где и преобразуется в тот вид, в котором он представляется IDE контроллеру системной платы компьютера.
Расположение коммутатора HDD
В реальной работе винчестеру приходится читать данные с поверхности. Для этого он должен знать, где в настоящий момент находятся головки и куда ему необходимо их переместить. С этой целью на поверхности дисков записана сервоинформация, уникальная для каждой дорожки и каждого сектора с данными
Плата электроники
Cостоит из следующих основных компонентов: центральный процессор, модуль оперативной памяти (ОЗУ), микросхема ПЗУ (на современных накопителях ПЗУ интегрирована в процессор, т.н. масочное ПЗУ), микросхема управления шпиндельным двигателем и БМГ, разъем питания и разъем интерфейса.
Устройство платы электроники жесткого диска
Отдельно стоит остановиться на микропрограмме накопителя. В случаях, когда требуется ремонт жесткого диска, правка микрокода является одной из самых распространенных операций. Служебная информация как правило, состоит из двух частей: это первоначальный загрузчик и собственно основная программа (оверлеи, транслятор с дефект-листами, модули SMART, модули заводской калибровки и самотестирования, логи и проч.). Загрузчик расположен, в основном, на плате электроники в виде процессора+ПЗУ. Произведя старт платы и раскрутив двигатель до нужных оборотов, микропрограмма позиционирует головки по серворазметке и пытается прочитать служебную информацию. Если все произошло без сбоев, диск рекалибруется и выходит в готовность по интерфейсу.
Разумеется, данная статья носит весьма обзорный характер и не может охватить всех нюансов и тонкостей строения современного жесткого диска, который несомненно, является весьма сложным устройством, по сути напоминающим компьютер в миниатюре.
В разделе статей регулярно выкладываются материалы о текущих задачах по восстановлению информации, где рассматриваются многие аспекты внутреннего строения винчестеров конкретных моделей.