En este artículo explicaremos en detalle cómo funciona cada parte del disco duro. No recomendamos que hagas esto en tu disco. : ¡podrías destruirlo! Pero si tienes curiosidad por desmontar un disco duro, hazlo con uno que no funcione (como el que tenemos abierto aquí).
Breve historia del disco duro
El disco duro ha sido el sistema de almacenamiento estándar en las PC de todo el mundo durante más de 30 años, pero la tecnología detrás de él es mucho más antigua. IBM lanzó la primera unidad de disco disponible comercialmente en 1956, que medía 3,75 MB. Y en un sentido amplio, la estructura no ha cambiado mucho en ese tiempo. Continúe usando discos que usen magnetismo para almacenar datos y tenga dispositivos para leer/escribir esos datos. Lo que ha cambiado, y mucho, es la cantidad de datos que puedes almacenar. En 1987, se podía comprar un disco de 20 MB por unos 350 dólares. Hoy, con esa cantidad puedes comprar un disco de 14 TB de almacenamiento: ¡700.000 veces más espacio!
Composición del disco duro
Desmontemos un disco duro que no es tan grande, pero que sigue siendo bastante decente: un disco duro Seagate Barracuda 3TB y 3,5″, concretamente el modelo ST3000DM001, famoso por su alto índice de fallos. La mayoría de los disco lo duro es el metal fundido. Las fuerzas que se ejercen sobre el dispositivo cuando se utiliza pueden ser bastante severas, ya que el uso de metal impide en gran medida que el cuerpo se doble y vibre. .8″ usa metal para el cuerpo, aunque ser aluminio en lugar de acero , que fue diseñado para ser lo más ligero posible.
Conectores
Al dar la vuelta unidad , podemos ver una placa de circuito y varias conexiones. La parte superior del plato es para el motor que hace girar los discos, mientras que las tres inferiores, desviándose hacia la derecha, llaves trae que le permiten configurar la unidad con ciertos ajustes, Datos SATA (Serial ATA) y alimentación SATA .
Serial ATA apareció por primera vez en la década de 2000 y en las PC es el sistema estándar Se utiliza para conectar unidades al resto de la computadora. La especificación del formato pasó muchas reseñas desde entonces y actualmente estamos en la versión 3.4. Nuestro esqueleto de unidad de disco duro es una versión anterior, pero esto sólo afecta un solo alfiler en la conexión de alimentación. Las conexiones de datos utilizan lo que se llama señalización diferencial para enviar y recibir datos: los pines A+ y A- se utilizan para transmitir instrucciones y datos a la unidad de disco, mientras que los pines B se utilizan para recibir estas señales. El uso de cables emparejados como este reduce en gran medida el impacto del ruido eléctrico en la señal, lo que significa que puede correr más rápido.
Energía
En el lado de la energía, se puede ver que existen esencialmente dos de cada voltaje (+3,3, +5 y +12V). La mayoría no se utilizan porque las unidades de disco duro no necesitan mucha energía. Este modelo de Seagate en particular utiliza menos de 10 W bajo carga pesada. Los pines de alimentación etiquetados como PC están precargados: permiten introducir y extraer el disco duro mientras la computadora aún está encendida (también conocido como intercambio en caliente). El pin etiquetado como PWDIS permite el restablecimiento remoto del disco, pero esto sólo es compatible con la versión 3.3 de SATA; entonces en nuestro conducir, es solo otra línea de +3.3V. El último pin que se cubrirá, marcado como SSU, solo le indica a la computadora si el disco duro admite o no la rotación categórica. Los discos del dispositivo (que veremos más adelante) debe girarse a la velocidad máxima antes de que la computadora pueda comenzar a usarlo. Pero, si la máquina tiene muchos discos, la repentina demanda simultánea de energía puede alterar el sistema. La categorización de giros ayuda a evitar que ocurran estos problemas, pero significa que debe esperar unos segundos más.
Tablero Logico
Quitar la placa de circuito revela cómo se conecta a los componentes de la unidad motriz. Las unidades de disco duro no son herméticas, excepto los de gran capacidad, que utilizan helio en lugar de aire, ya que es mucho menos denso y crea menos problemas para unidades con muchos discos. Pero tampoco desea que estén expuestos abiertamente al medio ambiente.
Hay un agujero en la caja de metal (esquina inferior izquierda de la imagen de arriba (punto blanco grande)) para permitir que el La presión del aire permanece relativamente ambiente.. Ahora que la placa de circuito está desconectada, echemos un vistazo a lo que hay aquí. hay 4 papas fritas principales en los que centrarse:
- LSI B64002:v chip Controlador principal que maneja instrucciones, flujo de datos de entrada y salida, corrección de errores, etc.
- Samsung K4T51163QJ: 64 MB de SDRAM DDR2, con reloj 800 MHz, utilizado para almacenar datos en caché
- MCKXL liso: controla el motor que hace girar los discos
- Winbond 25Q40BWS05: 500 kb de Memoria flash serie, utilizado para almacenar el firmware hacer conducir (un poco como el BIOS desde un ordenador).
Hay poca diferencia en la amplia gama de unidades de disco duro disponibles en lo que respecta a los componentes de la placa de circuito. Un almacenamiento más grande requiere más caché (puedes encontrar hasta 256 MB de DDR3 en los últimos monstruos) y el chip El controlador principal podría ser un poco más sofisticado en lo que respecta al manejo de errores, pero no hay mucho.
Motor de placa
Dado que ocupa la mayor parte de la unidad, nuestra atención se dirige inmediatamente al gran círculo de metal, por lo que no es difícil entender por qué se llaman conduce disco. Están hechos de vidrio o aluminio y recubiertos con múltiples capas de diferentes compuestos. Esta unidad 3 TB él tiene tres platos, por lo tanto, cada uno debe almacenar 500 GB en cada lado.
La imagen de estos platos polvorientos no hace justicia a la precisión de ingeniería y fabricación necesaria para producirlos. En esta unidad, el disco de aluminio tiene un grosor de 1 mm (0,04 pulgadas), pero ha sido pulido hasta tal punto que la altura promedio de las variaciones en la superficie es inferior a 0,000001 pulgadas (aproximadamente 30 nm). Se aplicó al metal una capa base de solo 0,0004 pulgadas (10 micrones) de profundidad, que comprende varias capas de compuestos. Esto se hace mediante galvanoplastia y luego deposición de vapor, que prepara el disco para el material magnético esencial utilizado para almacenar datos digitales. Este material es generalmente una aleación compleja de cobalto y está dispuesta en anillos concéntricos, cada uno de aproximadamente 0,00001 pulgadas (aproximadamente 250 nm) de ancho y 0,000001 pulgadas (25 nm) de profundidad. A escala microscópica, las aleaciones metálicas forman granos, como pompas de jabón flotando en el agua. Cada grano tiene su propio campo magnético, pero puede orientarse en una dirección definida. La agrupación de estos campos da lugar a la bits 0 y 1 datos. Los recubrimientos finales son una capa de carbono para protección y luego un polímero para reducir la fricción de contacto. Juntos, no tienen más de 0,0000005 pulgadas (12 nm) de espesor. Pronto descubriremos por qué los platos deben elaborarse con tolerancias tan altas, pero es sorprendente pensar que por sólo $15,00 puedes ser el orgulloso propietario de esta fabricación a nanoescala. volvamos a disco todo de nuevo y eche un vistazo a qué más hay.
La carcasa amarilla resalta una cubierta de metal que sujeta el plato firmemente en su lugar sobre el motor del eje, el motor eléctrico que hace girar los discos. Esta unidad de disco duro gira a 7200 RPM, pero otros modelos giran más lento. Las unidades más lentas reducen el ruido y el consumo de energía, pero también reducen el rendimiento, mientras que otras unidades más rápidas pueden alcanzar las 15.000 RPM. Para ayudar a reducir los efectos nocivos del polvo y la humedad en el aire, se utiliza un filtro de circulación (caja verde) recoge pequeñas partículas y las atrapa en su interior. El aire movido por la rotación de las placas garantiza un flujo constante sobre el filtro. Encima de los discos, y al lado del filtro, se encuentra uno de los tres separadores de placas: ayudan a Reduce las vibraciones y también mantiene el flujo de aire. lo más regulado posible. En la esquina superior izquierda de la imagen, indicada por la marca azul, se encuentra uno de los dos imanes de barra permanentes. Proporcionan el campo magnético necesario para mover el componente resaltado en rojo. Limpiemos algunas de estas partes para verlo mejor.
¿Qué significa un curita grueso es otro filtro, excepto este limpia partículas y gases del exterior, ya que entran por el agujero que vimos antes.
Dentro de HDA
Las púas de metal son brazos actuadores que sostienen los cabezales de lectura/escritura de la unidad de disco duro: se mueven hacia adelante y hacia atrás por la superficie de los platos (superior e inferior) a una velocidad extremadamente alta. En lugar de usar algo como un motor paso a paso para colocar los brazos en su lugar, un corriente eléctrica se envía alrededor de una bobina de alambre en la base del brazo.
Estos generalmente se llaman bobina móvil, porque es el mismo principio que utilizan los altavoces y micrófonos para mover los conos blandos. La corriente genera una campo magnético a su alrededor, que reacciona contra el campo creado por las barras magnéticas permanentes. No olvide que las pistas de datos son pequeñas, por lo que el posicionamiento de los brazos debe ser extremadamente preciso – como todo lo demás conducir. Algunas unidades de disco tienen actuadores de varias etapas, que pueden realizar pequeños cambios de dirección con solo una parte de todo el brazo. En ciertos discos, las pistas de datos se superponen. Esta tecnología se llama grabación magnética tejas, y el requisito de exactitud y precisión (es decir, alcanzar la posición correcta repetidamente) es aún mayor.
En los extremos de los brazos son delicados. cabezas de lectura/escritura. Nuestra unidad de disco duro tiene 3 platos y 6 cabezales, y cada uno flota sobre el disco mientras gira. Para ello, los cabezales están suspendidos de dos tiras metálicas ultrafinas. Aquí es donde podemos ver por qué nuestra muestra de anatomía no funciona: al menos una cabeza se ha soltado y lo que haya causado el daño original también ha doblado algunos de los brazos de soporte. Todo el componente de la cabeza es muy pequeño, por lo que es muy difícil conseguir una buena imagen con una cámara normal, como podemos ver a continuación:
Pero podemos distinguir algunas partes: el bloque gris es una pieza específicamente mecanizada, llamada control deslizante, porque a medida que el disco gira debajo de él, el flujo de aire produce elevación, levantando la cabeza de la superficie. Y cuando decimos «apagado», estamos hablando de una brecha de sólo 0,0000002 pulgadas o menos de 5 nm. Más lejos y las cabezas no sería capaz de detectar los cambios en los campos magnéticos de la pista. Si las cabezas realmente descansaran sobre la superficie, simplemente rasparían el revestimiento. Esta es la razón por la que es necesario filtrar el aire en el gabinete de la unidad de disco: el polvo y la humedad en la superficie del disco destruirían las cabezas. El pequeño «poste» metálico al final de la cabeza está ahí para ayudar con la aerodinámica general. Pero necesitamos una imagen mejor para ver las partes que realizan la lectura y escritura reales.
En la imagen de arriba, de un disco duro diferente, las partes que leen y escriben están debajo de todos los rastros eléctricos. La escritura se hace con un Sistema de inducción de película delgada (TFI), mientras que la lectura se realiza con un Dispositivo magnetorresistivo de tunelización (TMR). Las señales producidas por TMR son muy débiles y necesitan pasar a través de un amplificador (para aumentar los niveles) antes de poder enviarse. EL chip El responsable de esto se puede ver cerca de la base de los brazos del actuador, en la imagen a continuación.
Actuación
Usamos el Marca de disco de cristal para comparar un disco duro WD 3,5″ 5400 RPM 2 TB:
Las dos primeras líneas muestran la número de MB por segundo de tasa de transferencia para realizar lecturas y escrituras secuenciales (una lista larga y continua) y aleatorias (saltando por el disco duro). La siguiente línea muestra una valor de IOPS, el número de operaciones de entrada/salida que ocurren cada segundo. La última línea muestra el latencia media (tiempo en microsegundos) entre la operación de lectura/escritura emitida y el valor de datos que se recuperará. En general, los valores en las primeras 3 líneas deben ser lo más grandes posible y la última línea debe ser lo más pequeña posible.
Conclusión
Como vimos en la introducción de este artículo, los componentes mecánicos y el funcionamiento de una unidad de disco duro no han cambiado mucho a lo largo de los años. Y la tecnología detrás de la pista magnética y los cabezales de lectura/escritura que mejoraron más, lo que produce vías más estrechas y densas, lo que da como resultado una mayor capacidad de almacenamiento. Sin embargo, como las unidades de disco duro mecánicas tienen claras limitaciones de rendimiento, los brazos actuadores necesitan tiempo para moverse a la posición requerida, y si los datos se distribuyen en diferentes pistas a intervalos separados, la unidad pasará una cantidad relativamente grande de microsegundos buscando el bits . Y no olvides: independientemente de si su disco tiene daños físicos o lógicos , nosotros en Bot podemos recuperar sus datos con total seguridad y agilidad ese solo uno tradición de más de una década en el mercado puede garantizar. Sabes que necesitas recuperar tus datos. Comienza tu recuperación con nosotros ¡Y conviértase en uno de nuestros más de 100.000 casos manejados con éxito!
