اجزای تشکیل دهنده هد هارد دیسک : یکی از مهمترین قطعات تشکیل دهنده یک هارد دیسک هد هارد است. هد، وظیفه خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی هارد دیسک را برعهده دارد. بازوی حرکتی هارد روی دیسک گردان ( Platter ) حرکت میکند. بر روی نوک بازوی حرکتی، دو عدد هد قرار گرفته است که برای خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی هارد دیسک مورد استفاده قرار میگیرد. هد هارد به گونهای طراحی شده است که تماس فیزیکی با پلتر یا دیسک گردان هارد نداشته باشد. بنابراین اطلاعات را به صورت مغناطیسی بر روی هارد میخواند و مینویسد.
هد از اجزای مختلفی تشکیل شده است. این اجزا شامل: Voice Coil و ARM و Slaider هستند. در این مقاله سعی داریم شما را با این قطعات آشنا کنیم. با ما همراه باشید…
Voice Coil سیم پیچی است که به راس مخروط بلندگو متصل است. این سیم پیچ با واکنش میدان مغناطیسی به جریان عبوری از مخروط، نیروی محرکه را به مخروط میرساند. این اصطلاح همچنین برای موتورهای خطی سیم پیچ صوتی استفاده میشود، مانند موتورهایی که برای حرکت دادن هدها در درایوهای هارد دیسک استفاده میشوند، که با تولید نیروی بیشتر مسافت بیشتری را طی میکند.
Voice Coil، که محرک نیز نامیده می شود، یک دستگاه کنترل خطی در هارد دیسک است. این بخش مسئول موقعیت یابی هدهای خواندن/نوشتن است. Voice Coil یک سیم پیچ مسی است که اطراف یک آهنربای دائمی پیچیده میشود. محرک معمولاً از یک آهنربای نئودیمیوم بزرگ تشکیل شده است. که به طور ایمن به شاسی پیچ شده است و یک صفحه آهنی به همان شکل از بالا برای تمرکز میدان مغناطیسی محکم شده است. این آهنرباهای نئودیمیم فوق العاده قدرتمند هستند.
بازوی محرک بخشی ضروری از هارد دیسک است. بازوی محرک بخشی از مجموعه محرک است. برای تشکیل یک هد، دو الی سه بازو وجود دارد. در نوک بازوهای محرک سوزنها قرار دارند. از آنها برای بیرون کشیدن دادهها و نوشتن دادههای جدید روی دیسک مغناطیسی استفاده میشود.
در گذشته، بازوی محرک به یک موتور پلهای متصل می شد. مشکل موتورهای پلهای این است که برای خواندن و نوشتن دادهها به قطعات در موقعیت پارک شده نیاز داشتند. اگر در زمان بندی حرکات اشتباه محاسباتی وجود داشته باشد، دادهها خراب میشوند. همچنین موتورهای پلهای به دمای بالایی میرسند و باعث ایجاد خطا در رجیستری مکان داده میشوند. اکنون موتورهای خطی جایگزین موتورهای پلهای شدهاند. موتورهای خطی از Voice Coil تشکیل شدهاند که یکپارچگی و دقت بازوی محرک را بهبود میبخشد.
برای درک درست کاری که بازوی محرک در فرآیند خواندن و نوشتن دادهها انجام میدهد، باید بدانید که چگونه همه بخشهای یک هارد دیسک برای انجام یک هدف مشترک با هم کار میکنند. هنگامی که یک درخواست توسط کامپیوتر (برای خواندن یا نوشتن دادهها) ارسال میشود، کنترل کننده این درخواست را دریافت و شروع به بررسی رجیستری میکند. کنترل کننده به دنبال مکان دادهها (برای خواندن دادهها) یا فضای خالی روی دیسکهای مغناطیسی (برای نوشتن دادههای جدید) میگردد. هنگامی که کنترلر آنچه را که به دنبال آن است پیدا کرد، کنترل کننده دیسکهای مغناطیسی را در جای خود قرار میدهد تا بازوی محرک کار خود را انجام دهد. سپس سرعت موتور افزایش مییابد تا بازوی محرک بتواند در حین چرخش روی دیسک مغناطیسی حرکت کند. بازوی محرک قطعهای است که در واقع دادهها را از دیسکهای مغناطیسی میخواند و یا دادههای جدیدی را روی آنها مینویسد.
Slider روی سطح دیسک شناور میشود یا میلغزد و هد را در فاصله صحیح از محیط برای خواندن و نوشتن نگه میدارد. Slider قدیمیتر شبیه یک trimaran هستند، با دو پوشش بیرونی که در امتداد سطح دیسک، شناور هستند و یک بخش مرکزی “بدنه” که در واقع هد و شکاف خواندن/نوشتن را حمل میکند. شکل زیر یک مینی اسلایدر معمولی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که هد واقعی، با شکاف خواندن/نوشتن، در انتهای نوار لغزنده قرار دارد.
گرایش به سمت درایوهایی با فرم فاکتور کوچکتر، باعث کوچکتر شدن طراحی اسلایدرها شده است. اندازه طرح کشویی Mini-Winchester معمولی حدود 4 میلی متر در 3.2 میلی متر در 0.86 میلی متر بود. بیشتر تولیدکنندگان هد از آن زمان به سمت اسلایدرهای کوچکتر Micro، Nano، Pico یا Femto رفته اند. اسلایدرهای Femto که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند بسیار کوچک هستند. تقریباً به اندازه ساچمه نوک خودکار. اسلایدرهای Pico و Femto با استفاده از کابل اتصال انعطافپذیر (FIC) و فناوریهای تراشه روی سرامیک (COC) مونتاژ میشوند که فرآیند را کاملاً خودکار میسازد.
Hard Disk Drive Slider Types |
||||||
Slider | Year Introduced | Relative Size | Length (mm) |
Width (mm) |
Height (mm) | Mass Type (mg) |
Mini | 1980 | 100% | 4.00 | 3.20 | 0.86 | 55.0 |
Micro | 1986 | 70% | 2.80 | 2.24 | 0.60 | 16.2 |
Nano (+ Pressure) | 1991 | 62% | 2.50 | 1.70 | 0.43 | 7.8 |
Nano (- Pressure) | 1994 | 50% | 2.00 | 1.60 | 0.43 | 5.9 |
Pico | 1997 | 30% | 1.25 | 1.00 | 0.30 | 1.6 |
Femto |
2003 | 20% | 0.7 | 0.7 | 0.23 | 0.6 |
اسلایدرهای کوچکتر باعث افزایش شتاب میشود و در نتیجه عملیات خواندن و نوشتن سریعتر انجام میشود. همچنین اسلایدرهای کوچکتر به سطح کمتری نیاز دارند و به هد اجازه میدهند به قطرهای بیرونی و داخلی نزدیکتر شوند. در نتیجه سطح قابل استفاده صفحات دیسک را افزایش میدهند. علاوه بر این، ناحیه تماس سلایدر کوچکتر، سایش جزئی سطح بشقاب را که در هنگام راه اندازی و چرخش معمولی صفحات درایو رخ می دهد، کاهش می دهد. شکل زیر یک عکس بزرگنمایی شده از یک نوار لغزنده Femto را نشان میدهد.
اسلایدرهای معمولی ارتفاع شناور خود را به میزان قابل توجهی با توجه به سرعت حرکت سطح دیسک در زیر آنها افزایش یا کاهش می دهند. این کاهش و افزایش ارتفاع در درایوهای جدیدتر که از ضبط بیت منطقه ای استفاده می کنند نامطلوب است. چراکه در آن تراکم بیت در همه سیلندرها یکسان است. هنگامی که چگالی بیت در سرتاسر درایو یکنواخت است، ارتفاع شناور هد نیز باید نسبتاً ثابت باشد تا حداکثر کارایی را داشته باشد. الگوهای ویژه سطح بافت و تکنیکهای ساخت، اسلایدرها را قادر میسازد تا در ارتفاع بسیار ثابتتری شناور شوند. و آنها را برای درایوهای ضبط بیت منطقهای ایدهآل میسازد.
یک اسلایدر Femto دارای سه ناحیه مجزا با اشکال پیچیده است که برای دستیابی به ارتفاع شناور ثابت هد در سراسر دیسک و همچنین حداقل کاهش ارتفاع در شرایط فشار کم طراحی شده است. در این مدل، در هر ناحیهای ارتفاع کم میشود یک ورودی هوای پلکانی ایجاد میکند که به جریان هوا اجازه میدهد فشار مثبتی در زیر سطح حامل هوا ایجاد کند که اسلایدر را از دیسک دور میکند. سپس در هر ناحیه عمیق یک محفظه فشار منفی مخالف ایجاد میکند که به طور همزمان اسلایدر را به سطح دیسک نزدیک میکند.
ترکیبی از فشارهای مثبت و منفی به گونهای طراحی شده است که نیروی بازوی تعلیق را که اسلایدر را به سمت دیسک فشار میدهد متعادل کند، در حالی که اسلایدر را در ارتفاع شناور مورد نظر دور از سطح دیسک نگه میدارد. تعادل فشارهای مثبت و منفی، تغییرات ارتفاع شناور را که معمولاً در طرحهای اسلایدر قدیمی یافت میشود، تثبیت و کاهش میدهد. اولین درایو با استفاده از طرح کشویی Femto، درایو هیتاچی 7K60 2 1/2 اینچی بود که در می 2003 منتشر شد. اکثر درایوهای با ظرفیت بالاتر موجود در بازار امروز از این طراحی استفاده میکنند.