Ҡаты диск

Western Digital WD400 3.5" ҡаты дискаһың өҫкө һәм аҫҡы күренеше

Ҡаты диск һаҡлағысы йәки HDD, йәки ҡаты диск, ҡайһы берҙә диск, компьютерҙарҙа берәй ниндәй мәғлүмәт һаҡлау өсөн ҡулланыла. Ҡаты дискта мәғлүмәт һаҡлау өсөн магниттар ҡулланыла. Ҡаты диск һыйыҙырышлығы күбеһенсә гигабайттарҙа үлсәнелә (Гб). Гигабайт бер мең мегабайт тирәһе, һәм мегабайт бер миллион байт тирәһе; гигабайт яҡынса бер миллиард байт. Ҡайһы бер ҡаты дисктарҙың мөмкинлектәр шул тиклем ҙур булғанлыҡтан, уларҙың һыйҙырышлыҡтары терабайттарҙа үлсәнелә (Тб), ошо бер терабайт яҡынса мең гигабайт (1 Тб = 1024 Гб)

Төрлө интерфейстар

Serial ATA кабельдар ҡаты диск элемтәһен тоташтырыуҙа киң таралған

Ҡаты дискта төрлө интерфейстар һәм порттар ҡулланыла. Интерфейс ғәмәлдә ике өлөштән тора. Беренсеһе, сигнал тапшырыу спецификацияһы. Был үҙ эсенә, нидәй кабельдар ҡулланылыуын, ниндәй оҙонлоҡағы кабельдар була ала һәм башҡаларҙы аныҡлай. Икенсе өлөш, интерфейста аныҡлы тел ҡулланыуын тасурилай. Был сара сигналдың ниндәй булыуы тураһында әйтә. Ҡаты дисктарҙың төрлө төрҙәре булғандай, шулай уҡ интерфейстарҙың да төрлө төрҙәре бар. 2009 йылда ҡаты дискты тоташтырыу өсөн Serial ATA (бер-бер артлы ATA) элемтәһен ҡулланғандар.

Тәүҙә IDE тоташтырыуы тип аталған элемтәне, бөгөн Parallel ATA (параллель ATA) тип атайҙар. Ҙур данныйҙар эшкәртеүсе үҙәктәрҙә сүс-оптик каналды йыш ҡулланалар.

Серверҙар өсөн SCSI интерфейсын бик йыш ҡулланалар. SCSI интерфейстың бер нисә төрҙәре һәм версиялары бар, параллель һәм бер-бер артлылы SCSI ҡушымталар, һәр бер киңәйтеү шарттары тиҙлеккә һәм хаҡына ҡарай. Серверҙарҙа бер нисә SCSI дикстар бер береһе менән бергә йыш ҡулланыла, был данныйҙарҙы юғалтыуҙан һаҡлау өсөн йәки боҙоуға ҡаршы эшләнә (был RAID тип билдәле - һәм тағы күп төрлө конфигурация һайлау формалары бар).

Технология

Магнит яҙыуы

Ҡаты диск һаклағысы яҙылған мәғлүмәттәрҙе дискта ферромагнетик материалдың юғары эшләһен магниттары яҙа. Магнезия йомғаҡ үҙгәреүҙәре бинар яҙылған мәғлүмәттәрҙең ҡағыҙларын сағылдыра. Яҙылған мәғлүмәттәр дисктан магнезия уҙыуҙары етәкләп уҡыла. Ҡулланыусы яҙылған мғлүмәттәре яҙыу ҡыры оҙонлоғон тамамлау менән кодлау кеүек кодлау схемаһы ҡулланыла, был мәғлүмәттәр яҙылған магнит уҙыуҙар менән нисек сағылдырылғаны билдәләй. Тарихта күп төрлө яҙыу ҡыры оҙонлоғон тамамлау менән кодтар ҡулланған, мәҫәлән, һәм хәҙерге ҡаты диск һаҡлағыстарында ҡулланылмай торған ҡуйы урман модуляцияһы (FM), Модификацияланған ҡуйы урман Модуляцияһы (MFM) һәм Төркөм менән булған Кодлау Яҙыуы (GCR). Типик ҡаты диск һаклағысы яҙылған мәғлүмәттәрҙе тота торған шулай уҡ сталинкалар тип аталыусы яҫы түңәрәк дискыларҙы "'күсәрҙән"' ғибәрәт (Һаҡлау инженерияһында үҙәк термины шулай уҡ бер йәки сикләнгән һан инеү-сығыу операцияларын эшкәртә ала торған һаҡлағысҡа ҡарай, был уны һаҡлағыстар күплегенә ҡарата планлаштырыу операцияларында иғтибар нөктәһе итә. Сталинкалар булмаған магнит материалдан, ғәҙәттә алюминий эретмәһенән, быяла, йәки керамиканан яһала һәм типик тирәнлеге 10-20 нм өҫтән-мөҫтән генә булған ҡатлам магнит ҡатлам менән ҡапланған, тирә-яҡ углерод һаҡлау ҡатламы өсөн.

Магнит ҡырҡыу һәм ҡуйы урман модуляцияһы ярҙамында кодланған бинар мәғлүмәттәр яҙылған

Ҡаты диск һаклағысы тәрлинкәһе үҙ көсө менән бинттарҙың яҙыуы (Яҙыу CMOS – Mag View ҡулланып күренерлек итеп яһалған).

Дәүер яҙыуы (стандарт) һәм перпендикуляр яҙыу диаграммаһы

Хәҙерге ҡаты диск һаҡлағыстарында сталинкалар энергия эффектив айланмалар 4200 ҡулланыу-мин тан алып үрге етештереүсәнлекле серверҙарҙа 15,000 ҡулланыу-мин-ҡа тиклем әйләнәләр. Сығанаҡ халәте 3600 ҡулланыу-мин булған һаҡлағыстар борон заманда булған, әммә 2007-се йылдың ноябренә 4200 Таксиҙан иң ҡаты булмаған ҡорал булған. Беренсе ҡаты диск һаҡлағыстары 1200 ҡулланыу-мин тиҙлегендә әйләнгәндәр һәм күп йылдар буйына 3600 ҡулланыу-мин нормаль тиҙлек булған. Мәғлүмәт тәлинкә магнит өҫлөккә бик яҡын (йыш ундарса нанометрлы самаһы) эшләй торған уҡый-яҙа белеү башы тип атала торған айланмалар янында уҙғанда уҡыла һәм яҙыла. Уҡый-яҙа белеү башы тап бына шул миҙгелдә уның аҫтында булған материалдың магниттан детекторҙа һәм модификация өсөн ҡулланыла. Хәҙерге һаҡлағыстарҙа күсәрҙәге магнит һәр бер тәрилкә өсөн уртаҡ тотҡасҡа ҡоролған бер баш бар. Актуар тотҡасы (йәки мөрәжәғәт итеү тотҡасы) баштарҙы башҡа һәр бер миҫал өсөн бөтә өҫлөккә мөрәжәғәт итергә рөхсәт итеп арка буйынса (яҡынса радиаль рәүештә) әйләнеүсе сталинкалар буйлап хәрәкәтләндерә. Был һап тауыш кәтүге актуар йәки ҡайһы бер иҫкерәк конструкцияларҙа аҙым хәрәкәтләндереүсе ярҙамында хәрәкәтләндерелһә. Һәр бер талхинаның магнит өслөгө концепция буйынса ҙур булмаған күп суб-микрометр-ҙурлығындағы региондарға бүленгән, улар магнит өлкәләр тип атала, (нисек тә тап улар физик мәғәнәлә магнит өлкәләр түгел), уларҙың һәрбереһе күбеһенсә бер үк тиерлек магниттарға эйә. Магнит материалдың поликристаллыһыҙыҡ табигате сәбәпле был магнит өлкәләрҙең һәрбереһе бер нисә йөҙ магнит бөртөктәрҙән ғибәрәт. Магнит бөртектәренең типик ҙурлығы 10 нм һәм һәрбереһе бер хаҡ өлкә магнит формалаштыра. Ғөмүмән алғанда һәр бер өлкә магнит магнит ҡыры генерациялай торған магнит диполь формалаштыра. Иҫкерәк диск конструкцияларында өлкәләр һәм горизонталь диск өслөгенә менән параллель урынлашҡан булғандар, ләкин сама менән 2005-енсе йылдан башлап, урынлашыу якынрак магнит өлкәһе өсөн кергәндә, перпендикулярға үҙгәртелгән. Дөрөҫ яҙылған мәғлүмәттәрҙе һаҡлау өсөн магнит өлкәләр бер-берһен ҡыуғанда була торған материалы яҙыу үҙенән тематикаға ҡаршы тороуға мохтаж. Йомшаҡ магнитта торған материалға кәрәгенән күп яҙылған магнит өлкәләр ваҡыт үтеү менән был көстәрҙе бөтөрә торған магнит момент ротацияһына бәйле рәүештә деградациялана. Өлкәләр яны менән ярымға әйләнәләр, был өлкәнең уҡытыусылыҡ дәрәжәһен зәғифләндерә һәм магнит киренкелектән башлай. Иҫкерәк ҡаты дисктарҙа тимер-томор (III) оксиды магнит материалы булараҡ ҡулланылған, әммә хәҙерге дисктарҙа кобальт нигеҙендәге эретмә ҡулланыла. Яҙыу башы өлкәне локаль ҡалын магнит ҡырын генерациялаусы магниттар, ә уҡыу башы өлкәләрҙең магниттары детектив. Иң тәүге ҡаты диск һаҡлағыстарында өлкәне магниттар өсөн дә һәм унан һуң электромагнит индукциясен ҡулланып уның магнит ҡырын өйрәнеү өсөн дә электромагнит ҡулланылған. Индуктив баштарҙың һуңыраҡ сыҡҡан рамкаларында буш арала металл (Eng. metal in Gap (MIG) heads) һәм юғары яры баштары булған. Яҙылған мәғлүмәттәрҙең тығыҙлығы артыу менән, ҡулланылышҡа магнит ҡаршылығы (Eng. magnetoresistance (MR)) өйрәнеү баштары кергән; баштың электр ҡаршылығы тәлинкә магнит ҡырының көсөнә ярашлы итеп үҙгәргән. Һуңыраҡ үҫештә синтетика ҡулланылған; баштарында уҡыу магнит ҡаршылығы эффекты булған типтарға ҡарағанда күпкә көслөрәк булған һәм алып магнит ҡаршылығы (Eng. "giant" magnetoresistance (GMR)) тип аталған. Хәҙерге заман баштарында уҡыу һәм яҙыу элементтары айырылған, ләкин бер-береһенә бик яҡын, актуар тотҡаның баш өлөшөнә бер-береһенә терәлеп урынлашҡан. Уҡыу элементтары ғәҙәттә ҡапма-ҡаршы килгән магнит, ә яҙыу элементы юғары ғәҙәттә яры индуктив. Башлар диск өслөгө менән контакттан менән һауа тотола, был тәлинкәгә бик яҡын; был һауа диск тиҙлеге менән теге йәки тиҙлеккә тиҙлек менән тирә хәрәкәтләнә. Яҙыу һәм башҡарыу башы шыуғыс тип аталған блокта монтажланған, ә диск янындағы өҫлөк контакттан тиергә әҙ генә еткертмәҫлек итеп формала яһала. Был һауа тотоуы тибын формалаштыра. Хәҙерге ҡаты диск һаҡлағыстарында магнит ҙур булмаған өлкәләрҙең ҙурлығы термаль эффекттар сәбәпле уларҙың магнит халәтен юғалтыуы ҡурҡынысын барлыҡҡа килтерә. Быға ҡаршы торор өсөн, магнитлы булмаған элемент рутенийдан 3 атом ҡатлам менән айырылған һәм шулай итеп, бер-берһен көсәйтеүсе ҡапма-ҡаршы ориентацияла магниттан ике ҡатлы-ҡатлы хәлдәге, сталинкалар ике параллель магнит ҡатлам менән ҡапланған. Ҙурырак тығыҙлыҡтары тәҡдим итә торған термаль эффекттарынан арыныу өсөн 2005-се йылда индерелгән перпендикуляр яҙыу тора һәм 2007-се ул күп йылға ҡаты дисктарҙа ҡулланылған.