ugrás a lap aljára

A háttértárólók (HDD) működési elve
Nap, mint nap használjuk a merevlemezeket, de kevesen tudják, valójában hogy is működik ez a precízen
megalkotott eszköz. Most lehetőségünk van arra,  hogy sorozatunkban megismerhessük a merevlemez apróbb titkait.

Egy HDD fellülről - ez egy MFM merevlemez-

Nap, mint nap használjuk a merevlemezeket, de kevesen tudják, valójában hogy is működik ez a precízen megalkotott eszköz. Most lehetőségünk van arra,  hogy sorozatunkban megismerhessük a merevlemez apróbb titkait. Bizony itt aki jeles volt fizikából, az gond nélkül megérti miről is van szó pontosan. (De azoknak sem kell megijedniük, akik nem annyira jártasak a fizikában, ugyais érthetően  szépen le van írva miről is van szó. )
De mindenekelőtt rövid leírás az írási-olvasási folyamatról:

Az adatrögzítési és visszaolvasási eljárás hasonlít a hang- és képrögzítési technikában alkalmazottakhoz.
A lemez állandó(!) fordulatszámmal pörögve elhalad a fej előtt -  mégpedig úgy kell elhaladnia a fejnek -, hogy fizikailag nem szabad  érintkeznie a felülettel. Amennyiben azonban mégis hozzáér a merevlemez felületéhez,  károsodásához és  a lemez tönktremeneteléhez vezet.
Ám,  hogy ez ne forduljon elő a lemez forgásából származó légmozgás felhajtó erőt gyakorol a fejre,  a fejet pedig torziós rugó nyomja a lemez felé - így kiküszöbölvén a fizikai érintkezést-. Ennek a  két erőnek köszönhetően a fej a lemez felületétől  néhány tized mikrométerre halad.

Működési elv:

Bár úgy látszik,  hogy a fej érintkezik, de mégsem...

A fej nem más, mint egy mágnesesen vezethető, felhasított mag (vasmag). A magon tekercs helyezkedik el. A Faraday-féle indukciós törvény értelmében, ha ezen a tekercsen áram halad át, mágneses mezőt gerjeszt a magban. A hasítékon -légrésen- keresztül a mágneses mező kilép a magból. A kilépő mágneses mező a légrés méretétől és a mag anyagától függő ellipszis formát vesz fel, s a lemez mágnesezhető rétegében záródik, majd telítésbe hozva azt, visszamaradó mágneses mezőt hoz létre. A rögzítendő információnak megfelelő máneses mező leképzése úgy valósul meg, hogy az információ függvényében váltakozik a tekercsen átfolyó áram iránya, s így a gerjesztett mágneses mező iránya is (fluxusváltozás).

A rögzített adatok visszaolvasása a fordított fizikai jelenség alapján valósul meg. Tehát: a Lenz-törvény értelmében a mágneses mező irányának megváltozása feszültséget indukál a mezőt körülvevő tekercsben. Az indukált feszültség arányos a mezőváltozás sebességével. A lemez ugyanazzal a sebességgel forog, mint íráskor, s miközben a lemez elhalad a fej előtt, a felületét körülvevő mágneses mező átindukálódik a magba. Ha ez a mágneses mező irányt változtat, feszültséget indukál a tekercsben, ezt kiértékelve pedig visszanyerhető a digitális információ. 

Jól látható a lemezek között, hogy is helyezkednek el a fejek

Adatok elhelyezkedése a lemezen
Az adatok elhelyezkedésének legalapvetőbb egysége: a sáv (track). Miközben a fej fixen áll egy teljes lemezfordulaton át, az előtte (felette és alatta) elhaladó lemezfelületen egy körgyűrűt ír le. Ez a körgyűrű a sáv, amely egy bit szélességű, s amelyen az adatok a fej fix állása mellet végig elérhetőek. A lemezfelület fel van osztva sávokra. A fej egy karon keresztül összeköttetésben áll a fejpozícionáló egységgel, mely nagy sebességgel képes a fejet a lemez felett, a különböző sávok között mozgatni. Mivel egy lemeznek két felülete van, a diszkek kettőnél kevesebb fejjel nem készülnek, a nagyobb kapacitású diszkek több lemezt, s így több fejet használnak. Ezek a fejek egy közös karmozgató egységre vannak rögzítve, így együtt mozognak.

Cilinderek
Tehát, ha az egyik fejet pozícionáljuk valamelyik sávra, valamennyi fej a saját lemezfelületének megfelelő azonos sávra kerül. Ezeket az összetartozó sávokat, melyek hengerpalástot alkotnak, cilindernek nevezzük. A fejmozgató egység legkisebb elmozdulása egy sávnyi, de azt is mondhatjuk, hogy egy cilindernyi. A diszken tárolt adatok cilinderekbe vannak szervezve. Pozícionálás nélkül lehet elérni a cilinder valamennyi adatát, csupán fejváltásra lehet szükség. A sávok további részekre, szektorokra vannak osztva. A szektor tartalmazza az adatmezőt, mely általában 512 bájt hosszúságú.

Ha el akarjuk érni a lemez valamelyik szektorának adatait, a lemez először a megfelelő cilinderre pozícionálja a fejeket (seek-el), majd a fej kiválasztásával kijelöli a megfelelő felületet, s ezt követően már csak azt kell megvárnia, hogy a kívánt szektor a fej vonalába érjen.

Kapcsolódó oldal:

Interfészek - 1. rész Interfészek - 2. rész Interfészek - 3. rész