Harddisk canlı çalışma örneği

MANYETİK KAYIT:

Bir sabit disk, bir kayıt diski üzerine ferromanyetik malzemeden ince bir tabakaya mıknatıslanma ile manyetizasyon yönünde bir değişiklik oluşturarak ardışık ikili veri bitlerini temsil eder. 

Veri mıknatıslanmalarında geçişleri tespit ederek diskten okunur. 

Kullanıcı verileri gibi, manyetik veri geçişlerini temsilini belirler ve nasıl çalışma uzunluğu sınırlı ise bir kodlama gibi, kodlama şeması kullanarak kodlar.

Genel olarak Harddisk yapısında kaydedilen verileri tutan ve plaka olarak adlandırılan yuvarlak diskin korunması için plakanın üzeri manyetik özelliği olmayan genellikle alüminyum alaşımı, cam veya seramik malzemeden yapılan 10 – 20 nanometre kalınlığında karbon bir tabaka ile kaplanır. ( Örnek olarak bir A4 kâğıdın kalınlığı 0,07 ile 0,18 milimetre arasındadır.)

Günümüz HDD’lerin plakaları değişen hızlarda dönerken, verimli enerji taşınabilir cihazlarda 4.200 RPM iken yüksek performanslı sunucular için 15.000 RPM kadar çıkabilir.

İlk HDD’lerin dönüş hızı 1,200 RPM’di ve uzun yıllar içinde 3,600 RPM standart oldu.Aralık 2013 itibariyle, çoğu tüketici sınıfındaki HDD’lerin plaka dönüş hızı 5,400 RPM ya da 7,200 RPM’dir.

Bir plaka üzerine yazılan ve okunan bilgiler, aynı zamanda dönüş sırasında görev yapan eski yazma ve okuma kafaları olarak adlandırılan cihazlar tarafından yapılır ve manyetik yüzeye çok yakın çalışırdı (genelde 10 nanometreyi geçmez). 

Yazma ve okuma kafası, altındaki plakadaki manyetikleşmenin anında tespit edilip düzenlenmesinde kullanılır.

Modern sürücülerde her bir ortak kola bağlı her manyetik plaka yüzeyi için bir kafa bulunur. Bir aktüatör kol (ya da erişim kolu) kafaları bir yay üzerinde plakaların dönüş yönünün tersinde hareket ettirir. 

Bunu yaparken de her kafaya, dönmekte olan plakanın tüm yüzeyine erişim imkanı tanır. Kolu harekete geçiren bir ses bobini ya da eski modellerdeki step motordur. Önceki hard disk sürücüler, bütün track lerde oluşan aynı miktardaki veriyi, her track (parça) için saniye başına düşen belirli bir miktarda sabit bit değeriyle yazıyorlardı; Ancak modern sürücülerde (90 lardan sonrakiler) zone (bölgesel) bit kayıt sistemi kullanılıyor. Yazma hızı iç bölgeden dış bölgeye doğru artıyor ve dış bölgelerde kalan verilerde parça (track) başına daha fazla depolama yapılmış oluyor.

Modern sürücülerin, manyetik bölgelerinin küçük boyuttan oluşması durumu termal etkiler nedeniyle gücün kaybolmasına tehlike oluşturur.

Buna karşı koymak için, plaka manyetik olmayan element rutenyum, 3-atom tabaka ile birbirinden ayrılmış iki paralel manyetik bir tabaka ile kaplanır ve iki tabaka bu şekilde birbirine eklenerek mıknatıslanır.

Daha fazla kayıt yoğunluğu sağlamak için termal etkilerinin üstesinden gelmek için kullanılan bir başka teknoloji ilk kez 2005 yılında sevk, dikey kayıt olduğunu ve 2007 yılı itibariyle teknolojisi birçok HDD’ler kullanıldı.

HDD BİLEŞENLERİ:

Tipik bir HDD de iki elektronik motor vardır. Bunlardan biri diskleri döndüren, spindle motor olarak adlandırılan ana motordur ve diğeri de kafaları disk üzerinde okunacak yada yazılacak bölgeye götüren ve çok hızlı çalışan actuator adındaki kısımdır. Kafalar kaydırıcılara ve kaydırıcılar da kollara bağlı olmak üzere birlikte Actuator’a bağlıdırlar. Hoparlörlerdeki ses üreten manyetik bobine çok benzer biçimde çalışan Actuator adeta ses üreten bir bobin kadar hızlı biçimde kafaları diskler üzerinde içeri ve dışarı yönde hareket ettirir. Kafa destek kolu çok hafiftir ama ayynı zaman da sert ve dayanıklıdır. Modern sürücülerdeki kafalarda hızlanma 550g (G-force)a ulaşır.

Actuator bir doğal mıknatıstır ve kafaları istenen yere sürükleyen bobin motorunu tetikler. Bir metal plakada, bir neodyum mıknatıs desteği vardır. Bu plakanın altında ise hareketlendirme bobini vardır. Hoparlördekine benzer yapıda bir ses bobini olarak da nitelendirilir. Merkezdedir ve ikinci bir neodyum mıknatısıdır. Motorun alt plakası üzerine konumlandırılmıştır. Bazı sürücülerde sadece bir tane mıknatıs vardır.

Ses bobini bir ok başına oldukça benzer ve iki kat kaplamalı bakır tel mıknatıstan yapılmıştır. İç tabaka yalıtkandır ve dış kısmı  termoplastiktir. Aynı zamanda kendi kendine destek vermesi için bir form üzerine sarıldıktan sonra bobinle beraber bağlanır. Bobinin bölümleri, ok ucunun her iki yanı boyunca (aynı zamanda ana motorun rulman merkezidir) actuator motoru döndüren bir teğet güç geleştirerek manyetik alan ile etkileşim halindedir.

HDD elektronik kontrolü, actuator motorun hareketiyle ve disklerin dönmesiyle meydana gelir ve disk denetleyicisinden gelen yazma ve okuma isteklerilerini yerine getirir. Sürücü elektroniğinin geri beslemesi, diiskin özel segment araçları tarafından yapılan, servo geri beslemesine atanmıştır. Bunların tamamı konsantrik daireler (atanmış servo teknolojisi durumunda); ya da gerçek veriler ile serpiştirilmiş segmentlerdir (gömülü servo teknolojisi durumunda). Servo geri beslemesi, GMR sensörlerinin gürültü oranı sinyallerini optimize eder. Bunu çalışan kolun ses bobinini ayarlayarak yapar. Diskin spin atmasında aynı zamanda bir servo motor kullanılır. Modern disklerin firmwareleri (gömülü yazılımları) plaka yüzeyindeki okuma ve yazmaları verimli bir şekilde zamanlama yeteneğine sahiptirler ve hata veren ortama ait sektörleri yeniden haritalandırabilirler.

Bir Harddisk Anatomisi