вінчестер

Накопичувач на жорских дисках ( в прайс-листах, та комп'ютерній літературі звичайно пишуть НЖМД, або HDD)  або Твердий магнітний диск (англ. Hard (magnetic) disk drive, HDD), у комп'ютерному сленгу — "вінчестер" (від англ. winchester), — магнітний диск, основа якого виконана з твердого матеріалу. В ПЕОМ виконує функцію енергонезалежного носія інформації з довільним доступом (англ. random access).
     Інформація у твердому магнітному диску записується шляхом намагнічування шару феромагнітного матеріалу (діоксиду заліза у минулому або сплаву кобальту в сучасних), що нанесений на поверхні твердих (алюмінієвих, скляних або композитних) пластин у формі диска. Склад магнітного покриття досить складний і наноситься шляхом напилення або вакумного осадження. Склад магнітного покриття досить складний і наноситься шляхом напилення або вакумного осадження. У твердих магнітних дисках використовується одна або декілька пластин (в сучасному 1-2), встановлених на одному шпинделі. Голівки зчитування-запису у робочому режимі не торкаються поверхні пластин завдяки прошарку набіглого повітря, що утворюється біля поверхні дискових пластин при швидкому обертанні. Відстань між головкою і робочою поверхнею дискової пластини складає декілька нанометрів (у сучасних дисках близько 10 нм), а відсутність механічного контакту забезпечує тривалий термін експлуатації пристрою. За відсутності обертання дисків головки знаходяться поблизу шпинделя або за межами диска у безпечній зоні, що унеможливлюється їх нештатний контакт з поверхнею дисків.
     Для надійної і якісної роботи вінчестера необхідно забезпечити відсутність пилу в корпусі блоку дисків і головок, для чого широко використовуються барометричні фільтри, які вирівнюють тиск всередині і зовні блоку дисків. Якщо ви хочете, щоб ваш вінчестер працював довго і забезпечував високу надійність зберігання даних, ніколи не відкривайте корпус блоку дисків і не зривайте з нього захисних наклейок.
     Вперше HDD були введені у використання фірмою IBM у 1956 році як сховище даних для обчислювальних машин і у подальшому адаптовані до багатоцільового використання з мейнфреймами та міні-ЕОМ. Головки зчитування-запису, завдяки малій масі, притискалися до поверхні диска із зусиллям всього 0.1Н, а при обертанні диска між головкою і поверхнею утворювався повітряний зазор товщиною близько 0.5мкм.

 Магнітні головки

     Головки читання-запису відносяться до числа найважливіших елементів дискового накопичувача. Принцип дії головок вінчестера схожий на принцип роботи головок звичайного магнітофона, проте вимоги до них пред'являються значно жорсткіші порівняно з магнітофонними голівками. Відрізняються головки дискових накопичувачів і своїми малими розмірами.

Головка завжди знаходиться на деякій відстані від поверхні диска (близько 0.13мкм), яке забезпечується за рахунок потоку повітря при швидкому обертанні диска (голівка "летить"). Зменшення зазору між головкою і поверхнею диска збільшує сигнал при зчитуванні і дозволяє знизити струм запису, проте сильно знижує стійкість пристрою до вібрацій і ударів. Проте, роботи по зменшенню зазору між диском і голівкою не припиняються провідними виробниками вінчестерів і за прогнозами в найближчі п'ять років зазор може бути зменшений до 0.05мкм. Наявність зазору між головкою і поверхнею диска вимагає паркування головок (переміщення їх за межі робочої поверхні) при виключенні комп'ютера, щоб уникнути пошкодження поверхні диска або головки при їх механічному контакті. У старих пристроях для паркування головок потрібно було використовувати спеціальні програми (їх запускали безпосередньо перед виключенням комп'ютера), сучасні вінчестери при виключенні живлення переміщують головки за межі робочої зони дисків автоматично.

При виготовленні головок використовуються три різних технологічних варіанти:

• монолітні головки;
• композитні головки;
• тонкоплівкові головки.

Монолітні головки виготовляються з феритів. Складність обробки і крихкість феритів накладають серйозні обмеження на їх використання в сучасних системах з високою щільністю запису інформації на диск. У нових розробках такі головки майже не використовуються.

Композитні головки мають менші розміри в порівнянні з монолітними і виконані з фериту на підкладці зі скла або твердої кераміки. Такий підхід дозволяє зменшити зазор між головкою і поверхнею диска і, як наслідок, підвищити щільність запису на диск. Деякі фірми при виробництві композитних головок використовують замість повітряного зазору в магнітному осерді головки зазор, заповнений металом (це дозволяє поліпшити конфігурацію магнітного поля головки і додатково збільшити щільність запису).

Тонкоплівкові головки створюються методом фотолітографії. Магнітний сердечник головки осідає на керамічну поверхню, що дозволяє створити головки з дуже малим магнітним зазором. Така технологія дає найвищу щільність запису і дозволяє зменшити ширину доріжок.

Привід головок

     Пристрій приводу магнітних головок (head positioner) є однією з найважливіших частин вінчестера. Від типу використовуваного приводу безпосередньо залежить швидкість роботи пристрою в цілому - привід забезпечує найважливіший параметр вінчестера: час позиціонування головок (seek time). Для переміщення головок зазвичай використовуються крокові двигуни, що забезпечують високу точність позиціонування. Існують два різних варіанти приводів: лінійні і поворотні. При поворотному приводі головки переміщаються по дузі кола як у звичайному електропрогравачів, лінійний привід забезпечує переміщення головок по радіусу диска (подібно модним деякий час тому програвачів з тангенціальним тонармом). Перевага лінійного приводу полягає в тому, що зазор магнітної головки завжди перпендикулярний доріжці і відстань між доріжками зберігається постійним, поворотні приводи забезпечують меншу інерційність і, як наслідок, більш швидке позиціонування головок. Крім того, поворотні приводи більш стійкі до ударів і вібрації, оскільки допускають точну балансування.

Для швидкого позиціонування головок в сучасних дискових пристроях використовуються різні варіанти сервоприводів із записом службової інформації на виділені і / або робочі поверхні дисків. Залежно від способу зберігання інформації про позиціонування розрізняють виділені, вбудовані і гібридні сервосистеми.

У виділених системах для запису службової інформації використовується спеціальна поверхню диска (і, отже, головка). Інформація записується на виділений диск в процесі виробництва пристрою. Такий підхід збільшує вартість вінчестерів, однак забезпечує їм високу швидкодію і надійність.

У вбудованих системах інформація про позиціонування записується між блоками даних на робочі поверхні диска. Такі системи дешевше, менш критичні до механічних впливів і коливань температури, однак вони поступаються за швидкодією дискам з виділеної сервосистемах.

У гібридних системах дані про позиціонування записуються на частину поверхні кожного диска, дозволяючи використовувати переваги як виділеної, так і вбудованою сервосистем.

Вбудований контролер вінчестера (плата управління)

На кожному вінчестері крім блоку дисків і приводу встановлена ​​друкована плата (як правило вона кріпиться знизу), що забезпечує управління приводами головок і дисків, а також посилення сигналів запису / зчитування. Крім того, на цій платі встановлений дешифратор команд управління головками, схеми стабілізації та ін На сучасних вінчестерах, що виготовляються в рамках програми Energy Star, є також пристрій, що забезпечує відключення приводу дисків за відсутності запитів до пристрою та інші функції енергозбереження.

Розміри вінчестерів

     Сучасні дискові пристрої випускаються чотирьох типорозмірів за шириною (діаметру дисків) і трьох - по висоті. Діаметр дисків в більшості випадків дорівнює 1.8, 2.5, 3.5, висота - 1.63 (пристрій половинної висоти) або менше 1 дюйма (низькопрофільне пристрій).

     Якщо у вашому комп'ютері гніздо для установки дисків ширше вінчестера, вам доведеться використовувати для його установки спеціальні санчата. У найбільш популярних сьогодні корпусах Tower (вежа) передбачена установка дисків з форм-фактором 3.5 або 5.25, в інших випадках буде потрібно використовувати санчата.