Привод головок жесткого диска и система их позиционирования
|
|
Все современные жесткие диски используют звуковую катушку в приводе магнитных головок. |
|
Такой тип привода не только адаптирован и не чувствителен к тепловым расширениям, он еще и намного быстрее и надежнее, чем привод с использованием шагового двигателя. |
|
Система замкнутой обратной связи, применяемой в таких приводах, называется системой серво позиционирования. |
|
В таких системах позиционирования, процесс передвижения к цели можно описать по шагам следующим образом: передвижение к цели, проверка правильности пути, оценка расстояния до цели, поправка движения, и все с начала. |
|
Таким образом, передвижение к цели происходит с поправками, которые могут учитывать различные факторы. |
|
В качестве примера действия сервосистемы, можно взять водителя машины. |
|
Если машина начинает сбиваться с курса, водитель немного поворачивает руль, если этого не достаточно, то он еще немного поворачивает руль и т.д. |
|
Пока машина вновь не возобновит свое движение по нужной водителю траектории. |
|
Ключевым элементом любой системы с обратной связью, является какое-то измеряющее устройство. |
|
Например, в случае водителя машины - это его глаза. |
|
В накопителе на жестких магнитных дисках, этим элементом является сама головка чтения/записи, для этого, на магнитных пластинах содержатся специальные структуры информации, которые позволяют управляющей электронике знать, где находятся головки в любой момент времени, не зависимо оттого, что делает накопитель. |
|
Эти структуры обычно называются сервометками. |
|
Они считываются головками и направляются в блок управления передвижением головок, где они разбираются, чтобы выяснить точную позицию головок. |
|
Контроллер привода магнитных головок всегда знает точное положение головок, т.к. все сервометки разные и в них содержатся точные данные о номере трека, номере сервометки и т.д. |
|
Существует три различных подхода к имплементации сервомеханизма в жестком диске: |
|
Вклиненная серво. |
|
В этой реализации, используемой в старых накопителях, сервоинформация была записана в виде клина на каждой поверхности накопителя. |
|
Это можно представить, как тонкий кусочек круглого пирога. |
|
При этом остальная часть пирога содержит пользовательские данные. |
|
Этот вариант имел существенный недостаток: сервоинформация была только в одном месте на треке. |
|
Это означало, что позиционирование будет долгим, т.к. для того, чтобы узнать местонахождение |
|
головок, надо было ждать, когда сервоинформация будет под головками. |
|
Время позиционирования таких винчестеров было очень большим, и, как следствие, производители отказались от данного применения. |
|
Выделенная серво. |
|
В этой реализации, для сервоинформации использовалась выделенная специально для нее поверхность. |
|
То есть, одна поверхность в накопителе всегда содержала только сервоинформацию, а другие поверхности - всегда только данные. |
|
Эта технология позволила значительно уменьшить время позиционирования. |
|
Но и в этой технологии были свои минусы. |
|
Во-первых, для данных терялась целая поверхность. |
|
Во-вторых, головка, читающая сервоинформацию, не обязательно будет стоять на одной линии с головками, читающими данные, так что будет необходимо применять технику компенсации. |
|
В-третьих, если поверхность с сервоинформацией будет теплее или холоднее, чем поверхности, хранящие данные, то будут возникать ошибки позиционирования или ошибки чтения/записи информации. |
|
Чтобы решить последнюю проблему, производители ввели в работу накопителей термокалибровку. |
|
Такие типы сервосистемы применялись в накопителях вплоть до середины 90-х годов. |
|
Встроенная серво. |
|
В данной технологии сервоинформация находится вперемешку с данными. |
|
Сервоинформация и данные читаются одними и теми же головками, и, в отличие от вклиненной серво, нет необходимости ждать полного оборота пластины, для того, чтобы узнать, где именно мы сейчас находимся. |
|
Этот механизм не дает постоянного знания сервоинформации, как в выделенной сервоинформации, но и нет необходимости ждать целого оборота пластины. |
|
Также отпала необходимость в частой термокалибровке, поскольку сервоинформация и данные находятся на одинаковом расстоянии от центра диска. |
|
С ростом температуры сервоинформация и данные одинаково удаляются от центра. |
|
Все современные накопители на жестких магнитных дисках используют именно такую технологию. |
|
В современных накопителях, сервоинформация записывается на магнитный диск во время производства накопителя. |
|
Для этого используется специальное сложное и очень дорогостоящее оборудование, называемое сервоврайтером. |
|
Сервоинформация никогда не меняется на протяжении всего периода службы жесткого диска. |
|
При разработке управляющей электроники для жесткого диска, производители на аппаратном уровне включают схему блокировки записи, когда головки находятся над сервоинформацией. |
|
Именно эта, записанная на заводе информация составляет формат низкого уровня. |
|
Никто, кроме завода-изготовителя не может сделать современному жесткому диску формат низкого уровня. |
|
Пользователь не может испортить сервоинформацию, кроме как нанеся физические повреждения диску. |
|
Выделенная серво: одна из пластин (верхняя) содержит только сервоинформацию, а остальные - ничего, кроме данных. |
|
Встроенная серво: данные находятся вместе с сервоинформацией. |
