Hlava

Magnetická hlava

Magnetická hlava pevného disku je vyrobena navinutím cívky na magnetické jádro. Počáteční magnetická hlava je kombinací čtení a zápisu a amplituda signálu je indukována změnou proudu. U většiny počítačů je v procesu výměny dat s pevným diskem operace čtení mnohem rychlejší než operace zápisu a čtení/zápis je operace se dvěma různými charakteristikami, což nutí výrobce pevných disků, aby vyvinuli rozdělení čtení/zápisu. hlava .

Hlava pevného disku

Vnitřní struktura hlavy pevného disku je nejdražší částí pevného disku a je také nejdůležitější a nejkritičtější součástí technologie pevného disku. Tradiční magnetická hlava je elektromagnetická indukční magnetická hlava, která kombinuje čtení a psaní. Čtení a zápis z pevného disku jsou však dvě zcela odlišné operace. Z tohoto důvodu musí být tato magnetická hlava dva v jednom navržena.

Musí být zohledněny vlastnosti čtení i zápisu současně, což má za následek omezení konstrukce pevného disku. Magnetické hlavy MR (magnetoresistive heads), tedy magnetorezistentní magnetické hlavy, používají samostatnou strukturu hlavy: zapisovací hlava stále používá tradiční magnetickou indukční hlavu (hlava MR nemůže zapisovat) a čtecí hlava používá nový typ hlavy MR. . Takzvané indukční psaní a magnetorezistivní čtení. Tímto způsobem lze během návrhu optimalizovat různé charakteristiky těchto dvou samostatně pro dosažení nejlepšího výkonu čtení/zápisu. Hlava MR navíc snímá amplitudu signálu spíše změnami odporu než změnami proudu, takže je velmi citlivá na změny signálu a odpovídajícím způsobem se zlepšuje i přesnost čtení dat. A protože amplituda čteného signálu nemá nic společného s šířkou stopy, stopu lze velmi zúžit, čímž se hustota disku zvýší na 200 MB/palec2, zatímco tradiční magnetická hlava může dosáhnout pouze 20 MB/palec2, což je také Hlava MR Hlavní důvod pro široké použití. Hojně se používaly MR hlavy a postupně se prosadily hlavy GMR (Giant Magnetoresistive heads) vyrobené z materiálů s vícevrstvou strukturou a lepším magnetorezistivním účinkem.

Magnetická hlava je nástroj pro čtení a zápis disku na pevný disk a je to jedna z nejpřesnějších částí pevného disku. Magnetická hlava je vyrobena navinutím cívky na magnetické jádro. Když pevný disk pracuje, magnetická hlava čte data snímáním změny magnetického pole na rotujícím disku; a zapisuje data změnou magnetického pole na disku. Aby nedocházelo k otěru magnetické hlavy a kotouče, je v pracovním stavu magnetická hlava zavěšena nad vysokorychlostně rotujícím kotoučem bez přímého kontaktu s kotoučem. Teprve po vypnutí napájení se magnetická hlava automaticky vrátí do pevné polohy na disku (tzv. přistávací zóna, kde disk neukládá data, je to výchozí pozice disku).

Pracovní povaha

Vzhledem k pracovní povaze magnetické hlavy jsou požadavky na citlivost a přesnost magnetické indukce velmi vysoké. Dřívější magnetické hlavy používaly feromagnetické materiály, které nebyly příliš ideální z hlediska citlivosti magnetické indukce. Proto byla kapacita jednotlivých disků dřívějších pevných disků relativně nízká. Pokud je kapacita jednoho disku velká, hustota stop na disku bude velká a magnetická hlava nebude schopna číst přesně kvůli nedostatečné indukci magnetické hlavy. Data. To způsobilo, že kapacita pevného disku byla velmi omezená. S rozvojem technologie učinily magnetické hlavy velký pokrok v citlivosti a přesnosti magnetické indukce.

Na začátku má magnetická hlava funkce čtení a zápisu dohromady. To vyžaduje vysoký výrobní proces a technologii magnetické hlavy. U osobních počítačů je v procesu výměny dat s pevným diskem čtení dat daleko. Mnohem rychlejší než zápis dat jsou také zcela odlišné charakteristiky operací čtení a zápisu, což vede k odděleným čtecím a zapisovacím hlavám, které pracují odděleně a vzájemně se neruší.

Pokud je magnetická hlava silně zmagnetizována, stačí ji odmagnetizovat.

Typy hlav

Tenkovrstvé indukční hlavy (TFI).

Od roku 1990 do roku 1995 využívaly pevné disky technologii čtení/zápisu TFI. TFI hlava je vlastně drátem vinuté magnetické jádro. Při průchodu disku pod navinutým jádrem se na magnetické hlavě generuje indukované napětí. Důvodem, proč se čtecí hlava TFI dostává na hranici svých možností, je to, že její schopnost zápisu je oslabena a zároveň se zvyšuje její magnetická citlivost.

Hlava s anizotropní magnetorezistencí (AMR).

V roce 1991 IBM navrhla svou technologii čtecí hlavy založenou na technologii magnetorezistence (MR) – anizotropní magnetismus, magnetická hlava V procesu kontaktu s rotujícím diskem jsou data čtena pomocí snímání změn magnetického pole na disku. V pevném disku se vzájemně omezují a podporují jednodisková kapacita disku a technologie magnetické hlavy.

AMR (Anisotropic Magneto Resistive) V polovině 90. let společnost Seagate představila pevný disk využívající hlavy AMR. Hlavy AMR používají hlavy TFI k dokončení operace zápisu, ale jako čtecí prvek používají tenké proužky magnetického materiálu. V přítomnosti magnetického pole se odpor tenkého proužku mění s magnetickým polem, čímž se generuje silný signál. Pevný disk dešifruje změnu odporu tenkého proužku způsobenou změnou polarity magnetického pole a zlepšuje citlivost čtení. Hlava AMR dále zvyšuje plošnou hustotu a snižuje počet součástí. Vzhledem k tomu, že změna odporu filmu AMR má určitý limit, může technologie AMR podporovat maximální hustotu záznamu 3,3 GB/čtvereční palec, takže i citlivost hlavy AMR má limit. To vedlo k vývoji hlav GMR.

GMR (Giant Magneto Resistive)

Hlavy GMR zdědí technologii čtení/zápisu používanou v hlavách TFI a hlavách AMR. Jeho čtecí hlava ale vykazuje vyšší citlivost na magnetické změny na disku. Hlava GMR se skládá ze 4 vrstev vodivých a magnetických materiálů: snímací vrstva, nevodivý interposer, vrstva magnetické zátky a výměnná vrstva. Citlivost snímače GMR je třikrát větší než u hlavy AMR, takže může zlepšit hustotu a výkon disku.

Počet hlav pevného disku závisí na počtu disků na pevném disku. Data jsou uložena na obou stranách disku, takže jeden disk odpovídá dvěma hlavám, aby normálně fungovaly. Například pro pevný disk o celkové kapacitě 80GB platí, že při použití jednodiskové kapacity 80GB je pouze jeden disk a na disku jsou na přední a zadní straně data odpovídající dvěma hlavám; přičemž pevný disk se stejnou celkovou kapacitou 120GB využívá dva disky. Jsou pouze tři hlavy, z nichž jedna nemá na jedné straně hlavu.

Hlava magnetofonu

Magnetofon pracuje na principu elektromagnetické indukce. Tento druh magnetické hlavy je ve skutečnosti elektromagnet ve tvaru kopyta. Když rekordér pracuje, převádí zvuk papírové desky mikrofonu na indukovaný proud prostřednictvím vibrací a poté jej přenáší do magnetické hlavy přes obvod zesilovače. Magnetická hlava je blízko pásku a indukovaný proud způsobí, že magnetická hlava zmagnetizuje, aby se z ní stal elektromagnet. Indukovaný proud se původně mění zvukem. Při elektromagnetickém působení magnetické hlavy je magnetický prášek na pásce zmagnetizován v různé míře a uspořádán v pořadí. Pásku je nutné před nahráváním vymazat (běžně známé jako promývání a demagnetizace pásky), aby se předešlo zvukovému signálu při posledním přehrávání pásky, který způsobí hluk. Záznamová hlava a přehrávací hlava na rekordéru jsou ve skutečnosti stejná hlava (u špičkových rekordérů a nahrávacích zařízení jsou nahrávací a přehrávací hlavy oddělené), ale pozice připojení se liší. Při nahrávání je hlava připojena k mikrofonu (nebo mikrofonu) a při přehrávání k reproduktoru. Mazací hlava je vlastně přirozený magnet (používá se i pro superaudio proudové mazání). Princip je následující: před záznamem je magnetický prášek na pásku uspořádán ve stejném pořadí. Tímto způsobem se původní informace na pásce smyjí.

Selhání hlavy --- poškrábání hlavy

Poškrábání hlavy je porucha pevného disku, ke které dochází, když se čtecí a zapisovací hlava pevného disku dotkne rotujícího pevného disku a média na povrchu disku Způsobí trvalé a neopravitelné poškození.

Magnetická hlava je obvykle obalena tenkou vrstvou vzduchu na povrchu disku (tenká tekutá vrstva se používala v polovině 90. let). Vrchní vrstva kotouče je materiál podobný PTFE, který funguje jako mazivo. Dole je vrstva naprašovaného uhlíku. Dvě ochranné magnetické vrstvy (oblast pro ukládání dat) zabraňují náhodnému kontaktu čtecí a zapisovací hlavy.

Čtecí/zapisovací hlava disku využívá technologii tenkého filmu a materiál je dostatečně tvrdý na to, aby se přes ochrannou vrstvu poškrábal. Poškrábání magnetické hlavy je pravděpodobně způsobeno vnější silou procházející čtecí a zapisovací hlavou, která vytváří dostatečný tlak na disk a způsobuje poškrábání magnetické úložné vrstvy. Jiné nečistoty nebo úlomky, nadměrný náraz nebo vibrace a náhodný pád mohou způsobit náraz čtecí a zapisovací hlavy na disk a čtecí a zapisovací hlava se při tom obvykle poškodí.