Jak funguje pevný disk

15. 2. 2007 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Markéta Sadílková

Pevný disk je neodmyslitelnou součástí každého počítače i notebooku. Je úložištěm všech dat a bez něj Vám bude notebook pravděpodobně k ničemu. Tohle ví téměř každý majitel počítače, ale již ne každý ví, jak pevné disky fungují a z čeho se skládají. V dnešním článku se podíváme na jeho stavbu, nejčastější poruchy a dozvíte se i proč jsou disky náchylné na poškození otřesy a jak se proti tomu bránit.

Pohled z vnějšku

Každý pevný disk je uložen ve vnějším krytu. Je z pevného kovového materiálu, který ochraňuje téměř všechny součásti disku, pouze deska s řídící elektronikou zůstává volně dostupná. Přímo na těle disku se nacházejí tzv. montážní otvory, pomocí kterých se disk uchycuje do rámečku, to v případě notebooku, nebo přímo do počítače či pole disků. Vně těla disku jsou umístěny konektory, které zajišťují napájení a komunikaci se zbývajícími součásti počítače (takzvané rozhraní disku - většinou SATA a nebo IDE).

Pohled dovnitř pevného disku

Vnitřní pohled

To nejdůležitější a zároveň nejcitlivější je uloženo uvnitř disku. Jedná se o tzv. diskové plotny a hlavy. S těmito dvěmi součástmi disku souvisí mnoho dalších mechanických maličkostí zajišťujících práci pevného disku. Těmito důležitými maličkostmi se rozumí osa disku a ramene, pohon hlav a ploten a příslušné kabely k vnějším konektorům.

Plotny

Plotny jsou zjednodušeně kruhové kovové nebo skleněné tenké pláty pokryté magnetickou vrstvou. To zní jistě velmi jednoduše, ale skutečnost je mnohem složitější. Ploten bývá v disku až pět, mobilní disky z pochopitelných důvodů většinou disponují jednou až dvěma plotnami. Jejich pohyb zajišťuje vřeteno poháněné elektromotorem. To, jakou rychlostí se otáčejí, nám udává onu rychlost disku. U notebooků se většinou setkáváme s hodnotami 5400 ot./min nebo 7200 ot./min, dříve byla „populární“ rychlost 4200 ot./min (se kterou se můžeme setkat často i dnes) i méně. Další důležitou hodnotou určující výkon disku je hustota datového záznamu udávaná jako počet bitů na jednotku plochy disku [bit/inch].

Data se na pevný disk ukládají do logické struktury dané nízkoúrovňovým formátováním. Disk je při něm rozdělen na stopy a stopy navíc ještě na sektory. Počet sektorů ve stopě vzrůstá směrem od středu disku. Tomuto uspořádání se říká geometrie disku. Sektor je nejmenší adresovatelná jednotka disku s velikostí většinou 512 B. A právě tyto sektory jsou jednou z nejčastějších vad disků. Další informace o poškození jsou uvedeny níže.

Schéma řezu diskem

Hlavy disku

Pod pojmem diskové hlavy se rozumí čtecí a zápisové hlavy umístěné na jednom rameni. Na každou diskovou plotnu je jedno rameno s hlavami. Hlavy se pohybují nad magnetickou vrstvou ve vzdálenosti 1 mikrometr. Ovládání ramene s hlavami má na starosti motor. V dnešní době se používá lineární elektromotor, ve starších typech krokový motor. Motor vystaví hlavu na správné místo nad povrchem plotny a hlava počká na správné natočení plotny, ze kterého začne číst, nebo kam začne zapisovat. V tomto momentě dochází k velmi kritické operaci, kdy je třeba absolutní přesnosti a jakýkoliv otřes by mohl poškodit plotnu.Dnešní disky jsou však již schopny odfiltrovat menší otřesy způsobené vnějším působením. Po skončení práce hlava „zaparkuje“ mimo oblast dat, aby například při přenášení a náhodném nárazu nedošlo k poškození.

Sestava hlavy disku, ramene a elektroniky

Vady disku

V tuto chvíli již víme, jak disk funguje a jaké má součásti, ale k dobré znalosti našich pevných disků nám ještě schází vědomosti o možných poškozeních, jak je se jich vyvarovat a jak je případně řešit.

Poškozené sektory

Velice časté poškození pevného disku. Skoro každý se s ním jistě někdy setkal. Tuto vadu způsobuje opotřebení a stáří disku nebo náraz čtecí hlavy na magnetický povrch disku či časté střídání extrémních teplot. Tomuto problému se dá předcházet jen šetrným zacházením s diskem. Nejčastěji uživatelé zjistí, že mají vadný sektor v případě, že nejdou některá data na disku přečíst. V tom případě už bývá na záchranu dat pozdě. Vadné sektory lze v některých případech opravit, lepší je však výměna disku.

V případě, že vám například notebook spadne na zem, je „slušná“ pravděpodobnost, že se poškodí plotny disku (a vzniknou tak vadné sektory) a nebo dokonce utrhnou či zdeformují čtecí hlavy či jejich ramena. Při takovýchto fatálních poškozeních není záchrana disku v běžných podmínkách možná.

Zadřená ložiska a nefunkční motorek disku

Zadřená ložiska poznají uživatelé na první poslech. Na problém poukazuje extrémní hluk disku. Pokud váš disk začne být hlučný, je lepší zazálohovat data a vydat se do nejbližšího servisu. V případě, že se vaše obavy potvrdí, kupte si nový disk, neboť závada je prakticky neopravitelná. Různé kapání oleje na osičku disku pomáhají v lepším případě pouze dočasně, v tom horším vůbec a nebo vedou k ještě horším poškozením. Toto je jedna z provozních závad, která je neovlivnitelná.

Další podobně neovlivnitelná porucha je nefunkční motorek ploten. To se naopak projevu naprostým tichem. V tomto případě však máte naději na opravu, ale pouze ve specializované firmě. Oprava vyžaduje zásah do jemné elektroniky a mechaniky disku v bezprašném prostředí.

Poškozená elektronika

Udává se, že tento problém je druhá vůbec nejčastější porucha pevného disku. Jedná se o poškození vnější elektroniky například zkratem kovovým předmětem, zásahem bleskem nebo prostě náhodně. Tento problém je opravitelný, ale vyžaduje jistou zručnost a znalost mikroelektroniky, a nebo jiný pevný disk identického typu s funkční elektronikou.

Možná ochrana pevného disku

Jak již bylo napsáno výše, nejčastější problémy nastávají pří nárazu hlaviček do magnetické vrstvy. U notebooků je toto riziko samozřejmě vyšší, protože uživatelé pracují nejen na stole, ale i na cestách. Některé firmy proto nabízí u svých notebooků tzv. antishockové systémy. Co to znamená? Speciální software kontroluje polohu disku a v případě nečekaného gravitačního zrychlení (pádu, nárazu) vychýlí dočasně hlavy mimo záznamovou oblast. Druhý princip antishockové technologie je použití speciálních materiálů umístěných okolo HDD, které absorbují otřesy. Ani jedna z těchto technik však není 100% účinná.

Závěr

Jak je zřejmé, pevné disky obsahují mnoho malých a k poškození náchylných součástí. Proto je třeba věnovat trochu času výběru a ochraně pevného disku. Investicí do těchto ochranných systémů a dobrým zacházením můžete jen vydělat. Ztráta dat je vždy bolestivá příhoda jak z hlediska psychického a časového, tak i z hlediska finančního.