Historia planów edycyjnych bloga obfituje w niespodzianki, tym razem mój zasłużony komputer stacjonarny odzyskał  wigor po zamianie wysłużonego, ponad 13 letniego dysku HDD3,5” na dysk  SSD Samsunga Solid State Drive 870 QVOSATA2,5“. Proces skopiowania zawartości dysku HDD odbył się automatycznie za pomocą programu Samsung Data Migration, który realizuje jednak w/w operacje bezbłędnie tylko  w przypadku dysków SSD produkcji Samsunga.  Efekt działania komputera po przesiadce na dysk SSD przerósł moje oczekiwania, które wynikają z wieloletnich doświadczeń   w obsłudze komputerów PC.

 Ponieważ dyski HDD z zapisem magnetycznym  towarzyszyły mi przez co najmniej 30 lat, wypada przedstawić w pewnym uproszczeniu ich konstrukcje i zastosowanie w technice komputerów PC. Tak się składa, że pamiętam pierwszy komputer PC-XT z systemem DOS, chyba 3.0 wyposażony w dysk 10MB, który zamknięty był w szafie pancernej, jako skarb firmy na początku lat 80-tych. Wspominając  te stare czasy, muszę się przyznać, że byłem pod  wrażeniem magii  pierwszych komputerów PC w których jednym z  podstawowych elementów  był dysk HDD, którego podstawowe parametry wymagały wyboru podczas zakupu PC:

Pojemność – Z pewnością pierwszą rzeczą,  jaka jest istotna  przy wyborze dysku HDD będzie jego pojemność. Cena jednego gigabajta pojemności waha się obecnie w granicach kilkunastu złotych, dzięki czemu jest to najtańsze rozwiązanie w kwestii magazynowania danych. Już za kilkaset złotych możesz nabyć dysk o pojemności 2 TB, które powinny spełnić oczekiwania nawet tych bardziej wymagających użytkowników.

Prędkość obrotowa – Sama pojemność dysku ma niewielkie znaczenie w kwestii jego wydajności i jakości działania. Tutaj bardzo ważnym parametrem jest prędkość obrotowa talerzy, czyli RPM. W przypadku laptopów standardowo parametr ten wynosi 5400 obr./min. Prędkość obrotowa dysków stosowanych w komputerach stacjonarnych jest wyższa i może wynosić 7200 lub nawet 10 000 obr./min. Należy jednak pamiętać, że większa wydajność wiąże się z większym zapotrzebowaniem na energię elektryczną i szybszym zużyciem samego dysku.

Pamięć podręczna – Zadaniem pamięci podręcznej jest usprawnianie przepływu danych. W dużej mierze to właśnie od niej uzależniona jest prędkość procesów zachodzących na dysku. Ilość pamięci podręcznej może wahać się w przedziale od 2 do 64 MB. Im wyższa, tym wydajność dysku również będzie bardziej zauważalna.

Liczba talerzy – We wnętrzu dysku twardego znaleźć można od 1 do 4 talerzy. Ich ilość zależy od technologii wykorzystywanej przez danego producenta. Zakłada się jednak, że im mniej talerzy, tym dysk jest mniej awaryjny, lżejszy i co najważniejsze z punktu widzenia codziennego użytkowania  – cichszy.

Interfejs i płyta główna – Kolejnym parametrem jest interfejs  kontrolera do dysku twardego  w który wyposażona jest  płyta główna. W przypadku dysków wewnętrznych wyróżnia się zazwyczaj interfejs SATA, SATA-II/III, historyczne IDE lub ATA. W profesjonalnych zastosowaniach występuje także interfejs SAS (Dysk SAS, czyli Serial Attached SCSI to naturalny następca starszych dysków SCSI, czyli  Small Computer Systems Interface). Sprzęt ten jest interfejsem komunikacyjnym, który stosowany jest przede wszystkim w serwerach. W przypadku dysków zewnętrznych wyróżnia się interfejs SATA II/III, FireWire i USB w standardzie 2.0 lub 3.0.

Pozostałe parametry – Warto zwrócić uwagę również na parametr określający średni czas dostępu do danych. Jest on liczony w milisekundach i wynosi od 1ms do 20ms. Większość dysków posiada także określony średni czas miedzy awariami. Jest on określany skrótem MTBF i opiera się na danych statystycznych.

Podsumowując w/w zestawienie  należy zauważyć, że dyski HDD to klasyczna konstrukcja elektryczno-mechaniczna wykorzystująca zapis magnetyczny w której wnętrzu znaleźć można wiele ruchomych części, na czele z talerzami  i zespołem servomechanicznym głowic magnetycznych, przez co teoretycznie należy zauważyć podatność w/w  konstrukcji na  wstrząsy i udary mechaniczne.

Machine translation of the article: HDD-harddiskdriver

 US3134097 DATA STORAGE MACHINE, L. D. STEVENS et al., Data patentu: 24.12.1964. Przedmiotem wynalazku jest  wielodostępowa  maszyna rejestrująca dane binarne, posiadająca pamięć magnetyczną o swobodnym dostępie na wielu dyskach magnetycznych w celu szybkiego zapisu i odczytu informacji na/z perforowanych kart papierowych, na wybranym talerzu magnetycznym, przy czym mechanizm odczytu przechodzi bezpośrednio do lokalizacji wybranego sektora  zapisu na wybranym dysku, bez systematycznego skanowania wszystkich dysków, w celu odnalezienia pożądanej informacji. Krótko mówiąc, maszyna wykorzystuje obracający się wał, na którym zamontowanych jest wiele dysków magnetycznych oddalonych od siebie na tyle, aby można było przesunąć między nimi przetwornik magnetyczny-głowice, w celu  zapisu lub odczytu danych w wielu pozycjach odpowiadających z góry ustalonym okrągłym torom, po obu stronach dysków.

Podstawowym celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie urządzenia pamięci masowej 5,5″(cala) o dużej pojemności, zapewniającego szybki, losowy dostęp do dowolnej lokalizacji pamięci masowej. FIG. I jest widokiem ilustracyjnym głównych komponentów maszyny zawierającej wynalazek, FIG.2 jest schematem blokowym ilustrującym działanie funkcjonalne wynalazku. FIG.3 i 4 przedstawiają schematyczne widoki podstawowego komponentu składowania dysków magnetycznych według wynalazku, obejmujące mechanizm dostępu, który jest niezbędny do pozycjonowania przetworników magnetycznych w celu współpracy z nośnikami zapisu magnetycznego. FIG.5a i 5b przedstawiają schematyczne widoki mechanizmu dostępu i elementów sterujących nim, odnoszących się do mechanizmu z FIG.3 i 4.  FIG.6 przedstawia schematyczny widok teoretycznej ścieżki zapisu, przy czym na każdej stronie każdego dysku magnetycznego umieszczonych jest 100 ścieżek. FIG.7 przedstawia schematyczny widok toru rejestracji, w rzeczywistości stosowanego w preferowanym wariancie wykonania wynalazku. Rys.8 przedstawia tabelaryczną ilustrację lokalizacji adresu uzyskanej z danych wejściowych karty rekordu i wynikającego z tego wyboru funkcjonalnego. Rys.9 przedstawia widok perspektywiczny głównych elementów mechanicznych pamięci magnetycznej lub jednostki pamięci masowej. FIG.10 przedstawia widok z tyłu górnej struktury z FIG.9, pokazujący mechanizm kontroli dostępu zarówno do wyboru dysk-do-dysku, jak i ścieżka-do-ścieżki.
Fig.11-56 przedstawiają schematy konstrukcyjne realizacji maszyny według wynalazku

Odnosząc się do FIG.1, istotne komponenty preferowanego wcielenia wynalazku składają się z jednostki pamięci magnetycznej 101 zawierającej wiele dysków magnetycznych 1102 zamontowanych na wspólnym wale obrotowym, jednostki drukująco-perforującej karty rekordowe 103 obejmującej klawiaturę 104 i mechanizm obsługi kart rekordowych (podajnik kart 105), urządzenia dziurkujące i wykrywające 106 oraz układarkę kart 107 oraz szafy obwodów elektronicznych 108 zawierającej większość obwodów sterujących i obwodów wykonawczych maszyny, a także zasilanie elektryczne. Klawiatura 104 jest używana głównie do sterowania funkcjonowaniem i pracą maszyny, jednak zapewnia również środek do wprowadzania ograniczonej ilości pamięci pomocniczej. Informacje mogą być wprowadzane tylko do głównej jednostki pamięci magnetycznej 101 lub pobierane z  głównej jednostki pamięci magnetycznej za pośrednictwem perforowanych kart rekordowych, które są przetwarzane przez urządzenia dziurkujące i wykrywające 106.

Podstawową obsługę opisanej powyżej maszyny można najlepiej zrozumieć, odnosząc się do FIG.2. Jednostka pamięci magnetycznej 101 obejmuje, oprócz dysków 102, układ napędu głowicy 109, opisany szczegółowo poniżej, który zasadniczo składa się z układu przetwornika magnetycznego do zapisu lub rejestrowania i odczytu z dysków magnetycznych 102, wraz z mechanizmem do pozycjonowania przetworników w wybranych pozycjach przechowywania na dyskach. Obwody dostarczające kanały informacyjne przetwornikom do odczytu lub zapisu, wyjaśnione bardziej szczegółowo poniżej, są wskazane w bloku 110, FIG. 2. Jednostka drukująco-perforująca karty rekordowe 103, która zasadniczo zapewnia początkowe wprowadzanie danych do jednostki pamięci masowej 101 i końcowe wyprowadzanie danych z tej jednostki, ma jako swoje główne komponenty, każdy z nich wyjaśniony szczegółowo poniżej, klawiaturę 104, dziurkacz kart 106a, czytnik kart 106b, rejestr klawiatury 111 i rejestr adresowy 112. – Zapewniony jest również rejestr przesuwny 113, który stanowi podstawę wymiany danych pomiędzy jednostką wejścia i wyjścia 103 a jednostką pamięci masowej 101. Standardowo wszystkie dane wprowadzane do maszyny dostarczane są za pomocą perforowanych kart rejestrujących poprzez czytnik kart 106b.

Podobnie, wszystkie ostateczne dane wyjściowe są rejestrowane na kartach rekordów przez dziurkacz kart 106a i jego powiązaną jednostkę drukującą (opisaną później). Niektóre elementy sterujące powiązane z klawiaturą 104 umożliwiają przygotowanie oryginalnych kart rekordów 41 bezpośrednio za pomocą klawiatury 104 i dziurkacza kart 106a; a po przygotowaniu w ten sposób każda karta rekordów jest umieszczana w maszynie w celu wprowadzenia danych do jednostki pamięci. Krótko mówiąc, aby wprowadzić dane do pamięci, karty rekordów z niezbędnymi perforowanymi danymi są umieszczane w podajniku kart 105 i podawane przez czytnik kart 106b urządzeń dziurkujących i wykrywających 106, tak aby odczytać perforowane dane.  Z góry ustalona ilość pierwszych wykrytych danych (nazywana adresem) jest dostarczana do rejestru adresowego 112, który steruje układem napędowym głowicy 109 w celu ustawienia przetworników magnetycznych w jednostce pamięci masowej 101 w wybranej pozycji pamięci masowej na dyskach 102, przy czym obwód zapisu w bloku 110 jest w tym momencie zasilany. Następnie, gdy karta rejestrująca jest podawana obok czytnika kart 106b, pozostałe wykryte dane na tej karcie są przesyłane przez rejestr przesuwny 113 do obwodu zapisu bloku 110 i zapisywane magnetycznie na jednym z dysków 102 w wybranej pozycji pamięci masowej wcześniej wspomnianej. Później, gdy jest pożądane odczytanie z pamięci masowej informacji, które zostały zapisane w tej wybranej pozycji pamięci masowej, pusta karta jest umieszczana w podajniku kart 105, a  adres odpowiadający pierwszym danym, wcześniej odnotowanym, jest wprowadzany do klawiatury, przy czym obwody sterujące są teraz zmieniane w celu odczytania danych z pamięci masowej, a obwód odczytu bloku 110 jest zasilany. Adres wprowadzony do klawiatury 104 jest przesyłany do rejestru adresowego 112, który steruje układem napędowym głowicy 109, aby ponownie ustawić przetworniki magnetyczne w jednostce pamięci masowej 101 w wybranej pozycji pamięci masowej na dyskach 102. Dane wcześniej zapisane magnetycznie na dyskach 102 w wybranej pozycji są następnie wykrywane przez przetworniki magnetyczne, przesyłane przez rejestr przesuwny 113 za pośrednictwem obwodu odczytu bloku 110 i dostarczane do dziurkacza karty 106a, tak aby w miarę przesuwania pustej karty zapisu przez podawanie karty 105 informacje były zapisywane na karcie zapisu za pośrednictwem perforacji odpowiadających tym pierwotnie używanym do wprowadzania danych do pamięci masowej. Różne modyfikacje opisanej powyżej operacji, jak wyjaśniono poniżej, mogą być dokonywane; jednak zasadniczo te operacje podążają za podobnym schematem sekwencji i funkcji.

Odnosząc się do FIG.3 i 4, wiele dysków magnetycznych 102  jest zamontowanych na wale 121, do którego przymocowane jest koło pasowe 122 napędzane paskiem przez silnik 123. Każdy dysk 102 może mieć namagnesowane na sobie wzorce danych magnetycznych  w wielu ścieżkach lub torach magnetycznych 124,  z  których każdy może przenosić różne przechowywane informacje. Stojak 125 ma na jednym końcu przetwornik magnetyczny 130 do zapisywania lub odczytywania z dowolnej ze ścieżek 124 dysku 102, przy czym stojak 125 jest napędzany przez blok ślizgowy 126 za pomocą koła zębatego 127 zamocowanego do wału 128, który jest selektywnie napędzany przez silnik 129. Gdy dane mają zostać wprowadzone lub odczytane z wybranej ścieżki 124 dysku 102, silnik 129 jest pobudzany do obracania wału 128 przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a stojak 125  jest przesuwany w celu umieszczenia przetwornika 130 (patrz linie przerywane i kropkowane na FIG.3) na jednej ze ścieżek 124. Odwrotny obrót motoru 129 wycofa przetwornik z jego poprzedniej pozycji na inną ścieżkę 124 bliższą obrzeżom dysku 102 (lub do pozycji poza dyskiem, jak pokazano liniami ciągłymi FIG.3, tak aby dostęp do dowolnego wybranego toru był możliwy. Podobnie, blok 126 jest przesuwnie podparty wspólnie przez pręt 135  i  na pręcie 131, mając zęby zębatki 132 zazębiające się z kołem zębatym 133 zamocowanym na wale 134, do którego przymocowane jest koło pasowe 136.  Silnik 137 jest wyposażony w napęd pasowy za pośrednictwem kół napinających 138 (stałych) i 139 (przymocowanych do bloku 126), tak aby obrót koła pasowego 136 zgodnie z ruchem wskazówek zegara spowodował, że blok 126 przesunie się wzdłuż pręta 131, aby przesunąć przetwornik 130 równolegle do osi tarcz 102 z  FIG.4. W ostatnio wymieniony sposób przetwornik 130 może być przesuwany od dysku do dysku spośród dysków 102, podczas gdy w poprzednio wymieniony sposób przetwornik 130 może być umieszczony na dowolnej ścieżce dowolnego dysku 102, tak że w połączeniu tych funkcji można zlokalizować dowolną pozycję ścieżki dowolnego dysku lub zapewnić dostęp do przetwornika 130.

Aby skuteczniej wykorzystać mechanizm dostępu w urządzeniu do zapisu dysków magnetycznych, użyto  dwóch  przetworników magnetycznych 140,141, na jednostkę dostępu, Fig.5a,5b, po jednym dla każdej strony dysku 102. Wymagane jest również zastosowanie środka do indeksowania pozycji dostępu do ścieżki dysku. 

Przed przystąpieniem do szczegółowego opisu wynalazku, istotne jest zrozumienie zapisu magnetycznego, który stanowi serce systemu przechowywania danych w ten sposób zapewnionego. Zasadniczo zapis ten jest tworzony na ciągłej, kolistej ścieżce lub torze powierzchni dysku magnetycznego. Nagrywanie jest wykonywane magnetycznie w sposób określany jako nagrywanie bez powrotu do zera, jak opisano w równolegle  patencie  US.2,774,646, z dnia 18 grudnia 1956 r. Każdy ciągły ślad lub ścieżka każdej powierzchni dysku magnetycznego może zawierać łącznie 2,530 zarejestrowanych, magnetycznych przestrzeni bitowych, z których 2,400 bitów jest używanych do nagrywania danych alfabetycznych lub numerycznych, a 130 bitów może być używanych do separacji lub odstępów między rekordami, jak pokazano na FIG.6. Każdy ciągły utwór może być podzielony na cztery sektory, A, B, C i D, z których każdy odpowiada rekordowi mającemu 75 pozycji znaków danych po 8 bitów każda z odstępem do bitów między każdym sektorem i dodatkowym odstępem 90 bitów między sektorami A i D do indeksowania początku każdego nagranego utworu. Każdy znak 8 bitów wykorzystuje 6 z tych bitów do nagrywania danych alfabetycznych lub numerycznych w zakodowanych grupach bitów, jeden bit do celów sprawdzania i ostatni bit do zapewnienia odstępu między kolejnymi znakami każdego znaku. W preferowanym wariancie wykonania opisanym w niniejszym dokumencie, wykorzystano 32 dyski, każdy mający 200 ścieżek (100 ścieżek na stronę), zapewniając tym samym pojemność 800 rekordów po 75 znaków każdy na dysk lub łącznie 25 600 rekordów (odpowiadających łącznie 1 920 000 znaków) pojemności pamięci. Oczywiste jest, że poprzez dodanie większej liczby dysków lub poprzez zapisanie dodatkowych ścieżek na dyskach, lub poprzez oba te działania, pojemność pamięci może zostać znacznie zwiększona. Ponadto, zazwyczaj stosuje się pojedynczy dodatkowy dysk magnetyczny zawierający na jednej ze swoich stron tak zwaną ścieżkę czasową, która w opisanym przykładzie wykonania dostarcza 2400 impulsów na obrót (patrz FIG. 7).

Zapis i odczyt danych  do  lub  z jednostki pamięci magnetycznej odbywa się za pośrednictwem dobrze znanych perforowanych kart rejestrujących, które w preferowanym przykładzie wykonania pokazanym w niniejszym dokumencie są typu 80-kolumnowego, gdzie każda kolumna zawiera jeden zarejestrowany znak danych. Jednak dla celów kontroli pierwsze pięć kolumn każdej karty rejestrującej zawiera informacje adresowe dotyczące lokalizacji przechowywania następujących 75 znaków rzeczywistych danych magazynujących odpowiadających jednemu rekordowi (sektorowi A, B, C lub D) w jednostce pamięci magnetycznej. Zasadniczo adres każdego rekordu w jednostce pamięci magnetycznej  obejmuje (1) wybór właściwego dysku, (2) odpowiednią stronę wybranego dysku, (3) konkretnej  ścieżki odpowiedniej strony i (4) wybrany rekord (tj. sektor A, B, C lub D   z FIG.6)  konkretnej ścieżki na dysku.

Informacje w pierwszych pięciu kolumnach każdej karty rekordu są zatem kierowane do funkcji właśnie wymienionych, zasadniczo tak jak pokazano na FIG.8; mianowicie, pierwsza kolumna zawiera wskazówki dotyczące wybranego rekordu, druga i trzecia kolumna wskazówki dotyczące wybranego dysku  i  jego odpowiedniej strony, a  czwarta i piąta kolumna wskazówki dotyczące konkretnej ścieżki. Na przykład, zobacz kartę rekordu AA na FIG.8, gdzie perforowany adres wskazuje, że informacje mają być umieszczone lub odczytane  z  rekordu 25 dysku („nieparzysta” strona) na 16 ścieżce. Perforacja w pozycji „I”  w  3. kolumnie zawsze spowoduje wybranie „nieparzystej” strony odpowiedniego dysku,  podczas  gdy brak zapisanych oznaczeń w pozycji „I”  w   3. kolumnie zawsze spowoduje wybranie „parzystej” strony odpowiedniego dysku. Terminy „nieparzysty” i „parzysty” użyte w tym kontekście są dowolne, odnoszą się odpowiednio do odpowiadających sobie stron każdego dysku w kompletnym zestawie dysków 102, takim jak pokazano na FIG.4. Nowy układ do wybierania „nieparzystej” lub „parzystej” strony  dysku  jest  zapewniony za pośrednictwem struktury  z  FIG.5a i 5b,  w której przetworniki 140 i 141 w pozycji obsługiwanej obejmują każdy dysk magnetyczny 102  tak, że „nieparzysta” strona jest zawsze rejestrowana lub odczytywana przez przetwornik 140, a  nieparzysta  strona przez przetwornik 141; w konsekwencji perforacja w odpowiednim miejscu karty wejściowej jedynie pobudza jeden lub drugi przetwornik, aby dokonać wyboru odpowiedniej strony dysku, która ma zostać zaadresowana.

Główne komponenty maszyny ucieleśniającej wynalazek są opisane szczegółowo poniżej pod odpowiednimi nagłówkami w następujący sposób: (a) Jednostka pamięci (opisująca większość zespołów mechanicznych maszyny, w tym zespół dysku magnetycznego, aparat dostępu ścieżka-do-ścieżki i dysk-do-dysku, zasilanie napędowe i powietrzne, serwomechanizm aparatu dostępu i normalną współpracę między tymi zespołami). (b) Obwody sterowania serwomechanizmem (opisujące obwody adresowe, które kontrolują pozycjonowanie przetworników i działanie aparatu dostępu). (c) Obwody sterowania danymi (opisujące obwody środków wprowadzania danych, sterowanie danymi i sterowanie adresem, sterowanie rejestrowaniem i odczytem oraz działanie i synchronizację różnych obwodów z nimi powiązanych, jak również obwody sterowania danymi  jako takie ”per se”). Jednostka pamięci Jednostka pamięci jest zilustrowana na FIG.9-15 włącznie, i  jest zasadniczo zawarta w ramie bazowej 201 i górnej ramie e (patrz FIG.9), zwanej dalej ramą główną 203, przymocowanej do ramy 201 za pomocą czterech amortyzujących mocowań 204. Rama bazowa 201 jest wyposażona w cztery kółka 202, aby zapewnić mobilność całego zespołu. Rama główna 203 jest wyposażona w dwa elementy kanałowe 205 i 206, dwa rozpieracze 207 oraz odpowiednio wewnętrzne, zewnętrzne i  boczne drogi 208, 209 i 210, na których zamontowana jest większość mechanizmu roboczego.

Reasumując  celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie urządzenia pamięci masowej o dużej pojemności dla zakodowanych danych reprezentowanych przez namagnesowane wzory w kanałach lub ścieżkach wielu ciągle obracających się dysków magnetycznych, tak aby można było szybko określić lokalizację dowolnego określonego elementu informacji na nim przechowywanego i szybko ustalić odpowiadające mu informacje. W większości urządzeń do zapisu magnetycznego zwyczajowo stosuje się przetworniki, które współpracują z nośnikiem zapisu w celu zapisu i odczytu informacji, zwykle umieszczane wzdłuż każdej ścieżki zapisu naprzeciw lub w odstępie od nośnika w ustalonej, stałej odległości. W związku z tym w urządzeniu do zapisu magnetycznego wykorzystującym wiele kanałów lub ścieżek magnetycznych, które wymagają wiele przetworników  magnetycznych, aby współdziałały z każdą ścieżką. W omawianym wynalazku pojedynczy przetwornik jest w stanie współdziałać z maksymalnie 3200 ścieżkami magnetycznymi poprzez zastosowanie tak zwanego mechanizmu „dostępu”, który zapewnia obsługę wielu wybranych ścieżek danych.

 US7706092 NULL SERVO PATTERN FOR BIT PATTERNED MEDIA, Ling et al. Data patentu: 27.04.2010.    Przedmiotem wynalazku jest  urządzeń do przechowywania danych, a w szczególności nośników bitowych i wzorców zerowych serwomechanizmów zapisu/odczytu  danych cyfrowych. W konwencjonalnym napędzie dysków magnetycznych dane są przechowywane na jednym lub większej liczbie dysków, które są pokryte cienką magnetycznie twardą warstwą. Sama warstwa magnetyczna składa się z pojedynczego arkusza bardzo drobnych, jedno domenowych ziaren. Każdy bit informacji danych jest przechowywany przez wiele ziaren. To granularne medium rejestrujące jest zazwyczaj podzielone na wiele ścieżek danych, które są rozmieszczone koncentrycznie względem siebie prostopadle do promienia dysku. Aby zagwarantować dobry stosunek sygnału do szumu przy użyciu takich konwencjonalnych nośników magnetycznych, liczba ziaren w każdym bicie powinna być powyżej pewnego poziomu. Aby zaoszczędzić więcej bitów na danym obszarze dysku (tj. zwiększyć gęstość powierzchniową), zmniejsza się rozmiar pojedynczego ziarna. Nazywa się to skalowaniem.

Opatentowane wzorzyste nośniki zapisu obejmują segment   i  wzór zerowy utworzony w segmencie. Segment obejmuje pierwszy i drugi rząd dyskretnych elementów magnetycznych oddzielonych materiałem niemagnetycznym oraz rząd materiału niemagnetycznego umieszczony pomiędzy pierwszym i drugim rzędem. Wzór zerowy obejmuje kolejne grupy dyskretnych elementów magnetycznych w pierwszym i drugim rzędzie segmentu. Każda grupa w pierwszym rzędzie ma biegunowość magnetyczną, która jest przeciwna biegunowości magnetycznej sąsiednich grup w pierwszym rzędzie. Każda grupa w drugim rzędzie ma biegunowość magnetyczną, która jest przeciwna biegunowości magnetycznej sąsiednich grup w drugim rzędzie.

Fig.1 przedstawia widok izometryczny napędu dyskowego. FIG.2 przedstawia częściowo schematyczny widok izometryczny przekroju wzorzystego nośnika zapisu zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG.3  przedstawia częściowy widok z góry ścieżek wzorzystego nośnika zapisu zgodnie z przykładami wykonania wynalazku; FIG.4 przedstawia częściowy widok z góry wzorzystego dysku do nagrywania, ilustrujący pojedynczą ścieżkę zgodnie z przykładami wykonania wynalazku.  Fig.5 przedstawia schemat blokowy przykładowego układu serwo zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG.6 przedstawia uproszczony schemat ilustrujący części wielu ścieżek wzorzystego nośnika zapisu zgodnie z przykładami wykonania wynalazku.  FIG. 7 przedstawia uproszczoną ilustrację wzorów zerowych wzorcowanego nośnika zapisu, zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. FIG.8 to wykres przedstawiający sygnał odczytu zmiennego w czasie zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG.9 przedstawia schemat blokowy ilustrujący metodę demodulacji sygnału odczytu zgodnie z przykładami wykonania wynalazku.  FIG.10 przedstawia wykres przedstawiający sygnał odczytu zmiennego w czasie zgodnie z przykładowym wcieleniem wynalazku. FIG.11 przedstawia schemat blokowy ilustrujący jeden przykład wykonania kroku 214 zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. FIG.12 przedstawia uproszczony schemat blokowy demodulatora serwo zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG.13 przedstawia uproszczony widok z góry wzorów zerowych zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG. 14 ilustruje idealną zależność pomiędzy sygnałem odczytu odpowiadającym wzorcom zerowym pokazanym na FIG.13 a odległością, w jakiej głowica odczytująca jest umieszczona względem środka ścieżki. FIG.15 przedstawia uproszczony widok z góry wzorów zerowych wzorzystego nośnika zapisu zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. FIG.16 przedstawia częściowy widok z góry wzorzystego dysku do nagrywania, ilustrujący pojedynczą ścieżkę zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. FIG.17 przedstawia uproszczony widok z góry wzorów zerowych zgodnie z przykładami wykonania wynalazku.

Każdy dysk 108 ma skojarzony suwak głowicy dysku 116, który jest zamontowany do napędu dysku 100 w celu komunikacji z wzorzystą powierzchnią zapisu 114. W przykładzie pokazanym  na  FIG.1 suwaki 116 są podtrzymywane przez zawieszenia 118, które są z kolei przymocowane do ramion dostępu do ścieżki 120 siłownika 122.  Siłownik pokazany na FIG.1  jest  znany jako siłownik z ruchomą cewką obrotową i obejmuje silnik cewki drgającej (VCM), pokazany ogólnie jako 124. Silnik cewki drgającej 124 obraca siłownik 122 z przymocowanymi do niego głowicami 116 wokół wału obrotowego 126 w celu ustawienia suwaka 116  i  jego odpowiednich głowic przetwornika odczytu i/lub zapisu nad żądanym torem danych powierzchni 114 wzdłuż łukowatej ścieżki 128 pomiędzy wewnętrzną średnicą dysku 130 a zewnętrzną średnicą dysku 132 . Silnik cewki drgającej 124 napędzany jest przez układ serwomechanizmu (servo) 134, który działa w oparciu o sygnały generowane przez głowice przetwornikowe i sterownik wbudowany w napęd płyt. 

 FIG.2 ilustruje uproszczony widok izometryczny przekroju,  a FIG.3 jest uproszczonym widokiem z góry części przykładowego wzorzystego nośnika zapisu 140 zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. Jedno z wykonań wzorzystego nośnika zapisu 140 obejmuje podłoże 142 , na które nałożona jest wzorzysta warstwa zapisu lub film 144. Jedno z wcieleń wzorzystego nośnika zapisu 140 obejmuje uporządkowany układ wzorzystych dyskretnych elementów magnetycznych lub wysp 146 w warstwie zapisu 144, które są oddzielone od siebie materiałem niemagnetycznym  148. Dyskretne elementy magnetyczne 146 są przedstawione na FIG.3 i kolejnych rysunkach zacienionymi polami, podczas gdy materiał niemagnetyczny 148 jest ogólnie przedstawiony za pomocą niezacieniowanych pól.

Każdy z dyskretnych elementów magnetycznych 146 reprezentuje pojedynczy bit danych w oparciu o biegunowość magnetyczną elementu. Na przykład dyskretny element magnetyczny mający biegunowość dodatnią może reprezentować logiczne zero, podczas gdy element magnetyczny mający biegunowość ujemną reprezentuje logiczne 1. Szczególna orientacja i kierunek domeny elementów magnetycznych, które reprezentują biegunowość dodatnią lub ujemną, mogą być wybrane według potrzeb w oparciu o stosowaną technikę zapisu. Ponadto, zgodnie z jednym przykładem wykonania, pola magnetyczne generowane przez elementy magnetyczne mają zasadniczo tę samą wielkość.

Jedno z wcieleń wzorzystego nośnika zapisu 140 obejmuje jeden lub więcej ścieżek lub segmentów 150.  Każda ze ścieżek 150 obejmuje pierwszy rząd 152 dyskretnych elementów magnetycznych 146 i drugi rząd 154 dyskretnych elementów magnetycznych 146.  Rzędy 152 i 154 rozciągają się w kierunku wzdłużnym 156 wzdłuż ścieżki 150, jak pokazano na FIG.3.   Rząd 158 materiału niemagnetycznego, takiego jak materiał 148, jest umieszczony pomiędzy pierwszym i drugim rzędem 152 i 154  elementów magnetycznych 146 .

FIG.4 jest częściowym widokiem z góry wzorzystego dysku do nagrywania 108 ilustrującym pojedynczą ścieżkę 150 obejmującą pierwszy i drugi przesunięty rząd 152 i 154 dyskretnych elementów magnetycznych 146.  W jednym wariancie wykonania dysku 108, pierwszy i drugi rząd 152 i 154 dyskretnych elementów magnetycznych 146 są zasadniczo koncentryczne do osi centralnej 110.  W jednym wariancie wykonania, położenie promieniowe pierwszego rzędu 152 dyskretnych elementów magnetycznych 146 jest inne niż położenie promieniowe drugiego rzędu 154. W innym wariancie wykonania, dyskretne elementy magnetyczne 146  w  pierwszym i drugim rzędzie 152 i 154 ścieżki 150 są zlokalizowane w różnych położeniach kątowych względem osi centralnej 110 , jak wskazano liniami promieniowymi 162 AE. W rezultacie pierwszy i drugi rzędy 152 i 154 są przesunięte.

Ponieważ zakłada się, że gęstość powierzchniowa nośników bitowych, takich jak nośniki 140, będzie wysoka, co oznacza, że ​​rozmiar dyskretnych elementów magnetycznych 146, oznaczonych jako T, powinien być mały. Na przykład gęstość powierzchniowa 1 terabit/cal²  wymaga T<13 nanometrów. Aby prawidłowo ustawić głowicę odczytu/zapisu nad pożądanymi małymi wyspami magnetycznymi 146,  układ serwo 134 musi dokładnie zmierzyć bieżącą pozycję głowicy, w szczególności pozycję głowicy poprzecznej względem środka ścieżki 150 lub rzędu 158 materiału niemagnetycznego dla ścieżki 150.

FIG.5 to schemat blokowy przykładowego układu serwo 134 zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. Jak wspomniano powyżej, układ serwo 134 działa w celu kontrolowania położenia przetwornika głowicy odczytującej, która może być przenoszona przez suwak 116 ( FIG.1 ), względem jednej ze ścieżek 150 wzorzystego nośnika zapisu 140, wykorzystując dane sektora serwo przechowywane na ścieżkach 150 nośnika 140.   Układ serwo 134 jest zorganizowany jako pętla sterowania, która obejmuje sterownik 170, instalację- siłownika ramion glowic  172 , demodulator serwo 174  i  złącze sumujące 176 .

Złącze sumujące 176 odbiera sygnał położenia odniesienia 178 i sygnał wyjściowy szacowania położenia 180. Sygnał położenia odniesienia 178 wskazuje żądane położenie głowicy względem środka ścieżki 150 odczytywanej przez głowicę odczytującą. Złącze sumujące 176 oblicza różnicę między żądanymi i szacowanymi sygnałami 178 i 180 , aby zapewnić wyjście błędu 182 , które jest reprezentatywne dla żądanego dostosowania położenia suwaka głowicy 116.  Wyjście błędu 182 jest dostarczane do sterownika 170, który z kolei wytwarza sygnał na  wyjściu sterującym 184 dla  instalacji 172.  Instalacja 172 wytwarza sygnał sterujący 187 w odpowiedzi na sygnał sterujący 184, który kieruje siłownikiem 122 ( FIG.1 ) w celu przesunięcia suwaka 116 przenoszącego głowicę przetwornika w kierunku pożądanej pozycji wskazanej przez sygnał 178 .

FIG.6 to uproszczony diagram ilustrujący części wielu ścieżek 150 wzorzystego nośnika zapisu 140 zgodnie z przykładami wykonania wynalazku. Każda ścieżka 150 zawiera sektory danych 190 , w których elementy magnetyczne reprezentują bity danych, które mogą być odczytywane i zapisywane przez głowicę przetwornika. Pomiędzy sektorami danych 190 każdej ścieżki 150 znajdują się sektory serwo 192, które zawierają informacje używane przez system serwo 134 do sterowania położeniem głowicy przetwornika. Jedno z wcieleń sektora serwo 192 obejmuje jeden lub więcej wzorców zerowych 194 , takich jak 194A (PS1 ) i 194B (PS2 ), dla każdej ścieżki 150. Ponadto sektor serwo 192 może obejmować identyfikację ścieżki zakodowaną kolorem szarym 196 , która identyfikuje konkretną ścieżkę 150 nośnika 140, nad którą umieszczona jest głowica. Wcielenia sektora serwo 192 mogą również obejmować inne informacje.

FIG.7 jest uproszczoną ilustracją wzorów zerowych 194 ścieżek 150 wzorzystego nośnika zapisu 140, zgodnie z przykładami wykonania wynalazku.  Wzór zerowy 194 utworzony w sektorze serwo 192 każdej ze ścieżek 150 obejmuje przesunięte rzędy 152 i 154 dyskretnych elementów magnetycznych 146. W jednym z przykładów wykonania wzór zerowy 194 obejmuje wiele kolejnych grup, ogólnie oznaczonych jako 200, z których każda obejmuje jeden lub więcej dyskretnych elementów magnetycznych 146 w przesuniętych pierwszych i drugich rzędach 152 i 154. Każda grupa 200 jest reprezentowana przez pola z grubą linią. Chociaż tylko dwie grupy 200 są pokazane w każdym z rzędów 152 i 154, wzory zerowe 194  mogą obejmować o wiele więcej grup, jeśli jest to pożądane. Przykłady realizacji grup 200 obejmują taką samą liczbę elementów 146  na  grupę 200 i zmienną liczbę elementów na grupę 200 . 

Zgodnie z przykładem wykonania zilustrowanym na FIG.7, dyskretne elementy magnetyczne 146 w grupach 200 w pierwszym rzędzie 152 każdej ścieżki 150 mają naprzemienne bieguny magnetyczne. Tak więc, każda grupa 200 w pierwszym rzędzie 152 wzoru zerowego 194 każdej ścieżki ma biegunowość magnetyczną, która jest przeciwna do biegunowości sąsiednich grup 200 w pierwszym rzędzie 152.  Podobnie, dyskretne elementy magnetyczne 146 w grupach 200 w drugim rzędzie 154 każdej ścieżki 150 mają naprzemienne bieguny. Tak więc, każda grupa 200 w drugim rzędzie 154 wzoru zerowego 194 każdej ścieżki ma biegunowość magnetyczną, która jest przeciwna do biegunowości sąsiednich grup 200 w drugim rzędzie 154 . Alternatywnie, biegunowość magnetyczna grup 200 może być taka sama w każdym rzędzie 152 i 154.

 Jak wspomniano powyżej, głowica przetwarzająca (tj.głowica odczytująca) 204 przenoszona, na przykład, na suwaku 116 ( FIG.1 ), przesuwa się nad nośnikiem zapisu 140  i  generuje sygnał odczytu zwrotnego   186  w  odpowiedzi na wykrywanie pól magnetycznych dyskretnych elementów magnetycznych 146, które znajdują się w bliskim sąsiedztwie głowicy (np. bezpośrednio pod głowicą). Na FIG.7,  ε reprezentuje położenie głowicy 204 (np. środek głowicy) względem pożądanej lokalizacji (np. środek) w obrębie ścieżki zidentyfikowanej przez sygnał położenia odniesienia 178 ( FIG. 5 ), który tutaj jest środkiem ścieżki N.

FIG.8 to wykres przedstawiający sygnał odczytu wariantu czasowego 186, który jest generowany przez głowicę 204, gdy przechodzi ona nad wzorcem zerowym 194, przesuwając się z kolumny k=1 do kolumny k=8, podczas gdy głowica 204 jest wyśrodkowana w ścieżce N.   Tak więc sygnał odczytu 186 jest różny od zera, nawet gdy głowica jest wyśrodkowana w ścieżce (tj. ε=0). Jest to znacząco różne od wzorców serwomechanizmów zerowych stosowanych w połączeniu z konwencjonalnymi, ziarnistymi nośnikami magnetycznymi. W rezultacie wzorce zerowe zgodnie z niniejszym wynalazkiem wykorzystujące przesunięte dyskretne elementy magnetyczne 146 wymagają innej techniki demodulacji niż ta stosowana w przypadku konwencjonalnych (tj. nieschematycznych) nośników rejestrujących.

Z kolei FIG.10 ilustruje sygnał odczytu 186 głowicy odczytującej 204 przemieszczającej się  z kolumny 1  do kolumny 8 , gdy jest ona przesunięta od środka ścieżki N o odległość ε, jak pokazano na FIG.7. Próbki sygnału odczytu, ogólnie określane jako 213,  , stanowią wielkość i znak sygnału odczytu 186 w każdej kolumnie ścieżki N odpowiadającej dyskretnym elementom magnetycznym  146  wzoru zerowego 194.  Odpowiednio, próbki sygnału odczytu 213A-H odpowiednio odpowiadają elementom magnetycznym   146  wzoru  zerowego 194 w kolumnach k=1 do k=8 dla ścieżki N.

  Zatem w przypadku przykładowego wzoru zerowego 194 na FIG. 7 , próbki sygnału odczytu zwrotnego   213   odpowiadające dyskretnym elementom magnetycznym 146 w kolumnach 1–4  wzoru 194 dla  ścieżki N są dodawane w celu utworzenia sumy A,  a  próbki  213 odpowiadające  dyskretnym elementom magnetycznym 146  w kolumnach 5–8 wzoru zerowego 194  są  dodawane w celu utworzenia sumy  B. Na koniec, w kroku 220 ,Fig.11 demodulowany sygnał położenia jest generowany na podstawie różnicy między sumami A i B. W jednym z wariantów wykonania, demodulowany sygnał położenia jest generowany na podstawie odjęcia sumy B od sumy A.  Gdy różnica między sumami A i B jest zasadniczo równa zero, po ewentualnym uwzględnieniu szumu w sygnale odczytu 186, głowica 204 jest umieszczana w środku ścieżki N,  a  operacja odczytu może rozpocząć się w sektorach danych 190 ścieżki N. Gdy suma A i B nie jest równa zero, wielkość różnicy odpowiada odległości ε,  w  jakiej  głowica 204 znajduje się od środka wzoru. 

 FIG.12 to uproszczony schemat blokowy demodulatora serwo 174 skonfigurowanego do wdrażania przykładów wykonania metody demodulacji wzorzystego sygnału odczytu nośnika opisanego powyżej i generowania szacowanego sygnału położenia 180 jako funkcji liniowej ε do wykorzystania przez układ serwo 134 w celu kierowania pozycjonowaniem głowicy 204. Demodulator 174 odbiera sygnał odczytu  186  z  instalacji 172 ,FIG. 5.

Sygnały odczytu zwrotnego lub sygnał błędu położenia (PES) 186 odpowiadający wzorowi zerowemu 194  (PS 1)  i  wzorowi zerowemu 240 (PS 2 ) mogą być przetwarzane w sposób omówiony powyżej w odniesieniu do demodulatora 174 w celu wygenerowania sygnału położenia 186  dla  każdego z nich.  FIG.14 ilustruje idealną relację między sygnałami odczytu zwrotnego 186 odpowiadającymi wzorcom zerowym 194 (PS 1 ) i 240 (PS 2 ) a ε.   Istnieje wiele algorytmów przetwarzania końcowego, które mogą generować taki w pełni liniowy sygnał położenia (względem ε) ze wzorców zerowych 194 i 240 .

FIG.15 to uproszczony widok z góry zerowych wzorów 250 wzorzystych nośników zapisu 140, zgodnie z innym wcieleniem wynalazku. W tym wcieleniu zerowe wzory 250 obejmują każdy z rzędów 152  i 154 dyskretnych elementów magnetycznych 146, które nie są przesunięte lub wyrównane. Jak użyto w niniejszym dokumencie, termin „nie przesunięty” lub „wyrównany” oznacza, że ​​dyskretne elementy magnetyczne pierwszego rzędu 152 są wyrównane z elementami magnetycznymi drugiego rzędu 154 w kierunku poprzecznym 160, który jest poprzeczny do kierunku wzdłużnego 156 .

FIG. 16 to częściowy widok z góry wzorzystego dysku nagrywającego 108 ilustrujący przykład wykonania wzoru zerowego 250 pojedynczej ścieżki 150, który mógłby zostać użyty jako wzór zerowy (tj. PS 1 ) danych serwo 192 pokazanych na FIG.5. W jednym przykładzie wykonania dysku 108, pierwszy i drugi rząd 152 i 154 ścieżki 150 są zasadniczo koncentryczne do osi centralnej 110 , ale mają różne położenia promieniowe względem osi centralnej 110. W jednym z wariantów wykonania każdy z dyskretnych elementów magnetycznych 146 w pierwszym rzędzie 152 wzoru zerowego 250 ma położenie kątowe względem osi centralnej, które odpowiada położeniu kątowemu jednego z dyskretnych elementów magnetycznych 146 w drugim rzędzie wzoru zerowego 250, jak wskazano liniami promieniowymi 251 AE. W rezultacie pierwszy i drugi rząd 152 i 154 są wyrównane.

Wnioski

Podobnie jak wiele innowacji w komputerach XX wieku, dyski twarde zostały wynalezione w IBM jako sposób na zapewnienie komputerom szybko dostępnej pamięci „o swobodnym dostępie”. Problem z innymi urządzeniami pamięci komputerowej, takimi jak karty perforowane i szpule taśmy magnetycznej, polega na tym, że można uzyskać do nich dostęp tylko szeregowo (w kolejności od początku do końca), więc jeśli bit danych, który chcesz odzyskać, znajduje się gdzieś w środku taśmy, musisz przeczytać lub przeskanować całość, dość powoli, aby znaleźć to, czego szukasz. Wszystko jest znacznie szybsze z dyskiem twardym, który może bardzo szybko przesuwać głowicę odczytu i zapisu z jednej części dysku do drugiej; do każdej części dysku można uzyskać dostęp tak samo łatwo, jak do każdej innej części. Pierwszy dysk twardy został opracowany przez STEVENS LOUIS D. z IBM i ogłoszony 19.maja 1964 r. jako  część składowa systemu  komputerowego IBM 305 RAMAC.

Inżynierowie IBM byli również pionierami dyskietek, które były wyjmowanymi dyskami magnetycznymi pakowanymi w solidne plastikowe obudowy (pierwotnie o średnicy 20 cm lub 8 cali i owinięte elastycznymi  plastikowymi koszulkami; później o średnicy 133 mm lub 5,25 cala i pakowane w solidne plastikowe obudowy). Opracowane przez Warrena Dalziela z IBM w 1967 roku i po raz pierwszy sprzedane w 1971 roku, stały się niezwykle popularne w mikrokomputerach (prekursorach komputerów PC) pod koniec lat 70 i na początku lat 80, ale obecnie są przestarzałe. Mając pojemność zaledwie 1,44 MB, zostały całkowicie zastąpione przez „dyski” flash USB, które oferują setki lub tysiące razy więcej pamięci w maleńkim plastikowym pendrive o ułamku rozmiaru.

Dysk twardy składa się z kilku podstawowych części. Jest jeden lub więcej błyszczących srebrnych talerzy, na których informacje są przechowywane w postaci bitów na ścieżkach magnetycznych, jest mechanizm ramienia, który porusza malutki magnes zwany głowicą odczytu i zapisu tam i z powrotem nad talerzami, aby zapisać lub odczytać informacje oraz  jest obwód elektroniczny, który kontroluje wszystko i działa jako łącznik między dyskiem twardym a resztą komputera. Ramie zapisu i odczytu z głowicą magnetyczna  sterowane jest przez siłownik, który porusza ramieniem odczytu i zapisu. Funkcje  siłownika realizowana jest za pomocą cewki drgającej, chociaż w pierwszych konstrukcjach silniki krokowe pełniły tę rolę. Jak sama nazwa wskazuje, są to proste elektromagnesy, działające podobnie jak ruchome cewki, które wydają dźwięki w głośnikach. Te elektromagnesy ustawiają ramię odczytu i zapisu szybciej, precyzyjniej i niezawodnej niż silniki krokowe i są mniej wrażliwe na problemy, takie jak wahania temperatury.

Działanie dysku można w skrócie opisać jako, zapis/odczyt danych binarnych na wirujących talerzach z duża prędkością obrotową przez ruchome głowice magnetyczne umieszczony na końcu ramienia odczytująco-zapisującego, które są przesuwane  tam i z powrotem nad talerzem. Płytka drukowana umieszczona na spodzie talerza steruje przepływem danych do i z talerza a elastyczne złącze przesyła dane z płytki drukowanej do głowicy odczytująco-zapisującej  i  talerza.

Talerze są najważniejszymi częściami dysku twardego. Jak sama nazwa wskazuje, są to dyski wykonane z twardego materiału, takiego jak szkło, ceramika lub aluminium, który jest pokryty cienką warstwą metalu, którą można namagnesować lub rozmagnesować. Mały dysk twardy ma zazwyczaj tylko jeden talerz, ale każda jego strona ma powłokę magnetyczną. Większe dyski mają kilka talerzy ułożonych na centralnym wrzecionie, z niewielką przerwą między nimi. Talerze obracają się z prędkością do 10 000 obrotów na minutę (rpm), dzięki czemu głowice odczytu i zapisu mogą uzyskać dostęp do każdego sektora.

Na każdy talerz są dwie głowice odczytu i zapisu, jedna do odczytu górnej powierzchni i jedna do odczytu dolnej, więc dysk twardy, który ma pięć talerzy (powiedzmy) potrzebowałby dziesięciu oddzielnych głowic odczytu i zapisu. Głowice odczytu i zapisu są zamontowane na sterowanym elektrycznie ramieniu, które porusza się od środka dysku do zewnętrznej krawędzi i z powrotem. Aby zmniejszyć zużycie, nie dotykają one talerza: między głowicą a powierzchnią talerza znajduje się warstwa płynu lub powietrza.

Dane są przechowywane w bardzo uporządkowany sposób na każdym talerzu. Fragmenty danych są ułożone w koncentrycznych, kolistych ścieżkach zwanych ścieżkami. Każda ścieżka jest podzielona na mniejsze obszary zwane  sektorami. Część dysku twardego przechowuje mapę sektorów, które zostały już wykorzystane i innych, które są nadal wolne. (W systemie Windows mapa ta nazywa się File Allocation Table lub (FAT). Kiedy komputer chce zapisać nowe informacje, przegląda mapę, aby znaleźć wolne sektory. Następnie instruuje głowicę odczytu i zapisu, aby przesunęła się wzdłuż talerza dokładnie do właściwej lokalizacji i zapisała tam dane. Aby odczytać informacje, ten sam proces przebiega w odwrotnej kolejności.

 Wrzeciono-oś talerzy jest połączone z silnikiem, który pomaga obracać wszystkie talerze ze stałą prędkością (od 7000 do 15000 obr./min) przy użyciu silnika bezszczotkowego, prądu stałego - BLDC  (Brushless Direct-Current Motor)   Dane są kodowane w koncentrycznych okręgach zwanych ścieżkami na każdej powierzchni talerza. Pojedyncza powierzchnia może zawierać tysiące ścieżek. Najnowsze dyski twarde mogą mieć ponad kilkanaście tys. ścieżek.  Każdy plik danych jest podzielony na sektory. Dane w sektorze zawierają: wstęp identyfikujący sektor;  adres tego sektora;  dane użytkownika;  kod korekcji błędów (ECC).

How do Hard Disk Drives Work?  https://youtu.be/wtdnatmVdIg

https://youtu.be/wtdnatmVdIg

Godny polecenia  jest  przewodnik  Dyski twarde.pdf  http://www.zelota.hosting24.pl/pdf/PamieciKomputerowe/DyskiTwarde.pdf