1
00:00:04,000 --> 00:00:07,000
Rozmontování pevného disku
2
00:00:07,000 --> 00:00:10,000
Vznášející se hlavy, cívkové motory, neuvěřitelně hladké povrchy a zpracování signálu
3
00:00:10,000 --> 00:00:17,000
3. série engineerguy videí
4
00:00:17,000 --> 00:00:23,000
Osobní počítač je výkonné zařízení, ale aby pracoval dobře, musí spolehlivě uchovávat data, jinak by postrádal smysl.
5
00:00:23,000 --> 00:00:25,000
Podívejme se dovnitř na to, jak uchovává data.
6
00:00:30,000 --> 00:00:32,000
Podívejte - úžasné.
7
00:00:32,000 --> 00:00:35,000
Úplně obyčejný pevný disk, ovšem jeho detaily jsou, samozřejmě, neobyčejné.
8
00:00:35,000 --> 00:00:38,000
Jsem si jistý, že základní princip pevného disku znáte:
9
00:00:38,000 --> 00:00:41,000
Uchováváme na něm data v binární podobě - jedničky a nuly.
10
00:00:41,000 --> 00:00:43,000
Na tomto rameni se nalézá \"hlava\",
11
00:00:43,000 --> 00:00:45,000
což je elektromagnet, který přejíždí nad diskem
12
00:00:45,000 --> 00:00:48,000
a buď zapisuje data pomocí změny magnetizace určitých sekcí
13
00:00:48,000 --> 00:00:50,000
na diskové plotně nebo je pouze čte
14
00:00:50,000 --> 00:00:53,000
měřením změny magnetické polarizace.
15
00:00:53,000 --> 00:00:54,000
V principu velmi snadné,
16
00:00:54,000 --> 00:00:58,000
ovšem v praxi hromada složitého inženýrování.
17
00:00:58,000 --> 00:01:02,000
Základním požadavkem je jistota, že hlava umí přesně
18
00:01:02,000 --> 00:01:03,000
a bez chyb
19
00:01:03,000 --> 00:01:05,000
číst z disku a zapisovat na něj.
20
00:01:05,000 --> 00:01:08,000
Prvním problémem je jak s ní pohybovat s dostatečnou přesností.
21
00:01:08,000 --> 00:01:11,000
K pohybu rameno využívá \"cívkového aktuátoru\".
22
00:01:11,000 --> 00:01:14,000
Podstava ramene je umístěna mezi dvěma silnými magnety.
23
00:01:14,000 --> 00:01:17,000
Jsou tak silné, že mi dělá problém dostat je od sebe.
24
00:01:17,000 --> 00:01:18,000
Tak.
25
00:01:18,000 --> 00:01:20,000
Rameno se pohybuje kvůli Lorentzově síle.
26
00:01:20,000 --> 00:01:23,000
Pokud drátem umístěném v magnetickém poli protéká proud,
27
00:01:23,000 --> 00:01:25,000
působí na drát síla;
28
00:01:25,000 --> 00:01:28,000
změňte směr proudu a síla se také obrátí.
29
00:01:28,000 --> 00:01:30,000
Teče-li drátem proud v jednom směru,
30
00:01:30,000 --> 00:01:34,000
působící síla od permanentních magnetů nutí rameno natáčet se jedním směrem,
31
00:01:34,000 --> 00:01:36,000
když se proud obrátí, rameno se vrátí zpět.
32
00:01:36,000 --> 00:01:39,000
Síla působící na rameno je přímo úměrná proudu,
33
00:01:39,000 --> 00:01:40,000
který protéká cívkou, což umožňuje
34
00:01:40,000 --> 00:01:43,000
přesně vyladit pozici ramene.
35
00:01:43,000 --> 00:01:45,000
Na rozdíl od mechanického systému pojítek
36
00:01:45,000 --> 00:01:49,000
se zde minimalizuje opotřebení a systém není citlivý na teplotu.
37
00:01:49,000 --> 00:01:53,000
Na konci ramene leží nejdůležitější součástka: hlava.
38
00:01:53,000 --> 00:01:57,000
Řečeno jednoduše jde o kus feromagnetického mageriálu omotaného drátem.
39
00:01:57,000 --> 00:01:59,000
Jak se pohybuje nad zmagnetizovanými sekcemi plotny,
40
00:01:59,000 --> 00:02:02,000
měří změny ve směru magnetických pólů.
41
00:02:02,000 --> 00:02:06,000
Vzpomeňme na Faradayův zákon: Změna magnetizace
42
00:02:06,000 --> 00:02:08,000
indukuje napětí na blízké cívce.
43
00:02:08,000 --> 00:02:10,000
Takže jakmile hlava přejde přes oblast, kde se polarita
44
00:02:10,000 --> 00:02:14,000
změnila, zaznamená výkyv napětí.
45
00:02:14,000 --> 00:02:16,000
Výkyvy - jak záporné, tak kladné - reprezentují \"jedničku\".
46
00:02:16,000 --> 00:02:19,000
Místa bez napěťových výkyvů naopak znamenají \"nulu\".
47
00:02:19,000 --> 00:02:22,000
Hlava se k povrchu disku dostává neuvěřitelně blízko,
48
00:02:22,000 --> 00:02:25,000
100 nanometrů u starších disků, ale dnes,
49
00:02:25,000 --> 00:02:27,000
u novějších, dokonce na méně než 10 nanometrů.
50
00:02:27,000 --> 00:02:30,000
Jak se hlava přibližuje k disku, její magnetické pole
51
00:02:30,000 --> 00:02:32,000
pokrývá stále menší oblast, což umožňuje
52
00:02:32,000 --> 00:02:35,000
zaznamenat na povrch disku větší množství informací.
53
00:02:35,000 --> 00:02:38,000
Aby se udržela potřebná vzdálenost, používá se důmyslná metoda:
54
00:02:38,000 --> 00:02:41,000
Hlava se nechá \"vznášet\" nad diskem.
55
00:02:41,000 --> 00:02:44,000
Jak se disk otáčí, formuje se u něj okrajová vrstva vzduchu,
56
00:02:44,000 --> 00:02:48,000
která vane na nehybnou hlavu rychlostí až 129 km/h na okraji plotny.
57
00:02:48,000 --> 00:02:52,000
Hlava se veze na \"kluzáku\", který má aerodynamický tvar takový, aby ji udržel na plotnou.
58
00:02:52,000 --> 00:02:56,000
Geniální finta této technologie spočívá v její samonápravě pozice:
59
00:02:56,000 --> 00:03:01,000
Pokud nějaký rozruch způsobí, že se kluzák dostane příliš vysoko, automaticky se snese do potřebné výšky.
60
00:03:01,000 --> 00:03:04,000
Protože je hlava tak blízko k povrchu disku,
61
00:03:04,000 --> 00:03:07,000
může jakákoliv zbloudilá částice disk poškodit, což vyústí ve ztrátu dat.
62
00:03:07,000 --> 00:03:11,000
Proto se do vzdušného toku umisťuje cirkulační filtr;
63
00:03:11,000 --> 00:03:14,000
ten zachycuje malé částice odloupnuté z plotny.
64
00:03:14,000 --> 00:03:18,000
Aby se hlava vznášela ve správné vzdálenosti, plotna musí být úžasně hladká.
65
00:03:18,000 --> 00:03:23,000
Typicky mívá povrchovou drsnost okolo jednoho nanometru.
66
00:03:23,000 --> 00:03:26,000
Abyste měli představu, jak hladké to je, představme si, že tuhle sekce zvětšíme
67
00:03:26,000 --> 00:03:31,000
do velikosti fotbalového pole - amerického nebo mezinárodního -
68
00:03:31,000 --> 00:03:35,000
průměrný hrbolek by pak měl výšku asi 0,8 milimetru.
69
00:03:35,000 --> 00:03:38,000
Klíčovým prvkem plotny je magnetická vrstva,
70
00:03:38,000 --> 00:03:41,000
kterou tvoří kobalt - často s příměsí platiny nebo niklu.
71
00:03:41,000 --> 00:03:43,000
Tato směs kovů má vysokou koercivitu,
72
00:03:43,000 --> 00:03:50,000
což znamená, že si zachovává svou magnetizaci - a tedy i data - dokud není vystavena silnému magnetickému poli.
73
00:03:50,000 --> 00:03:52,000
Poslední věc, kterou považuji za velmi promyšlenou:
74
00:03:52,000 --> 00:03:57,000
Zvýšení kapacity disku až o 40% jen s použitím trochu matiky.
75
00:03:57,000 --> 00:04:04,000
Uvažujme následující sekvenci magnetických pólů na povrchu disku: 0-1-0-1-1-1.
76
00:04:04,000 --> 00:04:06,000
Sken hlavou by odhalil následující napěťové výkyvy,
77
00:04:06,000 --> 00:04:09,000
jak kladné, tak záporné, jako \"jedničky\".
78
00:04:09,000 --> 00:04:13,000
Snadno bychom je odlišili od, řekněme, této sekvence.
79
00:04:13,000 --> 00:04:16,000
Pokud je porovnáme, jasně se odlišují.
80
00:04:16,000 --> 00:04:20,000
Technici však pořád pracují na tom, jak dostat na disk více dat.
81
00:04:20,000 --> 00:04:22,000
Jedním způsobem je zmenšit magnetické domény,
82
00:04:22,000 --> 00:04:25,000
ale podívejte se, co se stane s napěťovými výkyvy, když to uděláme.
83
00:04:25,000 --> 00:04:28,000
Pro jednotlivé sekvence se teď výkyvy překrývají,
84
00:04:28,000 --> 00:04:30,000
skládají a dávají tak \"rozmazaný\" signál.
85
00:04:30,000 --> 00:04:33,000
Vlastně teď obě sekvence vypadají dost podobně.
86
00:04:33,000 --> 00:04:37,000
S pomocí techniky nazývané Maximální Pravděpodobnost Částečné Odezvy byly vyvinuty
87
00:04:37,000 --> 00:04:40,000
důmyslné kódy, které mohou vzít takhle mlhavý signál,
88
00:04:40,000 --> 00:04:45,000
vytvořit seznam sekvencí, které ho mohly generovat, a pak vybrat tu nejpravděpodobnější.
89
00:04:45,000 --> 00:04:49,000
Jako u každé úspěšné technologie, pevné disky v běžných životech vůbec nevnímáme,
90
00:04:49,000 --> 00:04:51,000
dokud se v nich něco nepokazí.
91
00:04:51,000 --> 00:04:53,000
Jsem Bill Hammack, engineer guy.
