Motor trục quay và bo mạch logic

Motor dùng để quay các platter được gọi là motor trục quay (spindle motor) bởi vì nó được gắn với trục quay platter còn các bo mạch logic là nơi chứa các thiết bị điện tử kiểm soát trục quay ổ đĩa, các hệ thống truyền động đầu từ và đưa dữ liệu đến bộ điều khiển trong máy tính.

Các motor trục quay trong ổ cứng luôn luôn được kết nối trực tiếp, không cần dây cưa hay bánh răng. Motor phải hoàn toàn tách khỏi tiếng ồn hay sự rung xóc; nếu không chúng có thể truyền tiếng ồn đến các platter, gây hỏng hoạt động đọc và ghi.

Các motor trục quay

Motor trục quay cũng phải được kiểm soát tốc độ chính xác. Các platter trong ổ cứng quay ở dãy tốc độ từ 3,600 rpm đến 15.000 rpm (60-250 vòng mỗi giây) hoặc nhiều hơn và motor có một mạch điều khiển với một vòng lặp hồi tiếp để giám sát và điều khiển tốc độ này một cách chính xác. Bởi vì sự điều khiển tốc độ phải được tự động, các ổ cứng không sự điều chỉnh tốc độ motor. Một số chương trình chuẩn đoán có khả năng đo lường tốc độ vòng quay ổ cứng, nhưng toàn bộ các chương trình này làm là ước lượng tốc độ vòng quay bằng cách định thời gian mà các sector lướt dưới các đầu từ.

Thật sự chương trình không có cách nào để đo tốc độ quay của ổ cứng, phép đo này chỉ có thể được thực hiện bằng thiết bị kiểm tra tinh vi. Đừng giật mình nếu một số chương trình chuẩn đoán báo cáo rằng là ổ cứng của bạn quay ở tốc độ không đúng, nhiều khả năng chương trình sai không phải do ổ cứng. Vòng quay của platter và thông tin định thời gian không được cung cấp thông qua giao diện bộ điều khiển ổ cứng. Trong quá khứ, phần mềm cũng có thể ước lượng tốc độ quay gần đúng bằng cách thực hiện nhiều yêu cầu đọc sector và định thời gian chúng, nhưng cách này chỉ hợp lệ khi tất cả các ổ đĩa có cùng số lượng sector ở mỗi rãnh ghi và quay cùng một tốc độ. Ghi bit vùng — kết hợp với nhiều tốc độ quay khác nhau ở các ổ đĩa hiện đại, không quan tâm đến các bộ nhớ đệm dựng sẵn (buffer và cache) — nghĩa là những ước lượng tính toán này không được thực hiện chính xác bằng phần mềm.

Ở hầu hết các ổ đĩa, motor trục quay nằm ở đáy ổ đĩa, ngay bên dưới HAD được niêm phong. Tuy nhiên, nhiều ổ đĩa máy tính hiện đại ngày nay có motor trục quay được làm trực tiếp vào trục platter bên trong HDA. Bằng cách sử dụng một motor trục quay trục trong, nhà sản xuất có thể chồng nhiều platter trong ổ đĩa bởi vì motor trục quay không choán không gian theo chiều đứng.

Lưu ý :

Các motor trục quay, đặc biệt ở các ổ đĩa dạng lớn, có thể tiêu thụ một lượng lớn điện năng 12volt. Hầu hết các ổ đĩa đều đòi hỏi gấp hai đến ba lần điện năng hoạt động thông thường khi motor quay các platter lần đầu tiên. Sự cố gắng lớn này chỉ kéo dài một vài giây hoặc đến khi các platter đạt đến tốc độ vận hành. Nếu có hơn một ổ đĩa, bạn nên thử sắp xếp theo trình tự đoạn bắt đầu của các motor trục quay để nguồn cung cấp điện không phải cung cấp một trọng tải điện lớn cho toàn bộ ổ đĩa cùng một lúc. Hầu hết các ổ đĩa SCSI và một số ổ đĩa ATA đều có tính năng làm chậm sự khởi động của motor trục quay.

Theo truyền thống, các motor trục quay đều sử dụng ổ bi trong thiết kế của chúng, nhưng những hạn chế về hiệu suất của chúng hiện nay đã làm cho các nhà sản xuất ổ đĩa đi tìm các khả năng thay thế, vấn đề chính của ổ bi là chúng có xấp xỉ 0,l micro-inch chạy lệch tâm (hàng triệu lần của một inch) và là sự xoay chuyển mặt đối mặt một bên trong ổ bi. Mặc dù điều đó có vẻ nhỏ, song với sự gia tăng mật độ chưa từng có của các ổ đĩa hiện đại, nó đã trở thành một vấn đề. Sự chạy lệch tâm này cho phép các platter di chuyển một cách ngẫu nhiên không dính líu với mặt đối mặt, làm các rãnh ghi lắc lư dưới các đầu từ. Ngoài ra, việc chạy lệch tâm cộng thêm bản chất tiếp xúc kim loại với kim loại của ổ bi đã tạo ra một số lượng quá mức các tiếng ồn và rung cơ học, đó trở thành một vấn đề cho các ổ đĩa quay ở tốc độ cao hơn.

Các giải pháp là một loại ổ mới được gọi là ổ bi động lực dầu (fluid dynamic bearing) sử dụng một chất dầu bôi trơn độ dẻo cao giữa trục quay và ống bọc ngoài trên motor. Chất lỏng này dùng để làm êm các dao động và chuyển động, cho phép chạy lệch tâm giảm đến 0.01 micro-inch hoặc thấp hơn. Ổ bi động lực dầu cũng cho phép sự chịu đựng sốc tốt hơn, cải tiến việc kiểm soát tốc độ, giảm việc phát ra tiếng ồn. Một số ổ đĩa cao cấp hơn trên thị trường ngày nay đã kết hợp ổ bi động lực dầu, đặc biệt là những ổ đĩa được thiết kế dành cho các tốc độ trục rất cao, mật độ vùng cao hay tiếng ồn ít. Trong vài năm tới, tôi trông đợi được thấy ổ bi động lực dầu sẽ trở thành một tiêu chuẩn trong hầu hết các ổ cứng.

Các bo mạch lôgic

Tất cả các ổ cứng đều có một hoặc nhiều bo mạch logic gắn trên chúng. Nhiều ổ đĩa hỏng ở bo mạch logic, không phải hỏng ở bộ phận lắp ráp cơ học. (Tuyên bố này có vẻ không hợp lý, nhưng nó đúng). Vì thế, đôi khi bạn có thể sửa một ổ đĩa hỏng bằng cách thay một bo mạch logic hơn là thay toàn bộ ổ đĩa. Hơn nữa, thay một bo mạch logic cho phép bạn vẫn truy cập được vào dữ liệu trên ổ đĩa — là điều không thể nếu bạn thay toàn bộ ổ đĩa. Không may là không có nhà sản xuất ổ đĩa nào bán các bo mạch logic rời. Cách duy nhất để được thay một bo mạch logic cho một ổ đĩa là mua một ổ đĩa khác giống chức năng và sau đó là tháo tung ra đế lắp phụ tùng. Tất nhiên, chả có nghĩa lý gì khi mua một ổ đĩa mới hoàn toàn chỉ để sửa một ổ đĩa cũ sẵn có, trừ trường hợp cần thiết phục hồi dữ liệu từ ổ đĩa cũ. Tháo tung ổ cứng mới để sửa chữa ổ cứng cũ là cách làm phổ biến trong các công ty cung cấp dịch vụ phục hồi dữ liệu. Họ trữ một lượng lớn các ổ đĩa thông dụng mà họ có thể sử dụng các linh kiện để phục hồi dữ liệu cho các ổ đĩa kiếm khuyết của khách hàng.

Hầu hết các bo mạch đều khá dễ thay thế với chỉ một cái tua vít. Đơn thuần tháo và lắp lại một vài con vít cũng như cắm và kết nối lại một hay hai cọng cáp là tất cả trình tự của việc tháo, thay thế bo mạch logic thông thường.