ВИНЧЕСТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
А вы когда-нибудь задумывались, что в компьютере самое ценное? Глупый, скажете, вопрос? В нем до чертиков дорогих устройств собрано. Процессор один вон сколько стоит! И монитор, и память, и графическая карта хорошая тоже не дешево обходятся...
Но не о том речь. Обратите внимание на статьи в газетах. Когда где-нибудь украдут компьютеры, владельцы не так оплакивают пропавшее железо (ясно ведь, что не найдут его "органы"), как информацию, что в этих машинах хранилась. Вот это и есть основная ценность, оказывается. Прошли те времена, когда компьютеры были дороги сами по себе. Стоило нам научиться на них работать, как на первое место вышла именно информация.
Разумеется, можно возложить заботу о ее сохранности целиком на плечи пользователей. Мы им компьютер продали, он работает, а дальше пускай сами обо всем заботятся. Пусть обеспечат нормальное питание, стриммер купят, резервные копии почаще делают. Это все верно. Потребитель несет ответственность за то, насколько грамотно он с техникой работает.
Однако не все так просто. Проданный компьютер, может, и работает, но насколько надежно — это уже во многом зависит и от продавца. Недавние исследования, например, показывают, что часто вина за сбои винчестеров лежит на фирме, собравшей компьютер, хотя она об этом может и не подозревать.
Суть проблемы
Современный винчестер — страшно сложное электронно-механическое устройство. Громадная емкость, высочайшая скорость работы привода, сложнейшие методы записи и считывания данных... Распространяться обо всем это, наверное, не стоит. Даже школьник представляет, как это устройство работает и какое оно сложное. Правда, не всегда пользователи, как, впрочем, и сборщики компьютеров, отдают себе отчет, насколько прецизионная механика в современных винчестерах используется и как она уязвима.
Оставив в стороне электронику, давайте поговорим только о механике привода. Из физических воздействий в основном угрозу для нее представляют удары. Они характеризуются, во-первых, силой, которую принято оценивать по ускорению, сопоставляя его с ускорением свободного падения g. Говорят, что сила удара, например, составила 100 g. Во-вторых, ударные воздействия бывают разной продолжительности. Кроме того, ударные нагрузки, испытываемые винчестерами, бывают повторяющимися — вибрация — и однократными.
Во время работы на винчестер чаще всего воздействует вибрация, характеризующаяся не самыми большими ускорениями и продолжительностью воздействия. От нее современные диски более или менее надежно защищены. Помогает и сам принцип парения головок. Возможны, конечно, и толчки, и удары по корпусу компьютера, но, как оказалось, есть и не менее опасные случайности.
Оказывается, еще при распаковке винчестера или установке в корпус ему можно причинить непоправимый вред. Результаты проведенных компанией Quantum исследований приведены на рисунке. Серьезные ударные нагрузки винчестер испытывает при падениях с очень малой высоты на сборочный стол или в упаковочную тару. Его часто ударяют о другой винчестер или о направляющие корпуса при монтаже. Даже столкновение с отверткой не так уж легко им переносится. Эти воздействия отличаются очень короткой продолжительностью и довольно высоким ускорением.
Оставаясь совершенно невредимым внешне, винчестер может оказаться серьезно поврежденным внутри. И если он после сборки машины работает вроде бы нормально, то это еще ни о чем не говорит.
Что происходит
В нерабочем состоянии головки винчестера лежат на его дисках в специально отведенной зоне, запись данных в которой не производится. Что такое парковка головок, вы, конечно, в курсе. Но знаете ли вы, что она далеко не всегда защищает накопитель от повреждений при неосторожном обращении?
Явление это получило название "шлепок головки" (head slap). При ударе пластины винчестера приходят в движение и мирно лежавшие в зоне парковки головки, снабженные гибкой аэродинамической подвеской, отрываются от поверхности дисков. Затем все снова возвращается в исходное состояние, но головки "шлепают" по пластинам. Разумеется, ударные нагрузки, о которых сейчас идет речь, и близко не сравнимы с ударом кувалдой. Все описанное происходит на микроскопическом уровне. Однако от поверхности пластин при этом отделяются столь же микроскопические частицы, которые впоследствии и становятся причиной выхода винчестера из строя или его ненадежной работы.
Аэродинамический зазор между головками и пластинами при работе чрезвычайно мал, и есть тенденция к его сокращению, что связано с ростом поверхностной плотности записи. Даже самые мелкие частички магнитного слоя, находящиеся внутри корпуса накопителя, способны физически повредить головки или поверхность пластин.
И это не единственная беда. Сегодня во всех винчестерах применяются магниторезистивные головки и каналы чтения PRML. При прохождении над намагниченными участками пластин в таких головках под воздействием меняющегося магнитного поля происходит изменение сопротивления тончайшего пленочного покрытия, фиксируемое электроникой привода. На сопротивление не меньшее влияние оказывает и температура этого тонкопленочного покрытия.
При столкновении с отколовшимися при шлепке частичками головка мгновенно нагревается, электроника получает искаженный сигнал. Канал чтения PRML, действующий по принципу восстановления записанного сигнала по наименьшему отклику, совершенно сбивается с толку, и происходит ошибка чтения. Ее, конечно, удается исправить при последующем обращении, но с точки зрения надежности это, согласитесь, кошмар. И ведь со временем частиц становится все больше — при вращении пластин из них постоянно выбиваются все новые, опасность нарастает в геометрической прогрессии. Понятно, чем это может кончиться?
Вот и получается, что не один пользователь несет ответственность за надежность хранения информации, даже если и получил от продавца работающий компьютер.
Как с этим бороться
Первое, что приходит в голову, — застращать персонал, отправить его на курсы, выдать всем резиновые отвертки... Это наш метод, но насколько он эффективен, свидетельствует весь ход истории. Впрочем, это не только наша проблема. Существует она и в технологически процветающей Америке.
Компания Quantum всерьез занялась ее решением. Хотя она ориентировалась всегда в основном на крупных производителей компьютеров, тем не менее порядка трети выпускаемых ее винчестеров устанавливается мелкими сборщиками или вообще самими пользователями. Если у больших производителей персонал вышколен и условия для сборки близки к идеальным, то у остальных дела обстоят совсем не радужно. У нас, конечно, и того хуже.
В общем, Quantum забеспокоилась. Проведенные ею исследования и показали то, о чем говорилось выше. Определив проблему, компания взялась за разработку решения, которое позволило бы избежать катастрофических для надежности ее продуктов последствий даже при не особенно тщательном соблюдении рекомендаций по распаковке и установке винчестеров.
И такое решение было найдено. Причем оно оказалось очень эффективным с ценовой точки зрения и не привело к удорожанию накопителей. В новых винчестерах Quantum применена Shock Protection System — система защиты от ударов, сокращенно SPS. Этой системой оснащены, в частности, массовые АТА-винчестеры серий Fireball EL и Fireball EX, а также все SCSI-накопители последних серий, такие, например, как Atlas 10K и Atlas IV.
Исследования позволили детально разобраться с тем, как ведут себя при ударе все механические компоненты винчестера. Благодаря полученным сведениям удалось оптимизировать механику таким образом, чтобы ударная нагрузка максимально эффективно поглощалась и от нее не страдали наиболее чувствительные детали.
В частности, SPS практически полностью устраняет шлепок головок. Quantum разработала подвеску, не позволяющую головкам отрываться от поверхности пластин, после чего, собственно, и следует шлепок. При SPS удар эффективно гасится всей механикой винчестера и головки остаются неподвижными относительно магнитного слоя пластин. Отделения микроскопических частиц не происходит, угроза надежности работы накопителя отсутствует.
Так что новые винчестеры Quantum, оснащенные SPS, помогают производителям компьютеров защитить информацию, с которой будут работать пользователи, не требуя драконовских мер в отношении персонала и дорогостоящего переоснащения сборочного производства. Да и те пользователи, которые сами займутся установкой дополнительного винчестера, не рискуют по незнанию повредить столь сложное и чувствительное устройство.
Рубрику подготовил Роман Соболенко
Но не о том речь. Обратите внимание на статьи в газетах. Когда где-нибудь украдут компьютеры, владельцы не так оплакивают пропавшее железо (ясно ведь, что не найдут его "органы"), как информацию, что в этих машинах хранилась. Вот это и есть основная ценность, оказывается. Прошли те времена, когда компьютеры были дороги сами по себе. Стоило нам научиться на них работать, как на первое место вышла именно информация.
Разумеется, можно возложить заботу о ее сохранности целиком на плечи пользователей. Мы им компьютер продали, он работает, а дальше пускай сами обо всем заботятся. Пусть обеспечат нормальное питание, стриммер купят, резервные копии почаще делают. Это все верно. Потребитель несет ответственность за то, насколько грамотно он с техникой работает.
Однако не все так просто. Проданный компьютер, может, и работает, но насколько надежно — это уже во многом зависит и от продавца. Недавние исследования, например, показывают, что часто вина за сбои винчестеров лежит на фирме, собравшей компьютер, хотя она об этом может и не подозревать.
Суть проблемы
Современный винчестер — страшно сложное электронно-механическое устройство. Громадная емкость, высочайшая скорость работы привода, сложнейшие методы записи и считывания данных... Распространяться обо всем это, наверное, не стоит. Даже школьник представляет, как это устройство работает и какое оно сложное. Правда, не всегда пользователи, как, впрочем, и сборщики компьютеров, отдают себе отчет, насколько прецизионная механика в современных винчестерах используется и как она уязвима.
Оставив в стороне электронику, давайте поговорим только о механике привода. Из физических воздействий в основном угрозу для нее представляют удары. Они характеризуются, во-первых, силой, которую принято оценивать по ускорению, сопоставляя его с ускорением свободного падения g. Говорят, что сила удара, например, составила 100 g. Во-вторых, ударные воздействия бывают разной продолжительности. Кроме того, ударные нагрузки, испытываемые винчестерами, бывают повторяющимися — вибрация — и однократными.
Во время работы на винчестер чаще всего воздействует вибрация, характеризующаяся не самыми большими ускорениями и продолжительностью воздействия. От нее современные диски более или менее надежно защищены. Помогает и сам принцип парения головок. Возможны, конечно, и толчки, и удары по корпусу компьютера, но, как оказалось, есть и не менее опасные случайности.
Оказывается, еще при распаковке винчестера или установке в корпус ему можно причинить непоправимый вред. Результаты проведенных компанией Quantum исследований приведены на рисунке. Серьезные ударные нагрузки винчестер испытывает при падениях с очень малой высоты на сборочный стол или в упаковочную тару. Его часто ударяют о другой винчестер или о направляющие корпуса при монтаже. Даже столкновение с отверткой не так уж легко им переносится. Эти воздействия отличаются очень короткой продолжительностью и довольно высоким ускорением.
Оставаясь совершенно невредимым внешне, винчестер может оказаться серьезно поврежденным внутри. И если он после сборки машины работает вроде бы нормально, то это еще ни о чем не говорит.
Что происходит
В нерабочем состоянии головки винчестера лежат на его дисках в специально отведенной зоне, запись данных в которой не производится. Что такое парковка головок, вы, конечно, в курсе. Но знаете ли вы, что она далеко не всегда защищает накопитель от повреждений при неосторожном обращении?
Явление это получило название "шлепок головки" (head slap). При ударе пластины винчестера приходят в движение и мирно лежавшие в зоне парковки головки, снабженные гибкой аэродинамической подвеской, отрываются от поверхности дисков. Затем все снова возвращается в исходное состояние, но головки "шлепают" по пластинам. Разумеется, ударные нагрузки, о которых сейчас идет речь, и близко не сравнимы с ударом кувалдой. Все описанное происходит на микроскопическом уровне. Однако от поверхности пластин при этом отделяются столь же микроскопические частицы, которые впоследствии и становятся причиной выхода винчестера из строя или его ненадежной работы.
Аэродинамический зазор между головками и пластинами при работе чрезвычайно мал, и есть тенденция к его сокращению, что связано с ростом поверхностной плотности записи. Даже самые мелкие частички магнитного слоя, находящиеся внутри корпуса накопителя, способны физически повредить головки или поверхность пластин.
При столкновении с отколовшимися при шлепке частичками головка мгновенно нагревается, электроника получает искаженный сигнал. Канал чтения PRML, действующий по принципу восстановления записанного сигнала по наименьшему отклику, совершенно сбивается с толку, и происходит ошибка чтения. Ее, конечно, удается исправить при последующем обращении, но с точки зрения надежности это, согласитесь, кошмар. И ведь со временем частиц становится все больше — при вращении пластин из них постоянно выбиваются все новые, опасность нарастает в геометрической прогрессии. Понятно, чем это может кончиться?
Вот и получается, что не один пользователь несет ответственность за надежность хранения информации, даже если и получил от продавца работающий компьютер.
Как с этим бороться
Первое, что приходит в голову, — застращать персонал, отправить его на курсы, выдать всем резиновые отвертки... Это наш метод, но насколько он эффективен, свидетельствует весь ход истории. Впрочем, это не только наша проблема. Существует она и в технологически процветающей Америке.
Компания Quantum всерьез занялась ее решением. Хотя она ориентировалась всегда в основном на крупных производителей компьютеров, тем не менее порядка трети выпускаемых ее винчестеров устанавливается мелкими сборщиками или вообще самими пользователями. Если у больших производителей персонал вышколен и условия для сборки близки к идеальным, то у остальных дела обстоят совсем не радужно. У нас, конечно, и того хуже.
В общем, Quantum забеспокоилась. Проведенные ею исследования и показали то, о чем говорилось выше. Определив проблему, компания взялась за разработку решения, которое позволило бы избежать катастрофических для надежности ее продуктов последствий даже при не особенно тщательном соблюдении рекомендаций по распаковке и установке винчестеров.
И такое решение было найдено. Причем оно оказалось очень эффективным с ценовой точки зрения и не привело к удорожанию накопителей. В новых винчестерах Quantum применена Shock Protection System — система защиты от ударов, сокращенно SPS. Этой системой оснащены, в частности, массовые АТА-винчестеры серий Fireball EL и Fireball EX, а также все SCSI-накопители последних серий, такие, например, как Atlas 10K и Atlas IV.
Исследования позволили детально разобраться с тем, как ведут себя при ударе все механические компоненты винчестера. Благодаря полученным сведениям удалось оптимизировать механику таким образом, чтобы ударная нагрузка максимально эффективно поглощалась и от нее не страдали наиболее чувствительные детали.
В частности, SPS практически полностью устраняет шлепок головок. Quantum разработала подвеску, не позволяющую головкам отрываться от поверхности пластин, после чего, собственно, и следует шлепок. При SPS удар эффективно гасится всей механикой винчестера и головки остаются неподвижными относительно магнитного слоя пластин. Отделения микроскопических частиц не происходит, угроза надежности работы накопителя отсутствует.
Так что новые винчестеры Quantum, оснащенные SPS, помогают производителям компьютеров защитить информацию, с которой будут работать пользователи, не требуя драконовских мер в отношении персонала и дорогостоящего переоснащения сборочного производства. Да и те пользователи, которые сами займутся установкой дополнительного винчестера, не рискуют по незнанию повредить столь сложное и чувствительное устройство.
Рубрику подготовил Роман Соболенко
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 01 за 1999 год в рубрике hard :: hdd
