Внешний 3,5” HDD Seagate – а что внутри?

В чем отличие между внешним и внутренним жестким диском? Оказывается, не только в красивом корпусе. В ход идут процессорные ядра, интерфейсные схемы, оперативная и флэш-память… Совершенствуются технологии и компьютерные архитектуры, растут функциональные возможности современных компьютеров. Это позволяет решать всё более сложные задачи, связанные с обработкой информации, объёмы которой постоянно растут. Доля и количество объёмных файлов быстро увеличивается, и вполне возможно, что через несколько лет мы будем с улыбкой и снисхождением вспоминать размеры современных гигабайтных мультимедийных файлов. Однако всю эту быстро растущую в объёмах компьютерную информацию – программы и данные – очевидно, требуется где-то размещать как для постоянного использования, так и для длительного хранения. Действительно, например, часовой видеофайл стандарта MiniDV обладает размером примерно 15 Гбайт, в то время как даже новые ноутбуки предлагаются в основном с HDD 40-60 Гбайт. И если для настольных систем можно ставить вопрос о замене накопителя на более ёмкую модель или использовании массива встроенных HDD, то для мобильных компьютеров такие решения часто неприемлемы. Вот и остаются для пользователей ноутбуков только варианты, предусматривающие внешние накопители, подключаемые посредством интерфейсов USB 2.0 и IEEE 1394. К сожалению, информационная ёмкость и цена предлагаемых на рынке мобильных жёстких дисков, созданных на основе малогабаритных HDD, не всегда удовлетворительны. В этом случае можно использовать внешние накопители, созданные на основе 3,5-дюймовых HDD, ёмкость которых достигает уже 500 Гбайт. В качестве примера можно привести внешний накопитель External Hard Drive Seagate ST3200822A-RK ёмкостью 200 Гбайт. Это устройство можно с успехом использовать не только с настольными компьютерами, но и с ноутбуками. Устройство Backup Необходимо отметить, что производитель External Hard Drive акцентирует возможность его использования в качестве устройства Backup. И это понятно, поскольку прибыль в этом секторе существенно выше по сравнению с настольными и мобильными компьютерами. Многие специалисты считают, что в настоящее время накопители на жёстких магнитных дисках являются перспективными средствами Backup. Этому способствует развитие соответствующих технологий. Именно большая ёмкость, а также компактность устройств и высокая скорость записи/чтения информации делают их привлекательными для целей оперативного хранения программ и данных, включая регулярное выполнение важнейшей для сохранения особо важной информации процедуры Backup. Комплект Seagate External Hard Drive Комплект данного внешнего накопителя включает в себя полный набор аксессуаров.В него входят: программное обеспечение, документация, сетевой адаптер и полный комплект силовых и информационных кабелей. Основой данного устройства является стандартный накопитель на жёстких магнитных дисках, помещённый вместе с соответствующей электронной начинкой в обтекаемый корпус из твёрдого пластика. Конструкция External Hard Drive допускает как вертикальную, так и горизонтальную эксплуатацию, например, в стопке таких же устройств. Выпущены два варианта моделей External Hard Drive, сходные по внешнему виду, но отличающиеся по назначению. Первый вариант — это модели, ориентированные разработчиками на рынок высокоёмких внешних накопителей. В качестве средств подключения данных накопителей к компьютеру конструкторами выбран последовательный интерфейс USB 2.0. Второй вариант — это модели, специально позиционируемые компанией Seagate в качестве устройств Backup.Производителем специально подчёркивается, что в конструкции данного варианта накопителей имеется специальная кнопка, инициализирующая процесс передачи информации. Этим процессом управляет специальная программа BounceBack Express, входящая в комплект этих моделей внешнего накопителя. Для подключения всех моделей Seagate External Hard Drive к ноутбуку или ПК можно использовать любой из двух имеющихся интерфейсов. Первым из них является интерфейс USB 2.0 со скоростью передачи информации до 480 Мбит/с, вторым — IEEE 1394а, известный также как FireWire и обеспечивающий скорость передачи данных до 400 Мбит/с.Экспресс-тестирование Проблем с подключением External Hard Drive не было ни с интерфейсом IEEE1394a, ни с USB 2.0. Каждый раз данное устройство определялось операционной системой Windows 2003 Enterprise Server как ещё один жёсткий диск. И хотя тестирование не является темой данной статьи, в Таблице 1 приведены некоторые цифры. Таблица 1. Результаты тестирования External Hard DriveИз приведённых данных следует небольшое преимущество использования интерфейса IEEE 1394a по сравнению с USB 2.0. Этот вывод не является неожиданным, поскольку подобные результаты типичны для устройств, созданных на основе жёстких дисков. Остаётся напомнить, что все модели External Hard Drive, выпущенные компанией Seagate, созданы на основе 3,5-дюймовых накопителей на жёстких магнитных дисках. В этом можно убедиться не только из технических параметров, приведённых в сопровождающей документации, но и запустив «Диспетчер устройств». На этом можно было бы поставить точку. Однако сравнение цен HDD ёмкостью 200 Гбайт и соответствующего внешнего накопителя External Hard Drive выявило существенные отличия в цифрах. Разница находится в диапазоне $60-$80. У нас появилось желание узнать, за что пользователи платят лишние деньги, а заодно познакомиться с внутренним устройством внешнего накопителя.External Hard Drive изнутри Итак, с целью детального ознакомления с внутренним устройством внешний накопитель External Hard Drive был разобран на составляющие элементы. Вот перед вами внешний накопитель External Hard Drive, лишённый боковых пластиковых стенок защитного корпуса.Убираем остальные элементы конструкции, и в наших руках остается блок накопителя на жёстких магнитных дисках.Следует обратить внимание, что этот блок снабжён пассивным кулером, представленным двумя боковыми радиаторами, а также контроллером интерфейсов и несколькими электромагнитными экранами. Используемые радиаторы обеспечивают оптимальный температурный режим работы накопителя в компактном пластиковом корпусе, не отличающемся высокой теплопроводностью и хорошей вентиляцией. Что же касается металлических экранов, то они, как известно, обеспечивают электростатическую защиту и улучшают электромагнитную совместимость электронных элементов. Благодаря этому повышается устойчивость работы всей аппаратно-программной системы External Hard Drive. Кроме того, эти металлические экраны в какой-то мере играют роль дополнительных охлаждающих радиаторов как для встроенного накопителя на жёстких магнитных дисках, так и для электронных компонентов контроллера интерфейсов. Согласно этикетке на корпусе, в качестве основы External Hard Drive был применён накопитель ST3200822A, относящийся к известному модельному ряду Seagate Barracuda 7200.7. Основные параметры этого винчестера с информационным объёмом 200 Гбайт приведены в Таблице 2. Таблица 2. Основные параметры HDD 200 Гбайт Seagate Barracuda 7200.7Все дисковые накопители семейства Barracuda 7200.7 отличаются высокой производительностью и являются, по утверждению компании Seagate, самыми надёжными в отрасли, выдерживая нагрузки до 350 G в нерабочем состоянии. Кроме того, они являются одними из самых тихих винчестеров в своём классе: в технической документации приведено значение 25 дБ. Такие акустические характеристики достигаются, как утверждают создатели, благодаря применению в двигателях данных устройств фирменной технологии Seagate SoftSonic. Управление входящим в состав указанного устройства жёстким диском осуществляется с помощью специальной платы, подключаемой посредством соответствующих разъёмов.Чтобы добраться до управляющей платы External Hard Drive и ознакомиться с её конструкцией, упомянутый выше блок с накопителем на жёстких магнитных дисках был подвергнут дальнейшей разборке.На данном фото приведены элементы разобранного блока. В центре – HDD с охлаждающими радиаторами. Здесь же электромагнитные экраны из алюминия и крепёжные винты. В нижней части фотографии – управляющая плата, на которой отмечены основные микросхемы.Эти микросхемы выполняют функции контроллеров последовательных интерфейсов внешнего накопителя External Hard Drive, посредством которых устройство подключается к соответствующим портам компьютера. Подробно о микросхемах Взглянем на маркировки: CY7С68013-100AC, OXFW911-TQ-A, FW802B. Микросхема CY7C68013 (CYPRESS CY7C68013, EZ-USB FX2) является контроллером периферии для шины USB стандарта 2.0. Обозначение EZ-USB FX2 (FX2), нередко используемое в технической документации, является торговой маркой, настоящее наименование – CY7C68013. Выпускается данная микросхема в чётырех разных корпусах: CY7C68013-128AC – 128 TQFP, CY7C68013-100AC – 100 TQFP, CY7C68013-56PVC – 56 SSOP, CY7C68013-56LFC – 56 QFN. Таким образом, «100AC» в наименовании означает, что использован корпус Thin Quad Flat Package – плоская пластина с ножками со всех четырёх сторон. Указанная в начале записи цифра – количество ножек. Микросхема CY7C68013 содержит в своём составе улучшенное ядро процессора 8051 и встроенный последовательный интерфейс Engine (SIE) для выполнения элементарных USB-функций, а также приёмопередатчик USB 2.0 (обеспечена совместимость с USB 1.1). Рабочие частоты составляют 12, 24, 48 МГц, цикл выполнения команд равен четырём машинным циклам. Содержит 4 Кбайт памяти FIFO и 8 Кбайт RAM-программ, загружаемые из USB-шины или из EEPROM, конфигурируемую 8- или 16- разрядную шину данных, 2 канала UART, 1 канал I2C (100 или 400 кГц). Четыре интегрированных буфера FIFO позволяют подсоединяться напрямую, что позволяет снизить стоимость системы. Архитектура обеспечивает автоматическое преобразование данных, режим ведущего или ведомого. Буферы FIFO могут использовать внешние тактовые импульсы или асинхронные стробы, облегчают интерфейс с DSP и ASIC. Обслуживается от 24 до 40 элементов ввода/вывода (I/O). Интегрированный универсальный программируемый интерфейс GPIF («General Programmable Interface») и ведущий/ведомый оконечный буфер FIFO (8-или 16-разрядный) позволяют без соединительной логики подключаться к ASIC и DSP, а также обмениваться данными напрямую по наиболее часто используемым интерфейсам (ATA, UTOPIA, EPP, PCMCIA) с большинством DSP и процессоров. Интеллектуальный SIE прибора EZ-USB FX2 выполняет большинство функций USB 1.1 и 2.0, освобождая встроенный в состав микросхемы микроконтроллер для выполнения прикладных задач. Функциональная схема CY7C68013:Второй в списке приведена микросхема OXFW911-TQ-A (Oxford Semiconductor OXFW911-TQ-A, OXFW911). Она является контроллером периферии для шины IEEE 1394a. Необходимо отметить, что в наименовании микросхемы TQ означает конструктив – 128 TQFP, A – ревизию. Данная микросхема поддерживает протокол SBP-2. Является мостом между IEEE 1394a и ATA/ATAPI (IDE). Поддерживает UDMA5 (ATA100), PIO modes 0 to 4, DMA modes 0 to 2 и Ultra DMA modes 0 to 5. Имеет в своём составе довольно мощный 32-разрядный процессор ARM7TDMI, а также Scratch RAM, 512 Кбайт Flash memory, средства интерфейса внешнего Serial ROM и другие компоненты. Микросхема OXFW911 используется во многих устройствах и контроллерах, обслуживающих накопители. Функциональная схема OXFW911:Последняя в списке – FW802B (AGERE FW802B). Эта микросхема является контроллером шины IEEE 1394a: FW802B Low-Power PHY 1394a-2000 Two-Cable Transceiver/Arbiter Device. Поддерживает три скорости передачи данных: 100, 200, 400 Мбит/с. Это второй контроллер стандарта IEEE 1394a, что вполне объяснимо: External Hard Drive имеет два разъёма IEEE 1394a. Правда, при этом остаётся загадкой, почему для реализации двух портов IEEE 1394a конструкторы выбрали разные микросхемы контроллеров. Вероятно, это связано с чисто экономическими соображениями и, возможно, удобством проектирования Описывая указанные микросхемы, нельзя не упомянуть ещё один чип, расположенный на управляющей плате внешнего накопителя External Hard Drive рядом с CY7C68013. Эта небольшая микросхема 24LC65 – память EEPROM объёмом 8 Кбайт. Полное название: 64K 2.5V I2C Smart Serial EEPROM (Serial Electrically Erasable PROM). Говоря о 24LC65, следует отметить, что последовательный интерфейс EEPROM применяется в широком спектре устройств. Прежде всего, этот тип памяти используется, чтобы хранить привилегированные данные и параметры конфигурации/установки. Последовательные EEPROM являются гибким и сравнительно недорогим типом энергонезависимой памяти, микросхемы которой характеризуются малым количеством контактов, низкими уровнями напряжения, а также низким расходом энергии. Данная микросхема 24LC65 здесь является сателлитом вышеописанного контроллера CY7C68013, подключаясь к нему через шину I2C, на работу с которой 24LC65 и рассчитана. Она хранит информацию, определяющую функционирование контроллера CY7C68013 (то есть выполняет в какой-то степени роль BIOS), а, следовательно, и последовательной шины USB 2.0. Остаётся отметить, что перечисленными микросхемами не исчерпывается набор элементов, расположенных на управляющей плате, входящей в состав внешнего накопителя External Hard Drive. На этой плате традиционно присутствуют также генераторы тактовых частот, компоненты преобразователей уровней напряжений электропитания, буферные схемы, резисторы, конденсаторы и т. п. Все они выполняют хотя и важные, но всё-таки не основные функции. Именно цена корпуса и набора микросхем, обеспечивающих передачу данных, выливается в пресловутые $60-80 переплаты. Как видим, есть за что. Перспективы External Hard Drive Возвращаясь к теме внешнего накопителя, необходимо отметить, что компания Seagate сравнительно недавно представила модели External Hard Drive, основанные на HDD линейки Barracuda 7200.8 с информационным объёмом 250, 300 и 400 Гбайт. И хотя они только начинают завоёвывать своё место на компьютерном рынке, им на смену уже идут модели с 3,5-дюймовыми жёсткими дисками новейшей линейки Barracuda 7200.9, в составе которой присутствует HDD 500 Гбайт.