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Desmontagem de um disco rígido
cabeças flutuantes, motores de bobina de voz, superfícies surpreendentementes lisas e processamento de sinais
series 3 videos engineerguy
Um computador doméstico é uma ferramenta poderosa, mas precisa armazenar dados de forma confiável para funcionar corretamente, senão não haveria sentido, certo?
Vamos dar uma olhada por dentro e ver como ele armazena dados.
Olhem isto: é maravilhoso.
É um disco rígido comum, mas seus detalhes são, é claro, notáveis.
Bem, tenho certeza que você conhece o básico de um disco rígido:
Armazenamos dados na forma binária - uns e zeros.
Bom, este braço sustenta a \"cabeça\"
que é um eletroímã que corre sobre o disco
e escreve dados mudando a magnetização de setores específicos
no disco ou simplesmente lê os dados
medindo a polaridade magnética.
Bom, a princípio, bem simples,
Mas na prática muita engenharia pesada.
O ponto chave é estar certo de que a cabeça pode,
sem cometer erros,
ler e escrever no disco.
A primeira tarefa é movê-la com alto controle.
Para posicionar o braço, engenheiros usam um \"atuador de bobina de voz\".
A base do braço se encontra entre dois imãs potentes.
São tão fortes que chega a ser difícil de separá-los.
Pronto.
O braço se move por causa da força de Lorentz.
Quando uma corrente passa através de um fio que está em um campo magnético
uma força atua sobre o fio;
invertendo a corrente, inverte-se também a força.
Com a corrente passando em uma direção pela bobina,
a força criada pelo imã permanente faz com que o braço se mova nessa direção,
invertendo-se a corrente, ele volta.
A força no braço é diretamente proporcional à corrente
na bobina, a qual permite que
a posição do braço seja precisamente ajustada.
Diferente de um sistema mecânico articulado
o desgaste é mínimo e não há sensibilidade a temperatura.
Na ponta do braço se encontra o componente mais crítico: a cabeça.
Basicamente é um pedaço de material ferromagnético enrolado com um fio.
Ao passar sobre os setores magnetizados do disco
ele detecta mudanças na direção dos pólos magnéticos
Lembre-se da Lei de Faraday: uma mudança na direção do campo magnético
induz uma tensão em uma bobina próxima.
Portanto, quando a cabeça passa por um setor onde a polaridade
mudou, ela detecta um pico de tensão.
Os picos - sejam positivos ou negativos - representam um \"um\"
e onde não há pico de tensão corresponde a um \"zero\".
A cabeça chega surpreendentemente próxima à superfície do disco
100 nanômetros em discos antigos, mas hoje em dia menos
de dez nanômetros nos mais recentes.
A medida que a cabeça chega mais próxima ao disco, seu campo magnético
cobre uma área menor, permitindo que mais setores
de informação sejam acumulados na superfície do disco.
Para manter essa distância crítica, engenheiros usam um método engenhoso:
Eles fazem com que a cabeça \"flutue\" sobre o disco.
Veja, a medida que o disco gira, ele forma uma camada the ar que
é empurrada ao longo da cabeça estacionária a 130 quilômetros por hora na borda externa.
A cabeça está montada sobre um \"deslizador\" aerodinamicamente projetado para flutuar acima do disco.
O genial desta tecnologia de resistência do ar é seu ajuste auto-induzido:
Se qualquer perturbação faz com que o deslizador suba demais, ele \"flutua\" de volta para onde ele deveria estar.
Bom, como a cabeça está tão próxima da superfície do disco
qualquer partícula perdida pode danificar o disco resultando em perda de dados.
Portanto, engenheiros colocam esse filtro de recirculação no fluxo de ar;
ele remove pequenos fragmentos do disco.
Para manter a cabeça flutuando na altura correta, o disco é feito incrivelmente liso:
Tipicamente este disco é tão liso que tem uma irregularidade superficial de cerca de um nanômetro.
Para se ter uma idéia do quão liso ele é, imagine que esta parte é ampliada
até que ela seja tão longa quanto um campo de futebol - americano ou normal -
uma \"lombada\" média na superfície teria cerca de três centésimos de polegada.
O elemento chave do disco é a camada magnética,
que é cobalto - com possivelmente platina e níquel misturados
Agora essa liga de metais tem alta coercitividade,
o que significa que ela manterá esta magnetização - e assim a informação - até que seja exposta a um outro campo magnético potente.
Uma última coisa que eu considero imensamente inteligente:
Dá pra usar um pouco de matemática para apertar até quarenta por cento mais informação no disco.
Considere essa sequência de pólos magnéticos na superfície do disco - 0-1-0-1-1-1.
Uma leitura da cabeça detectaria estes picos de tensão distintos -
positivos e negativos para os \"uns\".
Nós seríamos facilmente capazes de distinguí-los, vamos dizer, dessa sequência similar.
Se as compararmos, elas são claramente diferentes.
Entretranto, engenheiros sempre trabalham no sentido de armazenar mais e mais informação em um disco rígido.
Uma maneira de fazê-lo é estreitar os domínios magnéticos,
mas olhe o que acontece com os picos de tensão quando fazemos isso.
Para cada sequência, agora os picos dos uns coincidem
e se sobrepõem, fornecendo um sinal \"confuso\"
Na verdade, agora as duas sequências são bem parecidas.
Usando uma técnica chamada Resposta Parcial Máxima Verossimilhança, engenheiros desenvolveram
códigos sofisticaods que podem analisar sinais obscuros como esse,
gerar as possíveis sequências que ele poderia representar e então selecionar a mais provável.
Como qualquer tecnologia bem-sucedida, esses discos rígidos passam despercebidos em nossa vida cotidiana,
A não ser que algo dê errado.
Eu sou Bill Hammack, o engineer guy.