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

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 7200.7

Все 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.