ข้อมูลองค์ความรู้โดย

ตำแหน่ง

ป้องกันความเสียหายของข้อมูลในฮาร์ดไดรฟ์ ด้วยเทคโนโลยี ESP

  ลงประกาศเมื่อ 14:55:51 18/05/2010

เมื่อฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ในผลิตภัณฑ์ CE แบบพกพา ถูกนำมาใช้เพิ่มมากขึ้น ฮิตาชิ จึงได้คิดวิธีการต่าง ๆ ที่จะป้องกันฮาร์ดไดรฟ์จากการสูญเสียข้อมูลอันเนื่องมาจากการตกหล่น ซึ่งวิธีการล่าสุดก็คือ การใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า ESP หรือ Extra Sensory ProtectionTM ซึ่ง ฮิตาชิ เชื่อว่าจะกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับฮาร์ดไดรฟ์ เช่นเดียวกับความสำคัญของถุงลมนิรภัยที่มีต่อรถยนต์

คุณทำคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะตกครั้งสุดท้ายเมื่อไหร่ ? ตอนที่มันทำงานอยู่หรือเปล่า ? คุณจะบอกว่าไม่เคยเลยหรือ ? ถ้าเช่นนั้นฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ในคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะของคุณอาจไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันการตกในขณะที่ทำงาน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการขนส่ง อะไรก็เกิดขึ้นได้

ดังนั้น อุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) จึงได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ต้านทานแรงกระแทกทั่วไปที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการขนส่งได้มากกว่าปกติ ทั้งนี้ คอมพิวเตอร์ก็ต้องได้รับการบรรจุหีบห่อโดยคำนึงถึงเรื่องการกระแทกด้วยเช่นกัน เพราะเคสคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันทำมาจากพลาสติก ดังนั้น พวกเขาต้องดูแลเคสคอมพิวเตอร์ให้มากพอ ๆ กับอุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ที่อยู่ข้างใน

ถ้าถามคำถามเดียวกันนี้กับคอมพิวเตอร์แบบพกพาหรือ Laptop ของคุณ คงเหมือนกับคนส่วนใหญ่ที่เคยทำเครื่องคอมพิวเตอร์พกพาหล่นอย่างน้อยก็สักครั้งหนึ่ง และบางทีอาจทำหล่นในขณะที่เครื่องกำลังทำงานอยู่ด้วยซ้ำไป เทคโนโลยีล่าสุดของเครื่องคอมพิวเตอร์พกพาในปัจจุบันจึงมีเซนเซอร์ป้องกันการหล่นโดยโปรเซสเซอร์สามารถตรวจพบการหล่นและปิดการทำงานในส่วนที่สำคัญของเครื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์

ตอนนี้มาคุยกันถึงเครื่องเล่น MP 3 หรือโทรศัพท์มือถือกันบ้าง คุณทำอุปกรณ์พวกนั้นหล่นกี่ครั้งในหนึ่งสัปดาห์ และอีกครั้งหนึ่ง ถ้าคุณเหมือนคนส่วนใหญ่ทั่วไป คำถามไม่ใช่ว่าคุณเคยทำมันตกไหม แต่คำถามคือคุณทำตกไปกี่ครั้งแล้ว และบ่อยแค่ไหน

ดังนั้น การออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้พกพาอย่างเช่นเครื่องพีดีเอ โทรศัพท์มือถือ หรือเครื่องเล่น MP 3 ซึ่งมีอุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ จึงต้องการการออกแบบที่มีการป้องกันการทำตก

จวบจนถึงปัจจุบัน การป้องกันการตกส่วนใหญ่มักประกอบไปด้วยโฟมกันกระแทก และ/หรือพลาสติกกันสะเทือนซึ่ง ทำงาน เมื่ออุปกรณ์ปะทะกับผิวของแข็ง ด้วยเหตุนี้จึงลดแรงกระแทกภายนอกต่อฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ได้

ณ วันนี้ บริษัท ฮิตาชิ เมทัล ได้ทำการผลิตเทคโนโลยีใหม่ คือ เซนเซอร์ป้องกันการทำตกซึ่งใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์พกพาดังที่ได้อธิบายข้างต้น โดยเซนเซอร์ได้ถูกออกแบบให้มีขนาดเล็กลงเพื่อที่ บริษัท ฮิตาชิ โกลบอล สตอเรจ เทคโนโลจีส์ (จีเอสที)จะสามารถใส่เซนเซอร์นี้ในอุปกรณ์ไมโครไดรฟ์ 3K8 รุ่นใหม่ได้

โดยเป็นคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า Extra Sensory Protection (ESP) สิ่งนี้หมายความว่า จากนี้ไปอุปกรณ์พกพาสามารถมีหน่วยเก็บความจำมากขึ้นในขนาดอุปกรณ์ที่เล็กลงและยังมีการต้านทานการสั่นสะเทือนในระดับที่สูงด้วย

อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานอย่างไร

คุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า ESP นั้น ได้มาจากตัวเซนเซอร์ซึ่งประกอบด้วยตัวต้านความดัน 4 ชิ้นที่จะทำให้เกิดวงจรบริดจ์เต็มตัวดังรูปประกอบที่ 1 ด้วยการติดตามแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้วยกระแสคงตัวผ่านตัวต้านทานเหล่านี้ ตัวแปรเล็ก ๆ ในตำแหน่งจะถูกตรวจพบ เมื่อตัวเซนเซอร์ถูกฝังในทิศทางที่หลากหลาย ตำแหน่งจะถูกตรวจพบโดยการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในค่าการต้านทาน

เมื่อตัวเซนเซอร์อยู่ในสถานะที่กำลังหล่นลง ค่าของตัวต้านทั้งหลายจะเท่ากัน เพราะว่าไม่มีแรง G ในทิศทางใด สิ่งนี้จะถูกตรวจพบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์และดังนั้นตัวเซนเซอร์ Zero G จะถูกสร้างขึ้น

ฮิตาชิ เมทัล ได้รวมเอาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ CMOS กับเทคโนโลยีเซนเซอร์เข้าไว้ด้วยกันในแพ็กเกจขนาดเล็กมาก ซึ่งทำให้ ฮิตาชิ จีเอสที สามารถฝังอุปกรณ์เหล่านี้บน PCB ของไมโครไดรฟ์ 3K8 ได้ ด้วยการใส่ Zero G ขาออกในตัวควบคุมไดรฟ์ ทำให้ไดรฟ์สามารถระงับปฏิบัติการอ่านหรือเขียน และหยุดหัวอ่านได้

โดยเทคโนโลยีนี้จะทำหน้าที่ราวกับเป็นสัมผัสที่ 6 โดยคุณสมบัติ ESP นี้ จะใช้ 3-Axis Accelerometer ซึ่งเป็น Drop Sensor ประเภทหนึ่ง ซึ่งปกติแล้วการทำงานนี้จะเกิดขึ้นในการหล่นระยะ 140 มิลลิวินาที (4 นิ้ว) หรือมากกว่านั้น

ตัวเซนเซอร์ไม่จำเป็นต้องประกอบอยู่ในไดรฟ์ เพราะอุปกรณ์ที่มีเซนเซอร์ป้องกันการตกหล่นด้วยเหตุผลภายในสามารถปรับปรุงแรงต้านทานการสั่นสะเทือนของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ด้วยการใช้คำสั่ง Standby Immediate ทันทีที่ Zero G ถูกตรวจพบ โดยสิ่งนี้จะทำให้ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์หยุดหัวอ่านและเข้าสู่โหมดการไม่ปฏิบัติงานภายในระยะ140 มิลลิวินาที (4 นิ้ว) ของการตก

.

ทั้งนี้ ผลที่ได้จากการทำงานของเซนเซอร์สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจจับการเอียงในทิศทางที่หลากหลาย ซึ่งทำให้ผู้ใช้สามารถเรียกใช้งานเมนูได้โดยไม่ต้องใช้ปุ่มลูกศรหรือเมาส์

การทำงานของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์

เมื่อดิสก์ในอุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์หมุน จะมีชั้นของอากาศเคลื่อนที่อยู่ใกล้กับดิสก์ ในขณะที่หัวอ่านเคลื่อนที่เหนือดิสก์ หัวอ่านจะบินบนชั้นบาง ๆ นั้น เสมือนปีกของเครื่องบิน ซึ่งความสูงในการบินของหัวอ่านบนดิสก์ถูกกำหนดโดยการออกแบบของหัวอ่าน

ทั้งนี้ จากรูปประกอบที่ 2 แสดงให้เห็นถึงระยะความสัมพันธ์ของหัวอ่านกับแผ่นดิสก์ด้วยการออกแบบหัวอ่านให้สามารถถูกบิดเพื่อรับมือการกระแทกและการสั่นสะเทือนได้ เช่นเดียวกับการออกแบบเครื่องบินให้มีความมั่นคงในสภาพอากาศแปรปรวน ทั้งนี้ วิศวกรของฮิตาชิ จีเอสที ได้ทำการเปลี่ยนแปลงแบบหัวอ่านเพื่อปรับปรุงการทำงานของอุปกรณ์ไมโครไดรฟ์ 3K8 รุ่นใหม่เมื่อเกิดการกระแทกและการสั่นสะเทือน

ทั้งหมดนี้เป็นคุณสมบัติของการหยุดการเขียนแผ่นดิสก์อัตโนมัติและคุณสมบัติการอ่านรหัสไมโคร (Microcode) ของอุปกรณ์ไมโครไดรฟ์อีกประการหนึ่งซึ่งจะเกิดขึ้นทันทีเมื่อหัวอ่านหลุดไปจากร่อง (อันเนื่องมาจากการกระแทกหรือการสั่นสะเทือน) โดยเทคโนโลยีนี้จะหยุดการเขียน (เพื่อป้องกันการเขียนนอกร่องของแผ่นดิสก์) และพยายามอ่านแผ่นดิสก์ในที่ซึ่งข้อมูลยังอาจยังไม่ถูกต้องเนื่องจากการหลุดไปจากร่องของหัวอ่าน จากการตรวจพบของกลไกเซอร์โวที่ควบคุมแขนหัวอ่าน

การออกแบบแพ็กเกจเพื่อปกป้องผลกระทบจากการตกหล่น

ด้วยเทคนิคทั้งหลายดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น วิศวกรออกแบบสามารถใช้เครื่องมืออื่น ๆ ในการปรับปรุงการทำให้อุปกรณ์ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ในอุปกรณ์ Consumer Electronic (CE) ไม่เสียหายระหว่างการตกหล่นด้วยการมีหรือไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มสำหรับตัวเซนเซอร์ Zero G หรือสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการใช้งานเซนเซอร์แบบเดียวกันสำหรับการปฏิบัติงานของตนเอง

เทคนิคทั่วไปโดยมาก คือ การใช้โฟมกันกระแทกรอบไดรฟ์เพื่อกันตัวไดรฟ์จากสิ่งอื่นรอบข้าง ในขณะที่อุปกรณ์ปะทะกับผิวของแข็ง ไดรฟ์จะเคลื่อนไหวได้ก็ต่อเมื่อโฟมถูกทำลาย ด้วยเหตุนี้จึงเป็นการช่วยลดการกระแทกที่อุปกรณ์จะได้รับได้มากถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของความเสียหายจากการกระแทกที่เกิดขึ้นจริง

เทคนิคอีกประการหนึ่งคือการทำให้แพ็คเกจแตกหรือเปลี่ยนรูปซึ่งจะทำให้มันสามารถรักษาเนื้อหาไว้ได้ โดยเทคนิคนี้ไม่ธรรมดาเพราะว่ามันต้องใช้กับสินค้าที่จะต้องถูกซ่อมเพื่อให้กลับมาอยู่ในรูปเดิมได้ ทั้งนี้ การเชื่อมโยงเทคนิคเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นที่ใช้กันโดยมาก การหยุดตำแหน่งของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์บนสปริงพลาสติกและใช้โฟมกันกระแทก ทำให้อุปกรณ์ถูกกระแทกได้โดยไม่สร้างอันตรายหรือทำให้ข้อมูลสูญหาย

ตัวอย่างของ Mikey หรือ Microdrive รุ่น 3K8 ของฮิตาชิ ซึ่งได้ถูกออกแบบวิธีกันกระแทกไว้ 2 วิธีคือ ให้อุปกรณ์ไมโครไดรฟ์ 3K8 ใส่อยู่ในฟุตพรินต์ Compact Flash Type II ให้พอดี แต่มีความต้านทานการกระแทกสูงมากกว่า (ดังรูปที่ 3) และอีกวิธีคือ การใช้วิธีกันกระแทกที่มุมซึ่งทำให้สามารถต้านทานการกระแทกได้ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ให้กับตัวไดรฟ์ (ดังรูปที่ 4)

เทคโนโลยีป้องกันการกระแทกอื่นๆ

นอกจากเทคโนโลยี ESP แล้ว ฮิตาชิ ได้ใช้เทคโนโลยีป้องกันการกระแทกที่หลากหลายเพื่อป้องกันอุปกรณ์ฮาร์ดไดรฟ์จากการสูญหายของข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวฮาร์ดไดรฟ์ Mikey

• Snubbers: กรอบกันกระแทกที่มุมนี้จะแยกอุปกรณ์ฮาร์ดไดรฟ์จากส่วนประกอบของอุปกรณ์แวดล้อม ทำให้ลดการกระแทกที่จะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไดรฟ์ได้มากถึงร้อยละ 50 ทำให้การต้านทานการกระแทกแล้วหยุดการปฏิบัติการทำงานได้ผลดีขึ้นเป็นสองเท่า

• Head Load/Unload: เป็นเทคโนโลยีที่ฮิตาชิได้พัฒนาขึ้นและจดสิทธิบัตรไว้ ซึ่งปัจจุบันนี้ใช้กันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม การเคลื่อนย้ายหัวอ่าน/เขียนให้ออกจากผิวดิสก์ในขณะที่ไม่ได้ทำงานเพื่อลดการสัมผัสหัวอ่าน/ดิสก์โดยบังเอิญ ใช้ร่วมกับ Drop Sensor เพื่อเสริมประสิทธิภาพของเทคโนโลยี ESP

• Servo: ชุดของเทคโนโลยีซึ่งเป็นสิทธิบัตรของฮิตาชิ ในฐานะ True Track ใช้ระบบควบคุมดิจิตอลแบบวงกลมเพื่อรักษาความเที่ยงตรงในตำแหน่งร่องของหัวอ่าน/เขียนแม้จะอยู่ภายใต้สภาวะที่มวลอากาศต่ำ

• Femto Slider: เป็นการลดขนาดของสไลเดอร์ซึ่งเป็นปีกขนาดเล็กที่รองรับหัวอ่าน/เขียนเหนือผิวของดิสก์ลง 30% เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันความเสียหายอันเกิดจากการกระแทกมากกว่าเทคโนโลยีสไลเดอร์รุ่นก่อนประมาณ 25%

จะเห็นได้ว่า ในส่วนของบริษัทผู้ผลิตนั้น นอกจากจะต้องคำนึงถึงความต้องการใช้งานขั้นพื้นฐานของผู้บริโภคแล้ว ปัจจัยและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่จะมารองรับให้อุปกรณ์เหล่านั้นมีประสิทธิภาพการใช้งานที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ก็มีส่วนสำคัญเช่นกัน ที่จะต้องถูก
คิดค้นขึ้นมา ซึ่งผลดีที่ได้รับตามนั้นก็คงเป็นใครไปไม่ได้ นอกจากผู้บริโภคนั่นเองครับ
 

ข้อมูลอ้างอิง


• 
www.hitachight.com เว็บไซต์รายละเอียดเกี่ยวกับบริษัท ฮิตาชิ จีเอสที
• Dr.William F.Heybruck, Drop Proofing a Hard Disk Drive