هارد دیسک یا دیسک سخت چیست؟ و چگونه کار میکند؟
هارد دیسک یکی از قطعات اصلی و معمولا بزرگترین سخت افزار ذخیره سازی اطلاعات هر کامپیوتری می‌باشد که از یک یا چند صفحه شبیه سی دی که سطح آنها با مواد مغاطیسی مثل کبالت پوشش داده شده و به آنها پلاتر می‌گویند تشکیل شده. نیرو مغناطیسی این امکان را به هارد می‌دهد تا داده‌ها را به راحتی روی سطح پلاتر نوشته و پاک کند. این قطعه‌ی سخت‌افزاری علاوه‌بر صفحه‌های مذکور حاوی هدهای خواندن/نوشتن و موتوری است که در محفظه‌ای جای داده شده تا از آلودگی‌های خارجی در امان باشد.
در این مطلب سعی می‌کنیم در حد امکان شما را با هارد دیسک و نحوه عملکرد آن بیشتر آشنا کنیم . در ادامه همراه پورتال جامع مهندسین ایران باشید.
هارد دیسک چیست ؟
هارد دیسک یک قطعه سخت افزاری پرکاربرد در کامپیوتر، موبایل ، تبلت و… است که برای ذخیره کردن محتوای دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد. بیشتر ما را با کامپیوتر می شناسیم؛ اما امروزه به دلیل پیشرفتی که در تکنولوژی ساخت هارد ها اتفاق افتاده است ما شاهد استفاده از هارد ها درگوشی های موبایل و سایر تکنولوژی های جدید به شکل های مختلف هستیم. هاردهای کامپیوتر در دو نوع هاردهای داخلی و هاردهای خارجی وجود دارند که به ترتیب به آنها هارد های اینترنال و اکسترنال نیز گفته می شود. استفاده از هاردهای اکسترنال برای افزایش فضای ذخیره سازی کامپیوترها بسیار رایج است.
هاردهای اکسترنال می توانند تا بیش از ۲۰ ترابایت هم حجم داشته باشند. تقریبا بیش از یک میلیون برابر ظرفیت اولین هاردی که در سال ۱۹۵۶ ساخته شد. اکنون با ظهور هاردهای جامد و هیبریدی انتخاب اینکه کدام هارد مناسب کامپیوتر شما است کمی دشوار شده است. در ادامه قصد داریم با انواع هارد ها و مزایا و معایبی که دارند آشنا شده و نحوه کارکرد هر کدام از آن ها را بدانیم.
انواع هارد دیسک کدامند؟
با توجه به نوع رایانه ای که استفاده می کنید انواع مختلفی از هارد دیسک ها وجود دارند. اصلی ترین ویژگی هایی که هارد ها را از یکدیگر متمایز می کند شامل خصوصیات فنی و فیزیکی هاردها ، سرعت انتقال و ذخیره اطلاعات و همچنین میزان فضا و ظرفیتی که برای شما به ارمغان می آورند است. انواع دیسک سخت PATA ، SATA ، SCSI و SSD وجود دارند که از دو نوع آخر بیشتر در رایانه های امروزی استفاده می شود.
به طور کلی می توان هارد ها را در دو دسته بندی دیسک سخت (HDD) و درایوهای حالت جامد (SSD) جای داد. شاید بارها شنیده باشید که هارد های ssd را درایو سخت نیز بگویند اما باید بگوییم که اینگونه نیست، بلکه تفاوت های زیادی بین این دو وجود دارد.
کلمه HDD به چه معناست؟
کلمه HDD مخفف عبارت Hard Disk Drive به معنای “دیسک درایو سخت” است. دیسک درایو سخت با نام‌های زیر نیز شناخته میشود:
- Hard Drive (درایو سخت)
- Hard Disk (HD) (دیسک سخت)
- Disk Drive (درایو دیسک)
- Disk File (دیسک فایل‌ها)
- Direct Access Storage Device (DASD) (فضای ذخیره سازی با دسترسی مستقیم)
- Fixed Disk (دیسک ثابت)
- Hard (هارد)
هارد دیسک چه وظیفه‌ای دارد؟
دیسک سخت یک وظیفه دارد و آن حفظ دائمی داده‌ها است. هر داده دیجیتالی و اطلاعاتی که برای ذخیره سازی به هارد دیسک ارسال میشود، تا زمانی که حذف نشود بر روی سکتورها، در مکان خود باقی خواهد ماند. البته ممکن است شرایط محیطی نیز در از بین درفتن این داده‌ها اثر بگذارد.
قطعات مکانیکی Hard Disk
به پوشش بیرونی هارد محفظه گفته میشود. این پوشش برای نصب هارد در سیستم فراهم شده است و از سایر قطعات هارددیسک مانند اسپیندل موتور، بازوی محرک هد، قطعات الکترونیکی و غیره حمایت میکند. محفظه شامل دو بخش اصلی است (پوشش بالایی و بیس پلات). تمام قطعات روی بیس پلات مونتاژ می‌شوند. بعد محفظه با استفاده از واشر‌های نصب شده قسمت بالایی را می‌پوشاند. محیط داخل محفظه باید تمیز باشد. هر ذره در رابط هد دیسک می‌تواند باعث ایجاد خراش و در نتیجه از بین رفتن اطلاعات شود. به همین دلیل است که مراکز بازیابی اطلاعات (مانند هارد ریکاوری) از اتاق‌تمیز یا کلین‌روم استفاده می‌کنند.
قطعات الکترونیکی هارد
قطعات اکترونیکی هارد دیسک را می‌توان به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:
- قطعات الکترونیکی برای خواندن و نوشتن که به عنوان قطعات الکترونیکی کانال شناخته می‌شوند.
- قطعات الکترونیکی برای چرخش دیسک و قرار گرفتن هد خواندن و نوشتن که به عنوان کانال servo شناخته می‌شوند.
- قطعات الکترونیکی برای کنترل عملیات مختلف (مانند خواندن داده، نوشتن داده و غیره) دیسک یا کنترلر دیسک
- قطعات الکترونیکی برای ارتباط با سیستم میزبان
- رم، رام و غیره
بسیاری از این قطعات عملکردی غالبا در یک تراشه واحد (ASIC) ترکیب می‌شوند. در نتیجه ما بسیاری از ICها را در PCBها یا مدارهای چاپی هارد دیسک نمی‌بینیم.
نحوه کار تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک
همان طور که گفیتم هارد دیسک از یک سری دیسک روی هم قرار گرفته ساخته شده است که سطح این دیسک‌ها با مواد مغناطیسی پوشانده شده‌اند. هارد با تحت میدان قرار دادن این مواد مغناطیسی اطلاعات را ذخیره میکند. این اطلاعات با چرخش صفحات نوشته می‌شوند و این کار توسط همان هد خواندن و نوشتن انجام میشود. به ازای هر دیسک یک هد وجود دارد که همه آنها روی یک بازوی مشترک قرار گرفته‌اند.
همان طور که صفحات به شکل دورانی می‌چرخند بازوی محرک هدها را روی یک مسیر منحنی به حرکت در می‌آورد با این کار هر هد می‌تواند به تمام سطح صفحه در حال چرخش دسترسی پیدا کند. هد نوشتن در نزدیکی محدوده‌های مغناطیسی یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد میکند و آن را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. هد خواندن و نوشتن روی یک بالشتک هوا که دارای ضخامت چند نانومتری است قرار دارد و این فاصله باعث میشود که دیسک در برابر گرد و غبار، ذرات دود، مو و غیره مقاوم باشد.
هارد دیسک یا دیسک سخت چیست و چگونه کار میکند؟
زمانی که شما اطلاعاتی را می‌خواهید روی هارد ذخیره کنید مثل نصب ویندوز ، ضبط فیلم ، کپی کردن اطلاعات و… ، در واقع دستور باینری را صادر می‌کنید. این دستورهای کدی باینری از طریق مدارهای موجود به CPU و رم فرستاده میشود و بعد از آن از طریق مادربرد و کابل رابط به برد هارد و سپس به هد فرستاده شده و با استفاده از تکنولوژی مغناطیسی بروی سطح دیسک نوشته میشود.
محبوب ترین برندها و مدل های هارد دیسک
برخی از اصلی ترین و محبوب ترین تولید کنندگان هارد دیسک در جهان به ترتیب عبارتند از وسترن دیجیتال ، سیگیت ، توشیبا و هیتاچی .
شما معمولا میتوانید یکی از این برندها را از فروشگاههای قطعات کامپیوتری و یا از سایتهای فروش آنلاین خریداری کنید .
هارد اصلی و داخل قاب اکثر هارد های اکسترنال موجود در بازار که با برندهای غیر از اینهایی که گفته شد بفروش میرسد یکی از این ۴ برندی است که قبلا ذکر کردیم. یعنی مثلا هارد ADATA قابش به این نام است و بفروش میرسد اگر داخل قاب را باز کنید ممکنه هارد توشیبا را ببینید.
آشنایی بیشتر با اجزا تشکیل دهنده هارد دیسک
برد الکترونیکی هارد دیسک
هارد دیسک در واقع یک جعبه آلومینیومی مهر و موم شده می‌باشد که برد الکترونیکی کنترل کننده در یک طرف آن ضمیمه شده است . کنترلرهای الکترونیکیِ سیستم خواندن/نوشتن و همچنین موتور که صفحات را می‌چرخاند در روی آن وجود دارند.
این مدارات الکترونیکی یک میدان مغناطیسی بر روی سطح دیسک (برای خواندن) و یک میدان مغناطیسی نیز بر روی بیت‌ها که البته با میدان اولی متفاوت است(برای نوشتن)ایجاد می‌کنند.
مدیا یا همان بدنه هارد دیسک
در قسمت زیرین برد ،اتصالات موتور چرخاننده صفحات قرار دارد و همچنین حفره‌های فیلتر شده (برای جلوگیری از ورود گرد و غبار) برای یکسان کردن فشار هوای بیرون و درون هارد دیسک قرار دارد .
با برداشتن پوشش هارد دیسک قسمت درونی هارد دیسک آشکار میشود که بی‌نهایت ساده ولی بسیار دقیق و مختصر می‌باشد:
دیسک‌ها (Platters): این صفحات معمولاً با سرعت ۳۶۰۰ تا ۷۲۰۰ دور در دقیقه (rpm) در هنگام فعالیت درایو چرخش می‌کنند. این صفحات به شکلی ساخته شده‌اند تا تحمل این چرخش را داشته باشند، همچنین این صفحات بسیار صاف و صیقلی هستند (بطوری که شما در آن میتوانید مثل آیینه تصویر خود را ببنید)
بازوی متحرک (Arm): این قطعه هد خواندن/نوشتن را در بالای صفحات نگهداری میکند و بوسیلۀ دستگاهی که در قسمت گوشۀ بالا قرار دارد کنترل میشود. بازو قادر است هدها را از مرکز تا لبۀ صفحات حرکت دهد. مکانیزم عمل بازو و دستگاه آن بسیار دقیق و سریع می‌باشد. یک بازو در یک هارد دیسک معمولی فاصلۀ بین مرکز تا لبۀ دیسک‌ها را می‌تواند ۵۰ بار در ثانیه طی کند. دیدن این عمل از نزدیک حتماً شما را متحیر خواهد کرد!
صفحات و هدها: برای افزایش مقدار اطلاعاتی که درایو قادر است ذخیره کند اکثر هارد دیسک‌ها دارای سیستم چند دیسکی (Multi Platters) هستند.
بعضی از درایوها از یک کانال مارپیچ صوتی (Voice Coil) استفاده می‌کنند، همان تکنیکی که در بلندگو برای به لرزش درآوردن مخروط بلندگو استفاده شده در اینجا نیز برای حرکت بازوها استفاده میشود.
منبع: iranhard – ruternet
