هارد دیسک چگونه کار می کند؟

بـه سـایـت هـوشـیـار خـوش آمــدید

بـه سـایـت خـودتـان خـوش آمــدید

هارد دیسک از چه اجزایی تشکیل شده و چگونه کار می کند؟

در این مطلب(هارد دیسک چگونه کار می کند؟) با ما همراه باشید تا با اجزای داخلی هارددیسک ها و نحوه عملکرد آن ها آشنا شویم.

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 است. مغناطیس 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.

سیستم عامل (ویندوز) ، نرم‌ افزارها و همه‌ی فایل‌ها، روی هارد قرار می‌گیرند تا شما بتوانید بصورت واقعی از کامپیوتر استفاده‌های مختلف بکنید.

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 .

هارد اصلی و داخل قاب اکثر هارد های اکسترنال موجود در بازار معمولا با برندهای غیر از آنهایی که گفته شد بفروش میرسد. یعنی مثلا اگر هارد اکسترنال اِی دیتا یا سلیکون پاور را باز کنید و باکس(قاب بیرونی) آن را بردارید، ممکنه هارد توشیبا یا سامسونگ را ببینید. و در مقاله قبل که به معرفی بهترین مدل های هارد دیسک پرداخته بودیم، ذکر کردیم که از خرید هارداکسترنال های ضدضربه و برندهایی مثل اِی دیتا، سلیکون پاور، اپیسر و.. به جد خودداری نمایید. به همین دلیل که این شرکت ها صرفا قاب ساز هستند و از هاردهای شرکت های نه چندان معتبر در درون باکس های هارد در قالب ضدضربه استفاده می کنند.

آشنایی بیشتر با اجزا تشکیل دهنده هارد دیسک :

برد الکترونیکی هارد دیسک چیست ؟

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 چیست ؟

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.

هارد دیسک چگونه کار می‌کند؟

به طور کلی، 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 مادربورد و کابل رابط به برد هارد و سپس به هد فرستاده شده و با استفاده از تکنولوژی مغناطیسی بروی سطح دیسک نوشته می شود.

دستورها همراه با داده‌های ارسالی یا دریافتی از هارد دیسک، توسط Disk Controller (کنترل کننده دیسک) تفسیر می‌شوند. تفسیر کردن به این معناست که هارد دیسک می‌فهمد که طبق دستور داده شده، مکان داده مورد نظر در کجا قرار داشته و طبق آن عمل خواندن یا نوشتن شروع می‌شود. زمانی که سیستم عامل یا یکی از قطعات سخت افزاری نیاز به ذخیره کردن داده یا دریافت آن داده‌ها را دارند، دیسک کنترلر وارد عمل می‌شود و دستور مورد نظر را برای Actuator ارسال می‌کند.

حال قسمت Actuator وظیفه دارد تا Head Arm (بازوی مکانیکی Head) را به قسمت‌های مختلف Platter هدایت کند. چون امکان دارد داده‌های یک فایل در مکان‌های مختلفی بر روی Platter ها ذخیره شود، بنابراین Head Arm ممکن است بین قسمت‌های مختلف پلاتر جا به جا شود. حال قسمت Head وظیفه دارد تا با توجه به دستور داده شده (خواندن یا نوشتن داده) کار خود را بر روی سکتور فیزیکی مورد نظر انجام دهد.

درصورتی که دیسک کنترلر دستور خواندن نوشته را داده باشد، در این صورت Head وظیفه دارد تا داده‌های مغناطیسی صفر و یک را بر روی قسمت‌های مختلف Platter بخواند و آن را به Actuator بفرستد. خواندن به این صورت است که قطب‌های مغناطیسی (N یا S) هر یک از مکان‌های داده را حس کرده سپس معادل صفر یا یک آن را برمی‌گرداند. سپس Actuator داده‌های خوانده شده را به دیسک کنترلر باز می‌گرداند تا مورد پردازش قرار گیرد.

اما اگر دیسک کنترلر داده‌ای را برای ذخیره کردن به هارد دیسک بفرستد، در این صورت Actuator وظیفه دارد داده‌ها را تک به تک به Head ارسال کند تا قسمت Head این داده‌ها را به صورت صفر و یک در فضا های ذخیره سازی Platter ذخیره کند. ذخیره به این صورت است که هد نوشتن، مکان‌های داده موجود روی پلاتر را طبق دستور صفر یا یک بودن، تغییر قطب می‌دهد. مثلاً قطب N را به بالا یا برعکس نشانه گذاری می‌کند.

قسمت داخلی هارد دیسک‌ها معمولاً مهر و موم شده هستند تا از ورود گرد و غبار به داخل، و اختلال در کار قطعات جلوگیری شود. همچنین در داخل هارد دیسک‌ها یک فیلترینگ هوا برای فیلتر و خارج کردن گرد و غبار، جاسازی می‌شود.

ظرفیت هارد دیسک‌ها

ظرفیت هارد دیسک به مراتب یکی از فاکتورهای مهم در خرید و تهیه یک هارد اکسترنال یا اینترنال می باشد. اگر هارد دیسک با حجم کم داشته باشید خوب بدیهی است که زودتر پر میشود .ظرفیت هارد های امروزی به مراتب از یواس‌بی فلش‌ها بیشتر بوده و هر روز به ظرفیت آن‌ها افزوده می‌شود . به عنوان مثال امروزه ظرفیت متوسط هاردها در حدود ۸ ترابایت است. بیشترین ظرفیت یک هارد درایو 12 ترابایت مربوط به BarraCuda Pro می‌باشد که شرکت سیگیت از آن رونمایی کرده است.

هنگام تهیه یک هارد دیسک حتما نیازها و حجم فایلهایی که ممکن است روی آن ذخیره کنید را مد نظر داشته باشید و نسبت به آنها خرید کنید تا بهترین انتخاب را کرده باشید.

انواع هارد دیسک

هارد دیسک هم مثل خیلی از چیزهای دیگر انواع و اقسام مختلفی دارد .هاردها معمولا به دو دسته اینترنال، اکسترنال تقسیم میشوند. امروزه به دلیل استفاده کمتر از کامپیوترهای PC ، هارد های اکسترنال طرفدار بیشتری دارند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته شاید بتوان از USB FALSH ها به عنوان یک نوع هارد درایو نام برد.

هاردهای اینترنال از طریق پورتهای SATA , IDE , SAS , SCSI و هاردهای اکسترنال معمولا به صورت USB ، eSATA یا وایرلس قابل اتصال به کامپیوتر هستند.

حافظه های SSD با اینکه به عنوان دستگاه ذخیره اطلاعات در کامپیوتر استفاده میشوند اما هارد دیسک یا همان دیسک سخت حساب نمیشوند.

هاردها از هر نوع و برندی که باشند معمولا دچار ایراداتی می‌شوند که ممکن است برای شما دردسرسازی کنند .پس بهتر است نکاتی که در نگهداری هارد دیسک مهم هستند را رعایت کنید.

اگر هنوز جواب سوال هارد چیست و چه کاری در کامپیوتر انجام میدهد را نگرفته اید در ادامه به برخی سوالات ارسال شده جواب دادیم :

هارد دیسک چگونه به سیستم وصل میشود ؟

هارد های اینترنال از طریق کابل های دیتا (IDE , SATA , SCSI , SAS) به روی مادبرد و یک پورت برق از پاور وصل میشوند و هاردهای اکسترنال هم از طریق پورت USB به کامپیوتر یا دستگاه های دیگر قابل اتصال هستند.