ذخیره سازیسخت افزارسخت افزار کامپیوترمیم تک 3

هارد دیسک یا دیسک سخت چیست و چگونه کار می کند؟

هارد دیسک یا دیسک سخت چیست و چگونه کار می کند؟

اگر بخواهیم تعدادی از فضاهای ذخیره سازی اطلاعات و داده ها را  نام ببریم، می توان به فلاپی دیسک ها، DVD، فلش ها و هارد دیسک ها اشاره کرد.

ما در این مقاله قصد داریم در مورد هارد دیسک ( دیسک سخت ) یا Hard Disk ، نحوه کار آن و انواع مدل های مختلف آن بپردازیم؛ زیرا امروزه هارد دیسک ها یکی از متداول ترین و پرکاربردترین فضاهای ذخیره سازی هستند و مانند فلاپی ها و یا DVD ها منسوخ نشده اند و همچنان در زمره ی پرکاربرد ترین وسایل برای ذخیره سازی اطلاعات قرار دارند.

تعریف هارد دیسک یا Hard Disk :

هارد ها از جمله قطعه های سخت افزاری کامپیوتر ها و لپ تاپ ها هستند که برای ذخیره سازی اطلاعاتی مانند عکس،فیلم و برنامه های نصب شده بر روی کامپیوتر استفاده می شوند. البته علاوه بر این موارد، اطلاعات مهم تری که مربوط به راه اندازی سیستم است نیز بر روی هارد ها ذخیره می شوند. در سال های گذشته درباره ی هاردها مانند هر قطعه و بخشی از کامپیوتر، پیشرفت محسوسی را شاهد بوده ایم. این پیشرفت ها در بخش های مختلفی از هاردها همچون فضای ذخیره سازی هارد، سرعت هارد ها، اینترفیس ها و بافر صورت گرفته اند.

 

 

 

 

اجزای هارد دیسک :

Hard disk برای ذخیره و خواندن اطلاعات از قطعات و اجزا مختلفی استفاده می کنند که عبارتند از:

Actuator (1 یا کنترل کننده ی مرکزی

همانطور که از اسم آن مشخص است، با تمام قسمت های هارد مرتبط است و به نوعی این قسمت، مغز Hard disk است. وظیفه ی دیگر آن کنترل بازوی مکانیکی (Head Arm) است؛ دلیل انجام این کار، دسترسی پیدا کردن به همه ی Platter هاست. این قسمت از هارد، با دقت بسیار بالا عمل می کند.

Head Arm (2 یا بازوی مکانیکی

وظیفه این قسمت، رساندن Head ها به نقطه مورد نظرشان است. این قطعه می تواند یک Head را از مرکزی ترین نقطه ی Platter تا کناری ترین نقطه ی آن هدایت کند. در hard disk برای هر Platter از دو Head Arm و سر Head استفاده می شود.

Read/Write Head (head) (3 یا سر خواندن و نوشتن

با استفاده از Head Arm که در بالا ذکر شد، حرکت کرده و جابه جا می شود.

این قسمت چه برای خواندن داده ها و چه برای نوشتن آن ها و همچنین ذخیره در قسمت های بسیار ریز در Platter ها از صفر و یک به صورت باینری استفاده می کند؛ به این صورت که وقتی Head می خواهد چیزی را ذخیره کند و یا به عبارتی دیگر، وظیفه ذخیره داده ها را بر عهده بگیرد، مقادیر مغناطیسی صفر و یک را در Platter قرار می دهد؛ اما وقتی وظیفه خواندن داده ها را دارد، کاملا بر عکس حالت قبل رخ می دهد. مقادیری که در هریک از بخش هایی که توسط Actuator مشخص می شود، طبق آن قطب مغناطیسی شناخته شده و صفر و یک معادلش را تحویل می دهد.

جالب است بدانید که Head ها تنها 1 سانتی متر با Platter های درون hard disk فاصله دارند.

 

 

 

Platter (4 یا دیسک

Platter ها داده ها را به صورت صفر و یک در قسمت های بسیار ریزی نگه می دارند که به این قسمت های بسیار ریز سکتور (Sector) می گویند. هر سکتور ظرفیت 1 بیت ذخیره داده را دارد. در هر 2/5 سانتی متر از هر Platter ، حدود 30000 سکتور برای ذخیره ی اطلاعات و داده ها وجود دارد. لازم به ذکر است که در هر هارد، معمولا بیشتر از یک Platter استفاده می شود. Platter ها به صورت صفحات شیشه ای و یا سرامیکی بوده و مغناطیسی نمی باشند.

Spindle (5 یا موتور چرخان دیسک ها

این قسمت وظیفه ی نسبتا ساده ای را برعهده دارد و آن هم تنها چرخاندن Platter ها است تا Head ها بتوانند داده ها را بر روی سکتور های مختلف بخوانند یا بنویسند. قسمت Spindle در هاردهای اکسرنال و کم مصرف می تواند تا 4200 دور بچرخد و البته در هارد های دیگر قابلیت این را دارد تا 15000 دور در دقیقه (RPM) بچرخد.

 

 

 

 

 

مکانیزم هارد دیسک :

همان طور که گفته شد، هارد ها دارای تعداد بسیار زیادی سکتور هستند که داده ها را به صورت صفر و یک بر روی خود قرار می دهند.

زمانی که شما یا سیستم نیاز به ذخیره ی اطلاعات دارید و یا سیستم قصد خواندن اطلاعاتی را دارد، باید تعیین شود که اطلاعات مورد نظر در کدام سکتور ها ذخیره شده اند و یا در کدام سکتور ها می توان آنها را ذخیره کرد؛ این کار بر عهده (disk controller کنترل کننده دیسک) می باشد. Disk controller دستورالعمل ها را برای ارسال و یا دریافت داده ها از Hard disk دریافت می کند و طبق دستورات، مکان مورد نظر را چه برای خواندن و چه برای نوشتن داده ها شناسایی می کند و آن دستورات را برای Actuator ارسال می کند. و این جا زمانی است تا Actuator وظیفه خود را، که همان به حرکت درآوردن Head Arm است، انجام دهد. Actuator ها،  Head Arm را به قسمت های مختلف Platter ها برای خواندن و یا نوشتن اطلاعات هدایت می کنند.

شایان ذکر است که یک داده ممکن است بر روی قسمت های مختلف Platter ذخیره شود؛ به عنوان مثال یک داده 4 مگابایتی در سکتور های پشت سرهم ذخیره نمی شود و ممکن است در سکتور های مختلف و در مکان های مختلف Platter ذخیره شود. در این جا نوبت به Head می رسد که وظیفه دارد بر طبق دستورات مورد نظ، مبنی بر خواندن و یا نوشتن یک داده، کار خود را بر روی سکتور شروع کند.

 

تفاوت نوشتن و خواندن در هارد دیسک :

همان طور که می دانید وظیفه هارد دیسک در عین خواندن اطلاعات، نوشتن آن نیز هست ولی انجام این دو کار در هارد کمی باهم تفاوت دارد. اگر بخواهیم چیزی را در هارد بخوانیم باید Head، که وظیفه خواندن داده ها را به صورت صفر و یک را دارد، بر روی Platter ها اطلاعات را بخواند و به Actuator ارسال کند؛ و در پایان Actuator، داده ها را به دیسک کنترل ارسال کند تا مورد پردازش قرار بگیرند.

اما اگر وظیفه هارد نوشتن اطلاعات باشد، شکل کار متفاوت است؛ در اینجا Actuator وظیفه دارد تا داده ها را به صورت جداگانه و یکی یکی به Head بفرستد تا Head، داده ها را به صورت صفر و یک بر روی سکتورهای موجود در Platter ذخیره کند. ذخیره کردن داده ها به این صورت است که Head برای نوشتن داده ها، مکان های موجود (سکتور) روی Platter را بر طبق دستور صفر و یک بودن تغییر قطب می دهد؛ به عنوان مثال قطب N را بالا و برعکس علامت گذاری می کند و این عمل برای خواندن به این صورت است که قطب های مغناطیسی را، که N یا S هستند، از هریک از مکانهای ذخیره شده ی داده می شناسد و سپس معادل صفر و یک آن ها را بر می گرداند.

در پایان بهتر است بدانید قسمت های داخلی هارد ها کاملا مهر و موم شده اند تا گرد و غباری وارد آن ها نشو ؛ زیرا باعث اختلال کار قطعات هارد می شود، البته در داخل هارد یک فیلترینگ برای خارج کردن گرد و خاک نیز وجود دارد.

 

 

در مقاله بعدی با انواع هارد دیسک های Western Digital آشنا می شویم.

موفق باشید.

ارسال پاسخ