همه چیز درباره هارد دیسک‌ها

همانطور که می دانیم یکی از اجزای بسیار مهم سیستم کامپیوتری و یکی از سخت افزار های مهم و زیر بنایی کامپیوتر ها هارد دیسک است .زیرا تمام عملیات شما بر روی هارد انجام شده زیرا عملیات بر روی داده ها اعمال شده و داده ها و همچنین نتایج عملیات بر روی هارد دیسک ذخیره می شوند. در نتیجه اولین قطعه مهم بعد از CPU یا همان پردازنده هارد دیسک می باشد.البته نوع هارد دیسکی که هر کار بر انتخاب می کند به کاری که او از هارد دیسک خود انتظار دارد بر می گردد .که از بحث این مقاله خارج است و در آینده به بیان آن خواهیم پرداخت .

در این مقاله به تشریح موارد زیر می پردازیم:

تاریخچه هارد دیسک ها
تشریح ساختمان هارد دیسک
نحوه ذخیره سازی داده ها در هارد دیسک
جایگاه های هارد دیسک
هارد دیسک های حالت جامد چیست؟
خصوصیات هارد دیسک های حالت جامد SSD

تاریخچه هارد دیسک ها
در حدود بیش از نیم قرن پیش ، حدود ۶۰ سال یش یعنی در سال ۱۹۵۰ اولین هارد دیسک اختراع شد که ظرفیتی حدود چندین مگابایت داشت و اندازه آن حدود هشت و نیم سانتی متر بود.در ابتدا به این هارد دیسک ها ،دیسک ثابت می گفتند و برای اینکه این هارد دیسک ها با فلاپی ها اشتباه نشوند بعدها آن را دیسک سخت نامیدند.همانطور که می دانیم به فلاپی ها دیسک نرم و به هارد دیسک ها دیسک سخت می گویند.نحوه کار کردن هارد دیسک ها البته با در نظر گرفتن عملیات ذخیره و بازیابی تقریبا شبیه عملکرد نوار های مغناطیسی هستند.از این رو می توان به راحتی اطلاعاتی را برروی هارد دیسک نوشت و پاک کرد .از دیگر شباهت های هارد دیسک با نوار مغناطیسی این است که اطلاعات به مدت طولانی بر روی هارد دیسک ونوار مغناطیسی بدون تغییر خواهند ماند.
البته هارد دیسک با نوار مغناطیسی از جهاتی متفاوت است که به طور خلاصه به بیان آن ها می پردازیم:
1. در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی یک دیسک شیشه ای یا آلومینیومی اشباح شده قرار می گیرد و در ادامه سطح آن به خوبی صیقل داده می شود.اما در نوار مغناطیسی لایه مغناطیسی بر روی یک نوار پلاستیکی نازک توزیع می شود .
2. در نوار کاست برای استفاده از هر کدام از آیتم های ذخیره شده بر روی مغناطیسی می بایست که سطح مغناطیسی را ه صورت ترتیبی طی کنیم (با سرعت زیاد) تا به مورد مورد نظر برسیم.اما در هارد دیسک می توان به سرعت در هر نقطه مورد نظر مستقر شد و عمل خواندن یا نوشتن را انجام داد .
3. در یک نوار کاست هد مربوط به خواندن و نوشتن می بایست سطح نوار را مستقیما لمس کند و با آن در تماس باشد.اما در هارد دیسک این کار صورت نمی گیرد.
4. نوار مغناطیسی در نوار کاست در هر ثانیه چیزی حدود هشت و نیم سانتی متر جابه جا می شود اما در هارد دیسک گرداننده هارد در هر ثانیه می تواند هد مربوط به هارد را حدود ۳۰۰۰اینچ به چرخش در آورد .چیزی حدود ۱۵۰۰ برابر نوار کاست.!!
5. در هارد دیسک اطلاعات می توانند به صورت فایل هایی منظم ذخیره شوند و هارد دیسک قابلیت ذخیره حجم بالایی از اطلاعات را دارد و در زمان ذخیره و بازیابی به سرعت و در کمترین زمان ممکن اطلاعات مورد نیاز شما را یافته و به شما می دهد.

تشریح ساختمان هارد دیسک

برای اینکه از ساختمانی درونی هارد اطلاعاتی بدست بیاوریم باید یک هارد را کالبد شکافی و با تفکیک اجزای آن بر اجزای داخلی هارد دیسک اشراف یابیم
1. یک پوسته (قاب ) آلومینیومی که کنترل کننده هارد دیسک در آن قرار دارد اولین چیزی است که نمای ظاهری هارد دیسک را تشکیل می دهد.
2. کنترب کننده مذکور عملیات اصلی هارد از جمله ، خواندن ،نوشتن و موتوری که باعث چرخش صفحات هارد دیسک ها می شوند را کنترل می کنند.
3. در نزدیکی کنترل کننده ها کانکتور های مربوط به موتوری که باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارند.
4. platters : این صفحات می توانند با سرعتی در حدود ۳۶۰۰ تا ۷۲۰۰ دور در دقیقه بچرخند.
5. بازو : بازوئی که هد خواندن و نوشتن را نگه میدارد و با سرعتی در حدود ۵۰ بار در ثانیه قادر به حرکت در روی هریک از صفحات است .

نحوه ذخیره سازی داده ها در هارد دیسک
اطلاعات بر روی هارد دیسک در مجموعه هایی به نام سکتور وشیار ها ذخیره می شوند.شیارها دوایر متحد المرکزی است که در هر کدام از آن ها تعدادی سکتور با ظرفیت بین ۲۵۶ یا ۵۱۲ باید وجود دارد.به چند سکتور به طور پیوسته کلاستر می گویند .
دو عملیات که بر روی ارد ها اعمال می شود عبارتند از :
1. low level format
2. high level format

زمانی که عملیات low level format بر روی هارد دیسک صورت می گیرد ، در هارد دیسک شیار ها و سکتور ها تشکیل می شوند اما در عملیات high level format باتوجه به نوع سیستم عامل و سیاست های راه بردی مربوطه در هارد دیسک ساختار هایی با عنوان جدول اختصاصی فایل ها ، جدول آدرس دهی فایل ها و …ایجاد می شوند.

جایگاه های هارد دیسک

با توجه به اینکه روز به روز بر پیشرفت تولید هارد دیسک ها افزوده می شود به طور عملی در فاصله زمانی هر دوازده ماه تا هجده ماه ظرفیت هارد دیسک ها دو برابر می شود.در حالحاضر بر روی کامپیوتر های رو میزی هارد هایی با ظرفیت ۲۵۰ گیگا بایت نصب و استفاده می شود .

هارد دیسک های حالت جامد چیست؟
شرکت سامسونگ اقدام به طراحی و ساخت سری جدیدی از رسانه ها تحت عنوان flash نمود که جایگزین هارد های قدیمی تر شد و هارد دیسک های جدید که (solid state disk) نام دارند که به طور خلاصه تحت عنوان ssd بیان می شوند. به این گونه هارد ها هارد های حالت جامد گفته می شود زیرا در آن هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد .هارد دیسک های معمولی شامل چندین دیسک گردان و هد متحرکند که در هارد دیسک های حالت جامد این خصوصیات وجود ندارند.و به جای آنها از حافظه های فلاش و حافظه های SDRAM استفاده می شود .

خصوصیات هارد دیسک های حالت جامد SSD :

۱. هارد دیسک های SSD به دلیل نداشتن قطعات متحرک زمان تأخیر کمتری نسبت به هارد های متحرک معمولی دارند.
2. از لحاظ مصرف انرژی و تولید حرارت در کامپیوتر ها قابل ذکر است که هارد های جامد یا SSD انرژی کمتری استفاده می کنند و به مراتب حرارت کمتری تولید می کنند که با توجه به شرایط ذکر شده استفاده از این نوع هارد ها در کامپیوتر های لپ تاپ بسیار ایده آل و مقرون به صرفه است.
3. هارد دیسک های جامد از نظر قیمت در مقایسه با هارد دیسک های معمولی قیمت قابل توجهی در ابتدای عرضه خواهند داشت.

در مقالات بعدی به بیان خصوصیات هارد دیسک های مناسب و همچنین راهنمایی هایی برای انتخاب هارد دیسک و تشریح انواع هارد دیسک ها و برشمردن مزیت های آن ها خواهیم پرداخت.