مقالات

دیسک های سخت (هارد دیسک) چگونه عمل می کنند؟

دیسک های سخت (هارد دیسک) چگونه عمل می کنند؟ [EasyDNNnews:IfExists:GalleryBackLink] View in gallery [EasyDNNnews:EndIf:GalleryBackLink]
تقریباً هر کامپیوتر رومیزی و سرورهایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند دارای یک یا چند درایو دیسک سخت می باشد. هر Main Fram معمولاً به صدها درایو سخت متصل است. شما حتی می توانید دریابید که ابزار VCR و دوربین های ضبط فیلم هم به جای فیلم از درایو دیسک سخت استفاده میکنند. 
میلیاردها دیسک سخت یک کار را خیلی خوب انجام می دهند. آن ها تغییرات اطلاعات دیجیتال را در یک شکل نسبتاً دائمی ذخیره می کنند. دیسک های سخت به کامپیوتر این امکان را می دهد که اطلاعات را هنگامی که برق قطع می شود، ذخیره کند. 
در این مقاله درباره دیسک سخت (هارد) بحث خواهیم کرد بنابراین شما می توانیدببینید که درون آن چیست و همچنین یاد بگیرید که آن ها چگونه گیگا بایت ها اطلاعات را در فایل ها سازماندهی می کنند.



پایه های دیسک سخت

دیسک های سخت در سال 1950 اختراع شدند، آن ها در ابتدا دیسک هایی با قطر20 اینچ بودند که تنها چندمگابایت اطلاعات را در خود ذخیره می کردند. در ابتدای ظهور این دیسک ها Fixed Disc یا Winchester نامیده می شدند (یک نام رمز برای یک محصول رایج IBM ) بعدها این دیسکها به Hard Disk ها (دیسک های سخت) معروف شدند تا از فلاپی دیسک ها متمایز شوند. دیسک های سخت یک Platter سخت دارند که یک ابزار مغناطیسی را به جای پلاستیک انعطاف پذیری که در نوارها و فلاپی ها استفاده می شود، در خود جای داده اند. 
در ساده ترین سطح، یک دیسک سخت چیزی متفاوت از یک نوار کاست نیست. هم دیسک های سخت و هم نوارهای کاست هر دو از روش های ضبط مغناطیسی توصیف شده در مقاله چگونگی عملکرد ضبط کننده های نوار استفاده می کنند. دیسک های سخت و نوارهای کاست همچنین هر دور دارای محل ذخیره مغناطیسی می باشند. ابزار مغناطیسی به راحتی قابل پاک کردن و رایت مجددمی¬باشند و همچنین الگوهای Flux مغناطیسی ذخیره شده بر روی این وسیله را به مدت سالیان متمادی به حافظه می سپارد. 
در بخش بعد، درباره تفاوت های اصلی بین نوارهای کاست و دیسک های بحث خواهیم کرد.



نوار کاست در مقابل دیسک سخت:

بگذارید نگاهی به تفاوت های عمده بین نوارهای کاست و دیسک های سخت بیندازیم : 
•    ماده مغناطیسی ضبط در یک نوار کاست بر روی یک نوار پلاستیکی نازک کشیده شدهاست. در یک دیسک سخت این ماده مغناطیسی به صورت لایه ای بر روی یک آلومینیوم با دقت بالا یا یک دیسک شیشه ای پوشش داده می شود. سپس صفحه فلزی دیسک سخت پولیش داده میشود تا به صیقلی نظیر آینه برسد. 
•    با یک نوار، شما باید از عملکرد جلو رفتن سریع یا معکوس کردن جهت نوار استفاده کنید تا به نقطه خاصی از آهنگ برسید. در صورتیکه در دیسک سخت شما می توانید به صورت تقریباً فوری به هر نقطه ای از سطح دیسک حرکت کنید. 
•    در یک دک نوار کاست هد خواندن/ ضبط به طور مستقیم با نوار در تماس است. در یک دیسک سخت، هد خواندن/ ضبط در اطراف دیسک قرار دارد و هرگز به طور مستقیم با دیسک درتماس نیست. 
نوار در یک دک نوار کاست در اطراف یک هد 2 اینچ (تقریباً 08/5سانتی متر) در هر ثانیه حرکت می کند. یک صفحه فلزی دیسک سخت می¬تواند در زیر هد خودبه اندازه 000/3 اینچ در هر ثانیه بچرخد. (تقریباًmph 171 یا kph 2729)
اطلاعات موجود بر روی دیسک سخت در یک محدوده بسیار کوچک مغناطیسی در مقایسه با نوار کاست ذخیره می شوند.  اندزه این محدوده ها از طریق دقت Platter و سرعت وسیله ممکن می شود. به دلیل این تفاوت ها یک دیسک سخت مدرن قادر به ذخیره یک میزان بسیار بالایی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک می باشد. یک دیسک سخت همچنین می تواند به هر یک از این اطلاعات در بخش ثانیه دستیابی پیدا کند.



ظرفیت و عملکرد :

یک دستگاه رومیزی معمولی دارای یک دیسک سخت با ظرفیتی بین 10 تا 40 گیگا بایت می باشد. اطلاعات در شکل فایل ها بر روی دیسک سخت ذخیره می شوند. یک فایل مجموعه ای از بایت ها میباشد. این بایت ها باید برای حروف فایل متن دارای کدهای ASC II شوند یا بایددستورالعمل برنامه نرم افزاری برای کامپیوتر باشد همچنین می تواند رکورد یک مبنای اطلاعات باشد یا می توانند رنگ های پیکسلی برای یک تصویر GIF باشد. 
فایل بدون توجه به اینکه چه محتوایی دارد، از رشته ای از بایت ها تشکیل شده است. هنگامی که یک برنامه در کامپیوتر در حال اجرا شدن است. ملزم به این می باشد که دیسک سخت بایت های آن را بازیابی کند و آن را یکباره به CPU ارسال کند.




دو روکش برای ارزیابی عملکرد دیسک سخت وجود دارد :

•    نرخ اطلاعات- نرخ اطلاعات تعداد بایت ها در ثانیه می باشد که درایو می تواند به CPU تحویل دهد. سرعت بین 5 و 40 مگا بایت در هر ثانیه معمول می باشد. 
•    زمان جستجو- زمانی بین زمان درخواست CPU برای یک فایل و زمان ارسال اولین بایت از فایل به CPU – زمانی بین 10 تا 20 میلی ثانیه معمول می باشد.  دیگرپارامتر مهم ظرفیت درایو می باشد که تعداد بایت ها در آن نگه داری می شود.



داخل دستگاه : برد الکترونیک

بهترین روش برای آگاهی از چگونگی عملکرد دیسک سخت نگاه کردن به داخل آن می باشد. توجه داشته باشید که باز کردن یک دیسک سخت منجر به خرابی آن می شود، بنابراین این کار چیزی نیست که در خانه بتوانید انجام دهید مگراینکه یک درایو خراب داشته باشید. 

این قطعه، یک جعبه آلومینیومی مهر و موم شده با کنترل کننده الکترونیک که به کنار آن متصل است، می باشد. قطعات الکترونیک مکانیسم خواندن/ نوشتن/ و موتور که صفحه های فلزی را می چرخاند، کنترل می کند. 
قطعات الکترونیک همچنین محدوده های مغنایسی موجود در درایو را به بایت ها ترجمه کنند و خواندن و بایت ها را به محدوده های مغناطیسی برمی گردانند (رایت کردن) قطعا الکترونیک همگی در یک برد کوچک که از بقیه درایو جدا هستند، وجود دارند.



داخل درایو : قسمت تحتانی

در قسمت تحتانی برد، اتصالاتی برای موتوری که صفحه فلزی رامی چرخاند و همچنین حفره های تهویه شده که فشار هوای داخلی و خارجی را متعادل می کند، وجود دارد.



صفحات فلزی- این صفحات با سرعت 7200 یا 3600 دور در هردقیقه به هنگام عملکرد درایو می چرخد. این صفحات فلزی برای بالا بردن مقاومت ساخته شده اند و دارای صیقل آینه ای می باشند. (چنان که شما می توانید چهره نویسنده را درآن ببینید و هیچ راهی برای جلوگیری از انعکاس تصویر در آن وجود ندارد)
اهرم- این قطعه هدهای Write/ Record (خواندن/ رایت کردن) را نگه داشته و از طریق مکانیسم موجود در گوشه سمت چپ بالایی کنترل می شود. این اهرم قادر به حرکت دادن هدها ازمرکز به کناره درایو می باشد. اهرم و مکانیسم حرکت آن بسیار سبک و سریع است. اهرم موجود بر روی یک درایو دیسک سخت معمولی می تواند از مرکز به کناره و بالعکس به اندازه 50 بار در ثانیه حرکت کند.



داخل دستگاه : صفحات فلزی و هدها

به منظور افزایش ظرفیت ذخیره اطلاعات، بیشتر دیسک های سخت چندین صفحه فلزی دارند. این درایو سه صفحه فلزی و 6 هد رایت/ خواندن دارد. 
مکانیسمی که بازوی موجود بر روی یک هارد را حرکت می دهد، باید بسیار سریع و دقیق باشد. این مکانیسم بااستفاده از یک موتور خطی سرعت بالا قابل ساختن می باشد. بسیاری از درایوها ازروش Voice Coil استفاده می کنند. مثل روش مشابهی که برای حرکت بلندگو بر روی استریوی شما استفاده می شود.



ذخیره اطلاعات

اطلاعات بر روی سطح صفحات فلزیبه صورت Sector ها و Track ها ذخیره می شوند. تراک ها دایره های متمرکز میباشند و Sector ها (بخش ها) مخروطی شکل بر روی تراک می باشند. یک تراک معمولی به رنگ زرد نشان داده شده است و یک بخش معمولی به رنگ آبی نشان داده شده است. یک بخش شامل تعداد ثابتی از بایت ها مثلاً 256 یا 512 می باشد. هم در درایو و هم درسطح سیستم عامل بخش ها اغلب به یکدیگر متصل می¬شوند و Clusters (خوشه ها) را بوجودمی آورند. فرآیند فرمت کردن سطح پایین یک درایو تراک ها و بخش ها را بر رویصفحات فلزی بوجود می آورد. نقاط آغاز و پایین هر بخش بر روی صفحه فلزی رایت می شود. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن بلوک های بایت آماده سازی می کند. سپس فرمت کردن سطح بالا ساختارهای ذخیره فایل مثل جدول تخصیص فایل را بر روی بخش ها می نویسد. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن فایل ها آماده می کند.

صدای چرخشیکه از درایو هارد به هنگام بازیابی اطلاعات به گوش می رسد ناشی از چیست ؟

برروی آیکون یک فایل صفحه گسترده دوبار کلیک کنید. این عمل ساده در بسیاری ازکامپیوترها 20 تا30 ثانیه طول می کشد تا کامل شود و در تمام این مدت دیسک سخت حرکتمی کند. لامپ دستیابی دیسک سخت چشمک می زند و در درایو یک صدای وزوز یا نویز شنیده می شود. در صورتیکه مکانیسم درایو صدای بلندی داشته باشد، مطمئن خواهید شد که عملکردی در حال انجام شدن است. 
 بازویی وجود دارد که هدهای خواندن/ نوشتن را نگه می دارد. این بازو می تواندهدها را به تراک در نزدیکی مرکز یا نزدیک کناره دیسک انتقال دهد. یک دیسک سخت معمولی دارای قطری به اندازه 5 اینچ (5/12 سانتی متر) می باشد. بنابراین این بازو می تواند در حدود 2 اینچ در سطح دیسک حرکت کنند. سرعتی که این بازو با آن حرکت می کند، شگفت انگیز است. این بازو بسیار سبک بوده و مکانیسم آن بسیار دقیق می باشدو در صورت لزوم می تواند بر روی سطح دیسک هزار بار در دقیقه حرکت کند. درصورتیکه درباره عملکرد بلندگوها فکر کنید، خواهید فهمید که تفاوت زیادی بین آن و دیسک سخت وجود ندارد. یک بلندگو یک Cone سبک را هزار بار در ثانیه جلو و عقب می بردتا صدا تولید کند. هنگامیکه بازوی دیسک سخت به سرعت جلو و عقب می رود، لرزش هایی رابه وجود می آورد که در نتیجه آن می توانیم صداها را بشنویم.



به چه دلیل وقتی برروی فایل ساده صفحه گسترده کلیک می کنید، هدهای دیسک باید بسیار سریع حرکت کنند؟

سه دلیل برای تمام حرکت ها وجود دارد:

•    برای شروع یک برنامه صفحه گسترده مثل اکسل، دیسک سخت باید برنامه را در راستای یک عدد DLL که آن برنامه را پشتیبانی می کند، بارگذاری نماید. اندازه کل تمام این فایل های متفاوت باید بین 10 تا20 مگابایت باشد. تمام فایل ها در تمام دیسک بخش شده اند. بارگذاری 20مگابایت اطلاعات میزان زیادی زمان می برد و ملزم به آن است که دیسک هزاران بار حرکت کند تا تمام اطلاعات را بازیابی نماید. فایل اطلاعات باید بارگذاریشود. سیستم عامل (OS) باید هد را به سمت دایرکتوری درایو حرکت دهد تا فولدر را پیداکند، اطمینان حاصل نمایدکه نام فایل موجود می باشد و سپس محل فایل را کشف کند. سپس سیستم عامل نیاز به تعداد بسیار زیادی از تراک های پخش شده در تمام درایو برایدسترسی به فایل دارد. 
•    در صورتیکه RAM پر باشد، سیستم عامل در حین بارگذاری باید قسمت هایی از حافظه RAM فیزیکی را برداشته و آن ها را بر روی فایل صفحه بندی دیسک ذخیره کند. 
بنابراین هنگامی که سیستم عامل در حال بارگذاری برنامه صفحه گسترده وتمام DLL ها و فایل اطلاعات می باشد، در آن واحد سعی در رایت میلیون ها بایت ازاطلاعات بر روی فایل صفحه بندی برای ساختن محلی برای برنامه جدید می باشد. 
هددرایو در تمام سطح دیسک حرکت می کند تا این عملکردهای همزمان را انجام دهد. 
درکل کلیک کردن بر روی یک آیکون ساده می تواند به حرکت 40 یا50 مگا بایت اطلاعات بی ندرایو و RAM منجر شود و همچنین سبب تغییر محل هزاران بارۀ هدهای دیسک در یک فرآیندشود. به همین دلیل است که شما صدای چرخش را می شنوید.

 

Print

نوشتن یک نظر

نام:
ایمیل:
نظر:
افزودن نظر

تگ ها

کلمات کلیدی

خانه هارد22 خانه هارد ایران18 بازیابی اطلاعات17 انواع هارد15 جراحی هارد12 بازیابی اطلاعات هارد11 هاردایران11 بازیابی اطلاعات هارد9 مرکز جراحی هارد9 بازیابی هارد9 انواع خرابی در هارد9 بازیابی اطلاعات ارگانها8 بدسکتور هارد8 بازیابی اطلاعات فلش8 بازیابی اطلاعات انواع حافظه8 بازیابی اطلاعات هارد دیسک8 کلینیک هارد8 بازیابی اطلاعات سرور8 RAID8 بازگرداندن اطلاعات هارد7 تعمیرات هارد6 مرکز تعمیرات هارد6 بازیابی اطلاعات هارد کامپیوتر6 بازیابی اطلاعات در سرور6 بازیابی اطلاعات کارت های حافظه6 بازیابی اطلاعات فلش مدیا6 بازیابی اطلاعات حافظه5 بازیابی اطلاعات در هارد کامپیوتر5 بازیابی اطلاعات موبایل5 بازیابی اطلاعات انواع فلش مموری5 ریکاوری5 تعمیرات هارد سرور5 تعمیر فلش مموری4 تعریف هارد دیسک4 تعمیرات هارد دیسک4 بازیابی اطلاعات در تخریب توسط ویروس4 بازیابی اطلاعات انواع هارد سامسونگ4 بازیابی اطلاعات انواع فلش4 تعمیر فلش مدیا4 ديسك4 ریکاوری هارد4 بازیابی اطلاعات حافظه4 بازیابی اطلاعات انواع رم3 ریکاوری انواع فلش3 بازیابی اطلاعات هارد دیسک آسیب دیده3 بازیابی اطلاعات هارد لپ تاپ3 بازیابی دیتای فلش3 تعمیر هارد اکسترنال3 بازیابی اطلاعات انواع هارد وسترن3 ریکاوری مموری3 حافظه رم3 هارد دیسک، بازیابی اطلاعات هارد، تعمیر هارد، ریکاو3 رفع انواع خرابی هارد3 بازیابی اطلاعات انواع هارد سیگیت2 تعمیرات هارد کامپیوتر2 ریکاوری فلش مموری2 ساختار هارد دیسک2 رم2 هارد دیسک2 ذخیره سازی اطلاعات روی دیسک2