هارد دیسک چیست؟ هارد دیسک چیست؟ مشخصات هارد دیسک

یکی از اجزای اصلی هر کامپیوتر یک دیسک مغناطیسی سخت است که به عنوان یک وسیله ذخیره سازی اطلاعات دائمی استفاده می شود.

این دستگاه چندین نام "غیررسمی" دارد: هارد دیسک، هارد دیسک یا پیچ.

چرا به هارد دیسک هارد می گویند؟

در دهه 70 قرن بیستم، هارد دیسک های کامپیوتری در ایالات متحده شروع به نام وینچستر کردند. سپس IBM اولین آنالوگ مدرن را منتشر کرد دیسکهای سخت: دستگاهی متشکل از دو کابینت که داخل آن ها دیسک های مغناطیسی به ظرفیت هر کدام 30 مگابایت وجود داشت.

با کتیبه "30x30" مشخص شد - دقیقاً همان کتیبه روی تفنگ شرکت معروف "وینچستر" وجود داشت. در ابتدا، هارد دیسک ها را به عنوان یک شوخی "هارد دیسک" می نامیدند، اما به زودی این نام به آنها چسبید و تقریباً رسمی شد.

هارد کامپیوتر چگونه کار می کند؟

اصل هارد دیسک کامپیوتر برای چندین دهه بدون تغییر باقی مانده است. البته جزئیات فنی دستخوش تغییرات اساسی شده است، اما ویژگی های اصلی طراحی مانند چهل سال پیش باقی مانده است.

هارد دیسک از چندین دیسک شیشه ای یا آلومینیومی نازک تشکیل شده است که روی سطح آن لایه نازکی از دی اکسید کروم قرار گرفته است. دیسک ها کاملاً به موازات یکدیگر بر روی اسپیندل ثابت شده و با یک محفظه آلومینیومی پوشانده شده اند. علاوه بر این، یک بلوک از سرهای مغناطیسی در داخل کیس وجود دارد.

یک موتور الکتریکی دیسک ها را به حرکت در می آورد و آنها با سرعت ثابت شروع به چرخش می کنند. جریان های هوای حاصله سرها را در فاصله معینی از سطح دیسک ها نگه می دارد، به طوری که هیچ خراش یا خراشیدگی روی آن ایجاد نمی شود.

لایه بالایی هارد دیسک برای نوشتن و خواندن اطلاعات استفاده می شود. این کار توسط هدهای مغناطیسی انجام می شود که روی سطح دیسک ها حرکت می کنند و با استفاده از علامت های خاص روی دیسک موقعیت های مورد نظر را پیدا می کنند.

البته قطر هارد دیسک های مدرن نسبت به مدل های اول کاهش چشمگیری داشته است و ظرفیت اطلاعاتبرعکس صدها هزار برابر افزایش یافته است. با این حال، اولین هارد دیسک ها تقریباً همان طراحی اولیه را داشتند.

نوشتن اطلاعات روی هارد

فرآیند نوشتن و خواندن اطلاعات بر اساس یک کد باینری است: وجود یا عدم وجود یک سیگنال. بلوک اطلاعاتی که به این ترتیب رمزگذاری می شود، به ارتعاش تبدیل می شود جریان الکتریسیته، به بلوک هد مغناطیسی هارد عرضه می شود.


هدها بخش مورد نظر دیسک را پیدا کرده و نوسانات جریان را به نوسان تبدیل می کنند میدان مغناطیسی. در این مورد، مناطق میکروسکوپی روی سطح دیسک ایجاد می شود: برخی مغناطیسی شده اند، برخی دیگر مغناطیسی نیستند. کد باینریبنابراین ضبط ها به هارد دیسک منتقل می شوند.

روند خواندن اطلاعات مشابه به نظر می رسد: یک بلوک از سرهای مغناطیسی از ناحیه مورد نظر دیسک عبور می کند و به دلیل وجود نوسانات در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سطح دیسک، ولتاژ الکتریکی در هدها یا افزایش یا کاهش می یابد.

اطلاعات خوانده شده به جایی می رود که پردازش می شود و روی صفحه نمایش داده می شود. مانیتور متن یا تصویری را به ما نشان می دهد که روی هارد دیسک ذخیره شده است.

فرمت کردن هارد دیسک شما

روند قالب بندی سختدیسک یادآور پاک کردن اطلاعات از روی تابلوی مدرسه است. سرهای مغناطیسی همه چیزهایی را که قبلاً روی دیسک نوشته شده بود کاملاً از بین می برند و سطح آن را برای ضبط های جدید به بخش هایی می شکنند. دیسک‌های کاملاً جدید نیز قالب‌بندی شده‌اند: این برای ساده‌سازی فرآیند نوشتن و خواندن ضروری است.

ارائه اطلاعات روی هارد دیسک

اطلاعات بر روی هارد دیسک نه به صورت تصادفی، بلکه به شکل دایره هایی (تراک) که یکی در داخل دیگری قرار گرفته اند، نوشته می شود. هارد دیسک از چندین دیسک تشکیل شده است و هر هد وظیفه یک طرف یک دیسک را بر عهده دارد، اما همه آنها به طور همزمان به یک عمق حرکت می کنند.

بنابراین، اطلاعات به طور همزمان بر روی چندین دیسک ثبت می شود که مسیرهای آنها یک سطح استوانه ای را تشکیل می دهند. دیسک‌ها به بخش‌هایی تقسیم می‌شوند که یک قطعه قطعه شامل 512 بایت است.

ارائه منطقی اطلاعات با طرح فیزیکی آن متفاوت است. در طول قالب بندی، هارد دیسک به درایوهای به اصطلاح منطقی تقسیم می شود که هر کدام با یک حرف لاتین مشخص می شوند. اندازه هر کدام درایو منطقیبه درخواست صاحب رایانه به طور خودسرانه اختصاص داده شده است.


این ارائه اطلاعات برای راحتی کاربران انتخاب شده است. برای تبدیل مختصات منطقی به مختصات فیزیکی، یک مترجم مخصوص در محفظه هارد دیسک وجود دارد.

هنگامی که کامپیوتر راه اندازی می شود، مجموعه ای از سیستم عامل ها در آن ذخیره می شوند تراشه BIOS، تجهیزات را بررسی می کند. اگر همه چیز خوب باشد، کنترل را به بوت لودر سیستم عامل منتقل می کند. سپس سیستم عامل بارگیری می شود و شما شروع به استفاده از رایانه می کنید. در ضمن سیستم عامل قبل از روشن کردن کامپیوتر کجا ذخیره می شد؟ چگونه مقاله شما که تمام شب را نوشتید، پس از خاموش شدن رایانه شخصی دست نخورده باقی ماند؟ دوباره کجا ذخیره می شود؟

بسیار خوب، من احتمالاً زیاده روی کردم و همه شما به خوبی می دانید که اطلاعات رایانه روی هارد دیسک ذخیره می شود. با این حال، همه نمی دانند که چیست و چگونه کار می کند، و از آنجایی که شما اینجا هستید، نتیجه می گیریم که مایلیم آن را بفهمیم. خوب، بیایید دریابیم!

هارد دیسک چیست

طبق سنت، بیایید نگاهی بیندازیم تعریف سختدیسک در ویکی پدیا:

HDD (پیچ، هارد، دستگاه ذخیره سازی مغناطیسی سختدیسک، HDD، HDD، HMDD) یک دستگاه ذخیره سازی با دسترسی تصادفی بر اساس اصل ضبط مغناطیسی است.

در اکثر رایانه ها و همچنین به عنوان دستگاه های ذخیره سازی متصل جداگانه استفاده می شود نسخه های پشتیبانداده ها، به عنوان ذخیره سازی فایل و غیره

بیایید کمی آن را بفهمیم. من این اصطلاح را دوست دارم " درایو هارد دیسک ". این پنج کلمه ماهیت را می رساند. HDD دستگاهی است که هدف آن مدت زمان طولانیداده های ثبت شده روی آن را ذخیره کنید. اساس هارد دیسک ها دیسک های سخت (آلومینیوم) با روکش مخصوص هستند که اطلاعات با استفاده از هدهای مخصوص روی آن ها ثبت می شود.

من خود روند ضبط را با جزئیات در نظر نخواهم گرفت - اساساً این فیزیک آخرین کلاس های مدرسه است و من مطمئن هستم که شما تمایلی به کاوش در این موضوع ندارید و اصلاً این چیزی نیست که مقاله در مورد آن است.

به این جمله نیز توجه کنیم: دسترسی تصادفی به طور کلی، این بدان معناست که ما (کامپیوتر) می‌توانیم اطلاعات هر بخش از راه‌آهن را در هر زمان بخوانیم.

یک واقعیت مهم این است که حافظه HDD فرار نیست، یعنی مهم نیست که برق وصل باشد یا نه، اطلاعات ثبت شده روی دستگاه در هیچ کجا ناپدید نخواهد شد. این تفاوت مهم حافظه دائمیکامپیوتر، از موقت ().

با نگاه کردن به هارد دیسک کامپیوتر در زندگی واقعی، دیسک یا هد را نخواهید دید، زیرا همه اینها در یک کیس مهر و موم شده (منطقه هرمتیک) پنهان است. از نظر خارجی، هارد دیسک به شکل زیر است:

چرا کامپیوتر به هارد دیسک نیاز دارد؟

بیایید ببینیم که هارد دیسک در یک کامپیوتر چیست، یعنی چه نقشی در کامپیوتر دارد. واضح است که داده ها را ذخیره می کند، اما چگونه و چه چیزی. در اینجا ما عملکردهای زیر HDD را برجسته می کنیم:

• ذخیره سازی سیستم عامل، نرم افزار کاربر و تنظیمات آنها؛
• ذخیره سازی فایل های کاربر: موسیقی، فیلم، تصاویر، اسناد و غیره؛
• استفاده از بخشی از فضای هارد دیسک برای ذخیره داده هایی که در RAM (فایل تعویض) یا ذخیره محتوا قرار نمی گیرند. حافظه دسترسی تصادفیهنگام استفاده از حالت خواب؛

همانطور که می بینید، هارد دیسک کامپیوتر فقط یک زباله از عکس، موسیقی و فیلم نیست. کل سیستم عامل روی آن ذخیره می شود و علاوه بر این هارد دیسک به مقابله با بار روی رم کمک می کند و برخی از عملکردهای آن را بر عهده می گیرد.

هارد دیسک از چه چیزی تشکیل شده است؟

ما تا حدی به اجزای یک هارد دیسک اشاره کردیم، اکنون با جزئیات بیشتری به این موضوع خواهیم پرداخت. بنابراین، اجزای اصلی هارد دیسک:

• قاب - از مکانیسم های هارد در برابر گرد و غبار و رطوبت محافظت می کند. به عنوان یک قاعده، مهر و موم شده است تا رطوبت و گرد و غبار داخل آن نرود.
• دیسک ها (پنکیک) - صفحات ساخته شده از یک آلیاژ فلزی خاص، پوشش داده شده در هر دو طرف، که داده ها روی آنها ثبت می شود. تعداد صفحات می تواند متفاوت باشد - از یک (در گزینه های بودجه) تا چندین.
• موتور - روی دوکی که پنکیک ها ثابت شده اند؛
• بلوک سر - طراحی از اهرم های به هم پیوسته (بازوهای راکر) و سر. بخشی از هارد دیسک که اطلاعات را می خواند و روی آن می نویسد. برای یک پنکیک از یک جفت سر استفاده می شود، زیرا هر دو قسمت بالایی و پایینی کار می کنند.
• دستگاه تعیین موقعیت (فعال کننده ) - مکانیزمی که بلوک سر را به حرکت در می آورد. متشکل از یک جفت آهنربا نئودیمیوم دائمی و یک سیم پیچ واقع در انتهای بلوک سر.
• کنترل کننده - تراشه الکترونیکی مدیر کار HDD;
• منطقه پارکینگ - محلی در داخل هارد در کنار دیسک ها یا در قسمت داخلی آنها که در زمان خرابی سرها پایین (پارک شده) می شوند تا به سطح کار پنکیک آسیبی وارد نشود.

این خیلی ساده است دستگاه سختدیسک سال ها پیش شکل گرفت و مدت هاست که هیچ تغییر اساسی در آن ایجاد نشده است. و ما ادامه می دهیم.

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

پس از تامین برق به هارد دیسک، موتور، که روی دوک آن پنکیک ها وصل شده اند، شروع به چرخش می کند. با رسیدن به سرعتی که در آن یک جریان ثابت هوا در سطح دیسک ها تشکیل می شود، سرها شروع به حرکت می کنند.

این ترتیب (ابتدا دیسک ها به سمت بالا می چرخند و سپس سرها شروع به کار می کنند) ضروری است تا به دلیل جریان هوای حاصله، سرها در بالای صفحات شناور شوند. بله، آنها هرگز سطح دیسک ها را لمس نمی کنند، در غیر این صورت دومی فوراً آسیب می بیند. با این حال، فاصله از سطح صفحات مغناطیسی تا سر آنقدر کم است (~10 نانومتر) که شما نمی توانید آن را با چشم غیر مسلح ببینید.

پس از راه اندازی، اول از همه، اطلاعات خدمات در مورد حالت سفت و سختدیسک و سایر اطلاعات لازم در مورد آن، واقع در مسیر به اصطلاح صفر. تنها پس از آن کار با داده ها آغاز می شود.

اطلاعات روی هارد دیسک کامپیوتر بر روی آهنگ‌ها ثبت می‌شود که به نوبه خود به بخش‌هایی تقسیم می‌شوند (مانند پیتزا که به قطعات تقسیم شده است). برای نوشتن فایل‌ها، چندین بخش در یک کلاستر ترکیب می‌شوند که کوچک‌ترین جایی است که می‌توان یک فایل را نوشت.

علاوه بر این پارتیشن دیسک "افقی"، یک پارتیشن معمولی "عمودی" نیز وجود دارد. از آنجایی که همه هدها با هم ترکیب می شوند، همیشه بالای همان شماره آهنگ قرار می گیرند، هر کدام بالای دیسک خود. بنابراین، در طول عملکرد HDDبه نظر می رسد سرها یک استوانه می کشند:

در حالی که هارد دیسک در حال اجرا است، اساساً دو دستور را انجام می دهد: خواندن و نوشتن. در مواقعی که اجرای دستور نوشتن لازم باشد، ناحیه ای از دیسک که در آن اجرا خواهد شد محاسبه می شود، سپس هدها قرار می گیرند و در واقع دستور اجرا می شود. سپس نتیجه بررسی می شود. علاوه بر نوشتن داده ها به طور مستقیم بر روی دیسک، اطلاعات نیز در حافظه پنهان آن قرار می گیرند.

اگر کنترلر دستور خواندن را دریافت کند، ابتدا بررسی می کند که آیا اطلاعات مورد نیاز در حافظه پنهان است یا خیر. اگر آنجا نباشد، مختصات برای قرار دادن هدها دوباره محاسبه می شود، سپس هدها قرار می گیرند و داده ها خوانده می شود.

پس از اتمام کار، هنگامی که برق هارد دیسک از بین می رود، هدها به طور خودکار در منطقه پارکینگ پارک می شوند.

اساساً یک هارد دیسک کامپیوتر اینگونه کار می کند. در واقعیت، همه چیز بسیار پیچیده تر است، اما کاربر معمولی به احتمال زیاد به چنین جزئیاتی نیاز ندارد، بنابراین بیایید این بخش را تمام کنیم و ادامه دهیم.

انواع هارد دیسک و سازندگان آنها

امروزه، در واقع سه تولید کننده اصلی هارد دیسک در بازار وجود دارد: وسترن دیجیتال(WD)، توشیبا، سیگیت. آنها به طور کامل تقاضا برای دستگاه ها از همه نوع و نیاز را پوشش می دهند. شرکت های باقی مانده یا ورشکست شدند، یا توسط یکی از سه شرکت اصلی جذب شدند، یا تغییر کاربری دادند.

اگر در مورد انواع HDD صحبت کنیم، می توان آنها را به شرح زیر تقسیم کرد:

1. برای لپ تاپ ها، پارامتر اصلی اندازه دستگاه 2.5 اینچ است. این به آنها اجازه می دهد تا به طور فشرده در قاب لپ تاپ قرار گیرند.
2. برای رایانه شخصی - در این مورد می توان از هارد دیسک های 2.5 اینچی نیز استفاده کرد، اما به طور معمول از 3.5 اینچ استفاده می شود.
3. هارد دیسک‌های خارجی دستگاه‌هایی هستند که به طور جداگانه به رایانه شخصی/لپ‌تاپ متصل می‌شوند و اغلب به عنوان ذخیره‌سازی فایل عمل می‌کنند.

نوع خاصی از هارد دیسک نیز وجود دارد - برای سرورها. آنها مشابه رایانه های شخصی معمولی هستند، اما ممکن است در رابط های اتصال و عملکرد بیشتر متفاوت باشند.

تمام تقسیم بندی های دیگر HDD به انواع از ویژگی های آنها ناشی می شود، بنابراین بیایید آنها را در نظر بگیریم.

مشخصات هارد دیسک

بنابراین، ویژگی های اصلی یک هارد دیسک کامپیوتر:

• جلد - نشانگر حداکثر مقدار ممکن داده ای که می تواند روی دیسک ذخیره شود. اولین چیزی که معمولا به چه زمانی نگاه می کنند انتخاب HDD. این رقم می تواند به 10 ترابایت برسد، اگرچه برای یک کامپیوتر خانگی اغلب 500 گیگابایت - 1 ترابایت را انتخاب می کنند.
• فاکتور فرم - اندازه هارد دیسک رایج ترین آنها 3.5 و 2.5 اینچ هستند. همانطور که در بالا ذکر شد، 2.5 اینچ در اکثر موارد در لپ تاپ ها نصب می شود. همچنین از آنها استفاده می شود هاردهای خارجی. 3.5 اینچ در رایانه های شخصی و سرورها نصب شده است. فاکتور فرم نیز بر حجم تأثیر می گذارد، زیرا یک دیسک بزرگتر می تواند داده های بیشتری را در خود جای دهد.
• سرعت اسپیندل - پنکیک ها با چه سرعتی می چرخند؟ رایج ترین آنها 4200، 5400، 7200 و 10000 دور در دقیقه هستند. این ویژگی به طور مستقیم بر عملکرد و همچنین قیمت دستگاه تأثیر می گذارد. هر چه سرعت بالاتر باشد، هر دو مقدار بیشتر است.
• رابط - روش (نوع رابط) اتصالات HDDبه کامپیوتر امروزه محبوب ترین رابط برای هارد دیسک های داخلی SATA است (کامپیوترهای قدیمی از IDE استفاده می کردند). هارد های اکسترنال معمولا از طریق USB یا FireWire متصل می شوند. علاوه بر موارد ذکر شده، رابط هایی مانند SCSI، SAS نیز وجود دارد.
• حجم بافر (حافظه کش) - تایپ کنید حافظه سریع(نوع RAM) هارد دیسک نصب شده روی کنترلر، طراحی شده برای ذخیره موقت داده هایی که اغلب به آنها دسترسی پیدا می کند. اندازه بافر می تواند 16، 32 یا 64 مگابایت باشد.
• زمان دسترسی تصادفی - مدت زمانی که در طی آن هارد تضمین می شود که از هر بخشی از دیسک بنویسد یا بخواند. محدوده از 3 تا 15 میلی ثانیه؛

علاوه بر ویژگی های فوق، می توانید شاخص هایی مانند موارد زیر را نیز بیابید:

این مقاله فقط در مورد صحبت خواهد کرد دیسکهای سخت(HDD) یعنی در مورد رسانه دیسک مغناطیسی. مقاله بعدی در مورد SSD ها خواهد بود.

هارد دیسک چیست

طبق سنت، بیایید به تعریف هارد دیسک در ویکی پدیا نگاه کنیم:
هارد دیسک (پیچ، هارد، هارد دیسک، هارد دیسک، هارد دیسک، HMDD) یک وسیله ذخیره سازی با دسترسی تصادفی بر اساس اصل ضبط مغناطیسی است.
آنها در اکثر رایانه ها و همچنین به عنوان دستگاه های متصل جداگانه برای ذخیره نسخه های پشتیبان از داده ها، به عنوان ذخیره سازی فایل و غیره استفاده می شوند.
بیایید کمی آن را بفهمیم. من اصطلاح "هارد دیسک" را دوست دارم. این پنج کلمه ماهیت را می رساند. HDD دستگاهی است که هدف آن ذخیره سازی اطلاعات ضبط شده روی آن برای مدت طولانی است. اساس هارد دیسک ها دیسک های سخت (آلومینیوم) با روکش مخصوص هستند که اطلاعات با استفاده از هدهای مخصوص روی آن ها ثبت می شود.
من خود فرآیند ضبط را با جزئیات در نظر نمی گیرم - اساساً این فیزیک آخرین کلاس های مدرسه است و من مطمئن هستم که شما تمایلی به کاوش در این موضوع ندارید و اصلاً این چیزی نیست که مقاله در مورد آن است.
بیایید به عبارت "دسترسی تصادفی" نیز توجه کنیم که به طور کلی به این معنی است که ما (کامپیوتر) می توانیم اطلاعات را از هر بخش راه آهن در هر زمان بخوانیم.
یک واقعیت مهم این است که حافظه HDD فرار نیست، یعنی مهم نیست که برق وصل باشد یا نه، اطلاعات ثبت شده روی دستگاه در هیچ کجا ناپدید نمی شود. این یک تفاوت مهم بین حافظه دائمی کامپیوتر و حافظه موقت (RAM) است.
با نگاه کردن به هارد دیسک کامپیوتر در زندگی واقعی، دیسک یا هد را نخواهید دید، زیرا همه اینها در یک کیس مهر و موم شده (منطقه هرمتیک) پنهان است. از نظر خارجی، هارد دیسک به این شکل است.
فکر کنم متوجه شدید HDD چیست. برو جلو.

چرا کامپیوتر به هارد دیسک نیاز دارد؟

بیایید ببینیم که هارد دیسک در یک کامپیوتر چیست، یعنی چه نقشی در کامپیوتر دارد. واضح است که داده ها را ذخیره می کند، اما چگونه و چه چیزی. در اینجا ما عملکردهای زیر HDD را برجسته می کنیم:
- ذخیره سازی سیستم عامل، نرم افزار کاربر و تنظیمات آنها.
- ذخیره سازی فایل های کاربر: موسیقی، فیلم، تصاویر، اسناد و غیره.
- استفاده از بخشی از ظرفیت هارد دیسک برای ذخیره داده هایی که در RAM قرار نمی گیرند (فایل swap) یا ذخیره محتویات RAM در هنگام استفاده از حالت خواب.
- همانطور که می بینید، هارد دیسک کامپیوتر فقط یک عکس، موسیقی و فیلم نیست. کل سیستم عامل روی آن ذخیره می شود و علاوه بر این هارد دیسک به مقابله با بار روی رم کمک می کند و برخی از عملکردهای آن را بر عهده می گیرد.

هارد دیسک از چه چیزی تشکیل شده است؟

ما تا حدی به اجزای یک هارد دیسک اشاره کردیم، اکنون با جزئیات بیشتری به این موضوع خواهیم پرداخت. بنابراین، اجزای اصلی هارد دیسک:
- کیس - مکانیزم هارد دیسک را از گرد و غبار و رطوبت محافظت می کند. به عنوان یک قاعده، مهر و موم شده است تا رطوبت و گرد و غبار داخل آن نرود.
- دیسک (پنکیک) - صفحات ساخته شده از یک آلیاژ فلزی خاص، پوشش داده شده در هر دو طرف، که بر روی آن داده ها ثبت شده است. تعداد صفحات می تواند متفاوت باشد - از یک (در گزینه های بودجه) تا چندین.
- موتور - روی دوکی که پنکیک ها ثابت شده اند.
- بلوک سر - ساختاری از اهرم های به هم پیوسته (بازوهای راکر) و سر. بخشی از هارد دیسک که اطلاعات را می خواند و روی آن می نویسد. برای یک پنکیک از یک جفت سر استفاده می شود، زیرا هر دو قسمت بالایی و پایینی کار می کنند.
- دستگاه موقعیت یابی (محرک) - مکانیزمی که بلوک سر را فعال می کند. متشکل از یک جفت آهنربا نئودیمیوم دائمی و یک سیم پیچ واقع در انتهای بلوک سر.
- کنترلر - یک تراشه الکترونیکی که عملکرد HDD را کنترل می کند.
- قسمت پارکینگ - جایی در داخل هارد در کنار دیسک ها یا در قسمت داخلی آنها که سرها در زمان بیکاری پایین می آیند (پارک می شوند) تا به سطح کار پنکیک آسیبی وارد نشود.
این یک دستگاه هارد دیسک ساده است. سال ها پیش شکل گرفت و مدت هاست که هیچ تغییر اساسی در آن ایجاد نشده است. و ما ادامه می دهیم.

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

پس از تامین برق به هارد دیسک، موتور، که روی دوک آن پنکیک ها وصل شده اند، شروع به چرخش می کند. با رسیدن به سرعتی که در آن یک جریان ثابت هوا در سطح دیسک ها تشکیل می شود، سرها شروع به حرکت می کنند.
این ترتیب (ابتدا دیسک ها به سمت بالا می چرخند و سپس سرها شروع به کار می کنند) لازم است تا به دلیل جریان هوای حاصله، سرها در بالای صفحات شناور شوند. بله، آنها هرگز سطح دیسک ها را لمس نمی کنند، در غیر این صورت دومی فوراً آسیب می بیند. با این حال، فاصله از سطح صفحات مغناطیسی تا سر آنقدر کم است (~10 نانومتر) که شما نمی توانید آن را با چشم غیر مسلح ببینید.
پس از راه اندازی، ابتدا اطلاعات سرویس در مورد وضعیت هارد دیسک و سایر اطلاعات لازم در مورد آن، واقع در مسیر به اصطلاح صفر خوانده می شود. تنها پس از آن کار با داده ها آغاز می شود.
اطلاعات روی هارد دیسک کامپیوتر بر روی آهنگ‌ها ثبت می‌شود که به نوبه خود به بخش‌هایی تقسیم می‌شوند (مانند پیتزا که به قطعات تقسیم شده است). برای نوشتن فایل‌ها، چندین بخش در یک کلاستر ترکیب می‌شوند که کوچک‌ترین جایی است که می‌توان یک فایل را نوشت.
علاوه بر این پارتیشن دیسک "افقی"، یک پارتیشن معمولی "عمودی" نیز وجود دارد. از آنجایی که همه هدها با هم ترکیب می شوند، همیشه بالای همان شماره آهنگ قرار می گیرند، هر کدام بالای دیسک خود. بنابراین، در حین کار HDD، به نظر می رسد که سرها یک استوانه می کشند.
در حالی که هارد دیسک در حال اجرا است، اساساً دو دستور را انجام می دهد: خواندن و نوشتن. در مواقعی که اجرای دستور نوشتن لازم باشد، ناحیه ای از دیسک که در آن اجرا خواهد شد محاسبه می شود، سپس هدها قرار می گیرند و در واقع دستور اجرا می شود. سپس نتیجه بررسی می شود. علاوه بر نوشتن داده ها به طور مستقیم بر روی دیسک، اطلاعات نیز در حافظه پنهان آن قرار می گیرند.
اگر کنترلر دستور خواندن را دریافت کند، ابتدا بررسی می کند که آیا اطلاعات مورد نیاز در حافظه پنهان است یا خیر. اگر آنجا نباشد، مختصات برای قرار دادن هدها دوباره محاسبه می شود، سپس هدها قرار می گیرند و داده ها خوانده می شود.
پس از اتمام کار، هنگامی که برق هارد دیسک از بین می رود، هدها به طور خودکار در منطقه پارکینگ پارک می شوند.
اساساً یک هارد دیسک کامپیوتر اینگونه کار می کند. در واقعیت، همه چیز بسیار پیچیده تر است، اما کاربر معمولی به احتمال زیاد به چنین جزئیاتی نیاز ندارد، بنابراین بیایید این بخش را تمام کنیم و ادامه دهیم.

انواع هارد دیسک و سازندگان آنها

امروزه در واقع سه تولید کننده اصلی هارد دیسک در بازار وجود دارد: Western Digital (WD)، توشیبا، سیگیت. آنها به طور کامل تقاضا برای دستگاه ها از همه نوع و نیاز را پوشش می دهند. شرکت های باقی مانده یا ورشکست شدند، یا توسط یکی از سه شرکت اصلی جذب شدند، یا تغییر کاربری دادند.
اگر در مورد انواع HDD صحبت کنیم، می توان آنها را به شرح زیر تقسیم کرد:

1. برای لپ تاپ ها، پارامتر اصلی اندازه دستگاه 2.5 اینچ است. این به آنها اجازه می دهد تا به طور فشرده در بدنه لپ تاپ قرار گیرند.
2. برای رایانه شخصی - در این مورد می توان از هارد دیسک های 2.5 اینچی نیز استفاده کرد، اما به طور معمول از 3.5 اینچ استفاده می شود.
3. هارد دیسک های اکسترنال - دستگاه هایی که به طور جداگانه به کامپیوتر/لپ تاپ متصل می شوند و اغلب به عنوان ذخیره فایل عمل می کنند.
نوع خاصی از هارد دیسک نیز وجود دارد - برای سرورها. آنها مشابه رایانه های شخصی معمولی هستند، اما ممکن است در رابط های اتصال و عملکرد بیشتر متفاوت باشند.

تمام تقسیم بندی های دیگر HDD به انواع از ویژگی های آنها ناشی می شود، بنابراین بیایید آنها را در نظر بگیریم.

ویژگی های سختدیسک ها

بنابراین، ویژگی های اصلی یک هارد دیسک کامپیوتر:

ولوم نشانگر حداکثر مقدار ممکن داده ای است که می توان روی دیسک ذخیره کرد. اولین چیزی که معمولا هنگام انتخاب یک هارد دیسک به آن توجه می کنند. این رقم می تواند به 10 ترابایت برسد، اگرچه برای یک کامپیوتر خانگی اغلب 500 گیگابایت - 1 ترابایت را انتخاب می کنند.
- ضریب فرم - اندازه هارد دیسک. رایج ترین آنها 3.5 و 2.5 اینچ هستند. همانطور که در بالا ذکر شد، 2.5 اینچ در اکثر موارد در لپ تاپ ها نصب می شود. آنها همچنین در هاردهای اکسترنال استفاده می شوند. 3.5 اینچ در رایانه های شخصی و سرورها نصب شده است. فاکتور فرم نیز بر حجم تأثیر می گذارد، زیرا یک دیسک بزرگتر می تواند داده های بیشتری را در خود جای دهد.
- سرعت چرخش اسپیندل - پنکیک ها با چه سرعتی می چرخند. رایج ترین آنها 4200، 5400، 7200 و 10000 دور در دقیقه هستند. این ویژگی به طور مستقیم بر عملکرد و همچنین قیمت دستگاه تأثیر می گذارد. هر چه سرعت بالاتر باشد، هر دو مقدار بیشتر است.
- رابط - روش (نوع رابط) اتصال HDD به کامپیوتر. امروزه محبوب ترین رابط برای هارد دیسک های داخلی SATA است (کامپیوترهای قدیمی از IDE استفاده می کردند). هارد های اکسترنال معمولا از طریق USB یا FireWire متصل می شوند. علاوه بر موارد ذکر شده، رابط هایی مانند SCSI، SAS نیز وجود دارد.
- حجم بافر (حافظه کش) - یک نوع حافظه سریع (نوع RAM) نصب شده بر روی کنترل کننده هارد دیسک، طراحی شده برای ذخیره سازی موقت داده هایی که اغلب به آنها دسترسی پیدا می کند. اندازه بافر می تواند 16، 32 یا 64 مگابایت باشد.
- زمان دسترسی تصادفی - زمانی که تضمین می شود هارد دیسک از هر بخشی از دیسک بنویسد یا بخواند. محدوده از 3 تا 15 میلی ثانیه؛

علاوه بر ویژگی های فوق، می توانید شاخص هایی مانند موارد زیر را نیز بیابید:

سرعت انتقال داده؛
- تعداد عملیات I/O در ثانیه.
- سطح سر و صدا؛
- قابلیت اطمینان؛
- مقاومت در برابر ضربه و غیره؛
این همه در مورد ویژگی های HDD است.

خیلی ها کلماتی مثل این را شنیده اند HDD , « HDD», « پیچ" یا " وینچستر" همه این کلمات مترادف یک دستگاه هستند. HDD وسیله ای برای ذخیره و ذخیره اطلاعات است که بر اساس اصول ثبت مغناطیسی ساخته شده است. هارد دیسک در اکثر رایانه های مدرن، دستگاه اصلی ذخیره سازی اطلاعات است. حتی زمانی که رایانه خاموش است، اطلاعات را حفظ می کند؛ همچنین می توان آن را از واحد سیستم رایانه حذف کرد و به دیگری متصل کرد کامپیوتر .

تاریخچه هارد دیسکتفاوت اصلی هارد دیسک از فلاپی دیسک - این ضبط اطلاعات روی صفحات سخت (آلومینیوم یا شیشه) است که با مواد فرومغناطیسی پوشیده شده است، در بیشتر موارد دی اکسید کروم. وینچستر اغلب به عنوان استفاده می شود محیط ذخیره سازی غیر قابل جابجایی ، اما در سال های اخیر اختراع شده است سخت قابل جابجاییدیسک ، که مورد استفاده گسترده قرار گرفته است. هارد دیسک معمولا با یک درایو، یک دستگاه ذخیره سازی و یک واحد الکترونیکی ترکیب می شود.

برای اولین بار در بازار کامپیوتر "پیچ"در سال 1957 ظاهر شد. او به لطف این شرکت متولد شد IBM، مدتها قبل از ظهور رایانه شخصی. توانایی نگهداری 5 مگابایت اطلاعات را داشت و هزینه های سنگینی هم در بر داشت. کمی بعد 10 توسعه یافت MBهارد، اما برای کامپیوتر. هارد دیسک شامل 30 تراک و 30 سکتور بود. پس از علامت گذاری "30/30" از نام تجاری با همان نام کارابین محبوب " وینچستر"درایو به صورت عامیانه نامگذاری شد" وینچستر" یا به اختصار "پیچ". در اروپا و ایالات متحده آمریکا، این اصطلاح در دهه 90 ناپدید شد و فقط در روسیه همچنان به عامیانه به این روش خوانده می شود.

وینچسترشامل چندین دیسک فلزی است که با ماده خاصی پوشیده شده است که می تواند میدان مغناطیسی را حفظ کند. تعداد صفحات فلزی در هارد دیسک از یک تا سه متغیر است. این دیسک ها دارای سطح بسیار صاف و متعادل کننده عالی هستند. این خصوصیات برای سرعت بالاچرخش هدهای مغناطیسی مخصوص که یکی یکی در طرفین مختلف دیسک ها قرار دارند، به شما امکان ضبط بر روی آنها را می دهند. سرهادارای خواص مغناطیسی مقاومتی هستند که به تغییرات میدان مغناطیسی از طریق تغییر در قدرت جریان تحریک شده در سر حساس هستند. سیگنال دریافتی خوانده می شود و سپس به آن تبدیل می شود فرم دیجیتال. خودش سرتحت تأثیر پالس های جریان قادر به ایجاد یک میدان مغناطیسی است. بسته به جهت گشتاور مغناطیسی، مغناطش بخش هایی از دیسک رخ می دهد.

داده ها روی دیسک ها به اصطلاح در تراک ها ذخیره می شوند. همانطور که هارد دیسک کار می کند، سرهای مغناطیسی مکان خود را از یک مسیر به مسیر دیگر تغییر می دهند. در مدرن HDDبرای تغییر موقعیت سرهای مغناطیسی استفاده می شود شیر برقی واحد درایو

یک آهنگ شامل بخش هایی است که هر کدام 512 بایت داده را ذخیره می کند. کوچکترین حجم یک دیسک یک سکتور است. حاصلضرب سیلندرها، سکتورها و تعداد هدها حداکثر حجمی است که می توان روی هارد دیسک ذخیره کرد. تقریباً همه سازندگان تلاش می کنند تا تراک ها را تا حد امکان متراکم کنند و تعداد دیسک ها را کاهش دهند.

در حین کار هارد دیسک بخش ها و آهنگ های آسیب دیده ظاهر می شوند. در قالب بندی سطح پایینآنها به طور خاص علامت گذاری شده اند و در آینده هنگام کار با هارد دیسک مورد توجه قرار نمی گیرند.

پارامترهای اصلی هارد دیسک

مشخصه اصلی هارد دیسک است ظرفیت(مقدار اطلاعاتی که می تواند داشته باشد). ظرفیت با گیگابایت اندازه گیری می شود ( گیگابایت). یکی گیگابایتبرابر با 1000 مگابایت ( MB). به نوبه خود، 1 مگابایت برابر با 1000 کیلوبایت است ( کیلوبایت). اما در دنیای اطلاعات، سیستم شمارش کمی متفاوت اتخاذ شده است. به جای 1000، آنها 1024 را می شمارند. شما باید به این توجه کنید. هنگام عیب یابی رایانه، سیستم عامل تعداد کمتری را نشان می دهد گیگابایتبیش از تعیین شده توسط سازنده

یکی دیگر مشخصه مهمسرعت چرخش دوک است. این نشانگر مستقیماً بر سرعت هارد دیسک تأثیر می گذارد (یعنی سرعت تبادل اطلاعات با سایر دستگاه های رایانه ای). هر چه سرعت چرخش بیشتر باشد، خواندن و نوشتن سریعتر اتفاق می افتد اطلاعات سختدیسک برای کامپیوترهای رومیزی شاخص خوبی در نظر گرفته شده است 7200 دور در دقیقه . در نرخ چرخش بالاتر، سرعت هارد دیسک به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

پارامتر مهم دیگر زمان دسترسی تصادفی است که ارتباط نزدیکی با سرعت چرخش دارد. اکثر تولید کنندگان هنگام فروش این شاخص را نشان نمی دهند، اما اگر در اینترنت جستجو کنید، چنین اطلاعاتی به راحتی پیدا می شود. زمان دسترسی تصادفی نشان می دهد که چقدر طول می کشد تا هارد دیسک اطلاعات را روی هر قسمت از دیسک بخواند یا بنویسد. این پارامتر در میلی ثانیه اندازه گیری می شود. هر چه این نشانگر کمتر باشد، سرعت هارد دیسک بیشتر می شود.

مهم است بدانیم چه رابطی پیچ" به عبارت ساده، کانکتور هارد دیسکی که آن را به مادربرد متصل می کند. زودتر بود IDE، اما اکنون او جایگزین شده است SATA. همه مدرن دیسک های سخت ، آنها سریعتر کار می کنند و نصب آنها راحت تر است. باید در نظر گرفت که چه رابطی مجهز شده است مادربرد. اگر کانکتورها مطابقت نداشته باشند، اتصال غیرممکن خواهد بود.

همچنین دیسک هایی به طور خاص برای سرورها وجود دارد. اندازه آنها به اندازه معمولی ها است. HDD، اما در محل کار بسیار سریعتر است. سرعت چرخش چنین دستگاه هایی به 15000 دور در دقیقه می رسد. آنها نسبت به هارد دیسک های رایانه های رومیزی قابل اعتمادتر هستند. دیسک های سرور همراه هستند رابط سریال SASو SATAو موازی SCSI.

چندی پیش هارد اکسترنال اختراع شد. استفاده از آنها بسیار راحت است، اندازه و وزن کمتری دارند و داده های زیادی دارند. آنها همچنین رسانه های موبایل یا "درایو فلش بزرگ" نامیده می شوند. استفاده از خارجی HDDبه راحتی اطلاعات مختلف را در قالب ضبط های صوتی، آرشیوهای اداری و فایل های چند رسانه ای انتقال دهید. کنترلرها قادر به پشتیبانی از USB 2.0، 3.0 و FireWire هستند.

سرعت متوسط چرخش سختلپ تاپ 5400 دور در دقیقه یا 4200 دور در دقیقه درایو می کند. همچنین، آنها باید در برابر ضربه مقاوم باشند.

رابط های اتصال اصلی

یو اس بی- انتقال داده سریال پهنای باند USB 1.1 – 12 MB/s، USB 2.0 – 480 MB/s USB 3.0 – 5 GB/s.

IDE- انتقال داده ها موازی است. پهنای باند تقریباً 133 مگابایت بر ثانیه است. این رابط معمولاً در کامپیوترهای رومیزیو لپ تاپ ها

SATA - انتقال موازی داده پهنای باند حدود 300 مگابایت بر ثانیه است. رقیب اصلی IDE SATA در برابر تداخل مقاوم تر و کمی بهتر از IDE است.

SCSI- انتقال موازی داده عمدتاً هنگام کار با سرورها استفاده می شود. چیزی که او را متفاوت می کند این است عملکرد بالاو قابلیت اطمینان

SCSI پیوست سریال (SAS)- انتقال سریال اطلاعات نسخه پیشرفته SCSI با عملکرد و قابلیت اطمینان بهبود یافته.

فایر وایر- انتقال سریال سرعت نزدیک به 400 مگابایت بر ثانیه است. برای کار با فایل های ویدئویی، این بهترین انتخاب است.

تولید کنندگان

در پایان قرن گذشته، شرکت های تولیدی زیادی در بازار کامپیوتر وجود داشت دیسکهای سخت . اما در این لحظهتعداد شرکت ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. برخی نتوانستند در مقابل رقابت مقاومت کنند، برخی دیگر توسط رقبای قدرتمندتر خریداری شدند و برخی دیگر شروع به تولید محصولاتی غیر از هارد دیسک کردند.

در اواسط دهه 90، هارد دیسک توسط این شرکت تولید شد لوازم جانبی کانر، بعداً به دست آمد سیگیت، و میکروپولیس. آخری انجام داد کیفیت بالاSCSIدرایوهای پریمیوم برای سرورها این شرکت محصولات بسیار گران قیمتی تولید می کرد، اما به دلیل عرضه یاتاقان های اسپیندل بی کیفیت، شرکت متحمل ضرر و زیان هنگفتی در بازگشت و تعویض هارد دیسک شد و متعاقباً ورشکست شد. همچنین توسط سیگیت خریداری شد.

محصولات این شرکت ژاپنی همچنان محبوب هستند فوجیتسو. اکنون روی تولید هارد دیسک برای لپ تاپ و SCSIدرایوها اما دیگر مانند قرن گذشته گردش مالی ندارد. در سال 2001، این شرکت دچار یک شکست جدی شد. در آن سال، تراشه کنترل کننده به طور انبوه شکست خورد، در نتیجه شرکت متحمل خسارات مالی جدی شد، که هنوز از آن بهبود نیافته است. اما قبل از این خرابی، این شرکت ژاپنی پیشرو در تولید هارد دیسک محسوب می شد. هارد دیسک های این سازنده متفاوت بود ویژگی های عالیسطوح دوار در سال 2009 تولید انبوه هارد دیسک فوجیتسورفت به توشیبا .

تا اوایل سال 2000، دیسک های بخش IBM مرجع در نظر گرفته می شدند. اما پس از شکست انبوه درایوها برای کامپیوتربه دلیل اکسید شدن کنتاکت های کانکتور بانک مهر و موم شده، شعبه آمریکا متحمل زیان مالی قابل توجهی شد و فروخته شد. هیتاچی.

شرکت کوانتروم یک اثر درخشان در تاریخ به جای گذاشت، اما به دلیل خرابی های عظیم HDDدر سریال CX، او همچنین از بازار کامپیوتر خارج شد.

Maxtor در زمینه خود پیشرو محسوب می شد. در آغاز سال 2001، او بخش را خرید کوانتومی، که هارد دیسک ها را تولید می کند و به دلیل درایوهای نازک، دنباله ای از مشکلات را برای شرکت خریداری شده به ارث می برد. در سال 2006 با این شرکت ادغام شد سیگیت .

بهار 2011 آخرین بار بود هیتاچی، در بازار بسیار محبوب است دیسکهای سخت . به دست آمده است وسترن دیجیتالو در همان سال بخش HDD سامسونگ به سیگیت منتقل شد.

اکنون تنها سه سازنده در بازار هارد دیسک باقی مانده است - اسایگیت، وسترن دیجیتال و توشیبا . ولی در اخیرابا توجه به توسعه فناوری SSD و ظهور هارد دیسک های اکسترنال، تعداد شرکت های آماده ارائه فناوری ها و پیشرفت های جدید دوباره شروع به افزایش می کند.

تعداد عملیات I/O در هر ثانیه(انگلیسی) IOPS) - برای دیسک های مدرن این حدود 50 op./s با دسترسی تصادفی به درایو و حدود 100 op./sec با دسترسی متوالی است.

مصرف برق- یک عامل مهم برای دستگاه های تلفن همراه.

مقاومت در برابر ضربه(انگلیسی) رتبه بندی G-shock) - مقاومت درایو در برابر نوسانات فشار یا ضربه های ناگهانی که در واحدهای اضافه بار مجاز در حالت روشن و خاموش اندازه گیری می شود.

سرعت انتقال داده(انگلیسی) نرخ انتقال) با دسترسی متوالی:

• منطقه دیسک داخلی: از 44.2 تا 74.5 مگابایت بر ثانیه.
• ناحیه بیرونی دیسک: 60.0 تا 111.4 مگابایت بر ثانیه.

حجم بافر- بافر یک حافظه میانی است که برای هموار کردن تفاوت‌ها در سرعت خواندن/نوشتن و سرعت انتقال روی رابط طراحی شده است. در دیسک های مدرن معمولا از 8 تا 64 مگابایت متغیر است.

سطح نویز

واشر سیلیکونی برای بستن هارد دیسک. لرزش و صدا را کاهش دهید

سطح نویز- صدای تولید شده توسط مکانیک درایو در حین کار. با دسی بل نشان داده شده است. درایوهای آرام دستگاه هایی با سطح نویز حدود 26 دسی بل یا کمتر در نظر گرفته می شوند. نویز شامل نویز چرخش دوک (شامل نویز آیرودینامیکی) و نویز موقعیت است.

برای کاهش نویز هارد دیسک ها از روش های زیر استفاده می شود:

تولید کنندگان

در ابتدا، انواع مختلفی از هارد دیسک ها در بازار وجود داشت که توسط بسیاری از شرکت ها تولید می شدند. با توجه به رقابت سخت تر، رشد سریع ظرفیت، نیاز به فن آوری های مدرنو کاهش حاشیه سود، اکثر تولیدکنندگان یا توسط رقبا خریداری شدند یا به انواع دیگر محصولات روی آوردند.

در حال حاضر، به دلیل ارتقاء به بازار است درایوهای خارجیو توسعه فناوری هایی مانند SSD، تعداد شرکت های ارائه دهنده راه حل های آماده دوباره افزایش یافته است.

دستگاه

هارد دیسک از یک ناحیه هرمتیک و یک واحد الکترونیکی تشکیل شده است.

هرموزون

سخت جدا شد درایو سامسونگ HD753LJ با ظرفیت 750 گیگابایت

هارد دیسک جدا شده

منطقه هرمتیک شامل یک محفظه ساخته شده از آلیاژ بادوام، دیسک ها (صفحات) با پوشش مغناطیسی، در برخی از مدل ها که توسط جداکننده ها از هم جدا شده اند، و همچنین یک بلوک سر با یک دستگاه موقعیت یابی و یک درایو اسپیندل الکتریکی است.

بر خلاف تصور رایج، اکثریت قریب به اتفاق دستگاه‌ها در داخل محوطه نگهداری خلاء ندارند. برخی از سازندگان آن را مهر و موم می کنند (از این رو نام آن) و آن را با هوای تصفیه شده و خشک شده یا گازهای خنثی، به ویژه نیتروژن پر می کنند و یک غشای فلزی یا پلاستیکی نازک برای یکسان کردن فشار نصب می کنند. (در این مورد، داخل کیس هارد دیسکیک جیب کوچک برای یک کیسه ژل سیلیکا وجود دارد که بخار آب باقیمانده داخل کیس را پس از بسته شدن جذب می کند. سایر سازندگان فشار را از طریق یک سوراخ کوچک با فیلتری که قادر به به دام انداختن ذرات بسیار کوچک (چند میکرومتری) است، برابر می کنند. اما در این حالت رطوبت نیز برابر می شود و گازهای مضر نیز می توانند نفوذ کنند. یکسان سازی فشار برای جلوگیری از تغییر شکل بدنه ناحیه مهار در هنگام تغییرات فشار اتمسفر (مثلاً در هواپیما) و دما و همچنین هنگام گرم شدن دستگاه در حین کار ضروری است.

ذرات گرد و غباری که در حین مونتاژ خود را در ناحیه هرمتیک می بینند و روی سطح دیسک فرود می آیند، در حین چرخش به فیلتر دیگری - جمع کننده گرد و غبار منتقل می شوند.

دیسک ها (صفحات)، به عنوان یک قاعده، از یک آلیاژ فلز ساخته شده اند. اگرچه تلاش هایی برای ساخت آنها از پلاستیک و حتی شیشه (IBM) انجام شد، اما چنین صفحاتی شکننده و کوتاه مدت بودند. هر دو صفحه از صفحات، مانند یک نوار مغناطیسی، با بهترین غبار فرومغناطیسی - اکسیدهای آهن، منگنز و سایر فلزات پوشیده شده اند. ترکیب دقیق و فناوری کاربرد یک راز تجاری است. اکثریت دستگاه های بودجهشامل یک یا دو صفحه است، اما مدل هایی با تعداد صفحات بیشتر وجود دارد.

دیسک ها به طور سفت و سخت به دوک ثابت می شوند. در حین کار، اسپیندل با سرعت چند هزار دور در دقیقه (از 3600 تا 15000) می چرخد. در این سرعت جریان هوای قدرتمندی در نزدیکی سطح صفحه ایجاد می شود که سرها را بلند کرده و آنها را بالای سطح صفحه شناور می کند. شکل سرها به گونه ای محاسبه می شود که از فاصله بهینه از صفحه در حین کار اطمینان حاصل شود. تا زمانی که دیسک ها به سرعت مورد نیاز برای "بلند شدن" هدها شتاب پیدا کنند. دستگاه پارکینگسرها را نگه می دارد محوطه پارکینگ. این کار از آسیب رسیدن به سر و سطح کار صفحات جلوگیری می کند. موتور اسپیندل هارد دیسک سه فاز سنکرون است که ثبات چرخش دیسک های مغناطیسی نصب شده بر روی محور (اسپیندل) موتور را تضمین می کند. استاتور موتور شامل سه سیم پیچ است که در یک ستاره با یک شیر در وسط متصل شده اند و روتور یک آهنربای مقطعی دائمی است.

جداکننده (جداکننده) - صفحه ای ساخته شده از پلاستیک یا آلومینیوم که بین صفحات دیسک مغناطیسی و بالای صفحه بالایی قرار دارد. دیسک مغناطیسی. برای یکسان کردن جریان هوا در داخل منطقه مهار استفاده می شود.

دستگاه تعیین موقعیت

هارد دیسک جدا شده. صفحه بالایی استاتور موتور برقی برداشته شد

دستگاه موقعیت یابی سر (سروی درایو، جارگ. فعال کننده) یک موتور برقی با اینرسی کم است. این شامل یک جفت ثابت آهنربای دائمی نئودیمیوم قوی و همچنین یک سیم پیچ (سلونوئید) روی یک براکت متحرک یونیت سر است.

اصل کار موتور به شرح زیر است: سیم پیچ در داخل استاتور قرار دارد (معمولاً دو آهنربا ثابت)، جریان تامین شده با قدرت ها و قطبیت های مختلف، آن را مجبور می کند تا براکت (بازوی راکر) را به طور دقیق با سرها در امتداد شعاعی قرار دهد. مسیر. سرعت عملکرد دستگاه موقعیت یابی زمان لازم برای جستجوی داده ها در سطح صفحات را تعیین می کند.

هر درایو دارای یک منطقه خاص به نام منطقه پارکینگ است که در هنگام خاموش شدن درایو یا در یکی از حالت های کم مصرف، سرها متوقف می شوند. در حالت پارک، براکت (بازوی راکر) هد بلوک در موقعیت فوق العاده خود قرار دارد و در برابر توقف حرکت قرار می گیرد. در حین عملیات دسترسی به اطلاعات (خواندن/نوشتن)، یکی از منابع نویز، ارتعاش ناشی از ضربه های براکت های نگهدارنده سرهای مغناطیسی در برابر توقف های حرکتی در طی فرآیند بازگرداندن هدها به موقعیت صفر است. برای کاهش صدا، واشرهای میرایی ساخته شده از لاستیک نرم بر روی ایستگاه های مسافرتی نصب می شوند. شما می توانید با استفاده از نرم افزار با تغییر پارامترهای حالت های شتاب و کاهش سرعت هد یونیت، نویز هارد دیسک را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. برای این منظور، یک فناوری ویژه توسعه داده شده است - مدیریت صوتی خودکار. به طور رسمی امکان پذیر است کنترل برنامهسطح نویز هارد دیسک در استاندارد ATA /ATAPI-6 ظاهر شد (برای این کار باید مقدار متغیر کنترل را تغییر دهید)، اگرچه برخی از تولیدکنندگان قبلاً اجرای آزمایشی را انجام داده اند.

واحد الکترونیک

واحد رابط، الکترونیک هارد دیسک را با بقیه سیستم ارتباط برقرار می کند.

واحد کنترل یک سیستم کنترلی است که سیگنال های الکتریکی را برای موقعیت یابی سر دریافت می کند و اقدامات کنترلی را با یک درایو نوع سیم پیچ صدا، سوئیچینگ ایجاد می کند. جریان اطلاعاتاز سرهای مختلف، کنترل عملکرد تمام اجزای دیگر (به عنوان مثال، کنترل سرعت اسپیندل)، دریافت و پردازش سیگنال از سنسورهای دستگاه (سیستم سنسور ممکن است شامل یک شتاب سنج تک محوری باشد که به عنوان سنسور ضربه استفاده می شود، یک شتاب سنج سه محوری استفاده می شود. به عنوان یک سقوط آزاد، سنسور فشار، سنسور شتاب زاویه ای، سنسور دما).

بلوک ROM برنامه های کنترلی را برای واحدهای کنترل و پردازش دیجیتالسیگنال و همچنین اطلاعات سرویس هارد دیسک.

حافظه بافر اختلاف سرعت بین قسمت رابط و درایو را صاف می کند (از حافظه استاتیک با سرعت بالا استفاده می شود). افزایش اندازه حافظه بافر در برخی موارد به شما امکان می دهد سرعت درایو را افزایش دهید.

واحد پردازش سیگنال دیجیتال سیگنال آنالوگ خوانده شده را تمیز کرده و آن را رمزگشایی می کند (اطلاعات دیجیتال را استخراج می کند). برای پردازش دیجیتال از آنها استفاده می شود روش های مختلفبه عنوان مثال، روش PRML (Partial Response Maximum Likelihood - حداکثر احتمال با یک پاسخ ناقص). سیگنال دریافتی با نمونه ها مقایسه می شود. در این حالت، نمونه‌ای انتخاب می‌شود که از نظر شکل و ویژگی‌های زمان‌بندی بیشترین شباهت را به سیگنال در حال رمزگشایی دارد.

قالب بندی سطح پایین

در مرحله نهایی مونتاژ دستگاه، سطوح صفحات قالب بندی می شوند - آهنگ ها و بخش ها روی آنها تشکیل می شود. روش خاص توسط سازنده و/یا استاندارد تعیین می‌شود، اما حداقل، هر مسیر با یک علامت مغناطیسی مشخص می‌شود که شروع آن را نشان می‌دهد.

ابزارهایی وجود دارند که می توانند بخش های فیزیکی یک دیسک را آزمایش کنند و داده های سرویس آن را تا حد محدودی مشاهده و ویرایش کنند. قابلیت های خاص چنین ابزارهایی به شدت به مدل دیسک و اطلاعات فنی شناخته شده توسط نویسنده نرم افزار برای خانواده مدل مربوطه بستگی دارد.

هندسه دیسک مغناطیسی

به منظور آدرس دهی فضا، سطوح صفحات دیسک به دو دسته تقسیم می شوند آهنگ های- مناطق حلقه متحدالمرکز هر آهنگ به بخش های مساوی تقسیم می شود - بخش ها. آدرس دهی CHS فرض می کند که تمام تراک ها در یک ناحیه دیسک معین تعداد سکتورهای یکسانی دارند.

سیلندر- مجموعه ای از آهنگ ها با فاصله یکسان از مرکز روی تمام سطوح کار صفحات هارد دیسک. شماره سرسطح کاری مورد استفاده (یعنی مسیر خاص از سیلندر) را مشخص می کند و شماره بخش- یک بخش خاص در مسیر.

برای استفاده از آدرس دهی CHS باید بدانید هندسهدیسک مورد استفاده: تعداد کل سیلندرها، هدها و بخشهای موجود در آن. در ابتدا، این اطلاعات باید به صورت دستی وارد می شد. در استاندارد ATA-1، تابع هندسه خودکار (دستور شناسایی درایو) معرفی شد.

تأثیر هندسه بر سرعت عملیات دیسک

هندسه هارد دیسک بر سرعت خواندن و نوشتن تاثیر می گذارد. نزدیک‌تر به لبه بیرونی صفحه دیسک، طول مسیرها افزایش می‌یابد (بخش‌های بیشتری را می‌توان جای داد) و بر این اساس، مقدار داده‌ای که دستگاه می‌تواند در هر دور بخواند یا بنویسد افزایش می‌یابد. در این حالت سرعت خواندن می تواند از 50 تا 30 مگابایت بر ثانیه متغیر باشد. با دانستن این ویژگی، توصیه می شود پارتیشن های ریشه سیستم عامل ها را در اینجا قرار دهید. شماره گذاری بخش از لبه بیرونی دیسک از صفر شروع می شود. در GParted، لبه بیرونی دیسک در سمت چپ (در نمودار) و در بالا (در لیست) قرار دارد.

ویژگی های هندسه هارد دیسک ها با کنترلرهای داخلی

منطقه بندی

در صفحات هارد دیسک های مدرن، مسیرها در چندین منطقه گروه بندی می شوند. ضبط منطقه ای). تمام مسیرهای یک منطقه دارای تعداد سکتورهای یکسانی هستند. با این حال، بخش‌های بیشتری در مسیرهای مناطق بیرونی نسبت به مسیرهای مناطق داخلی وجود دارد. این اجازه می دهد تا با استفاده از طول بیشتری از مسیرهای خارجی، به تراکم ضبط یکنواخت تری دست یابیم و ظرفیت پلاتر را با همان فناوری تولید افزایش دهیم.

بخش های رزرو

برای افزایش طول عمر دیسک، بخش‌های اضافی اضافی ممکن است در هر آهنگ وجود داشته باشد. اگر یک خطای غیرقابل اصلاح در هر بخش رخ دهد، این بخش می تواند با یک ذخیره جایگزین شود. نقشه برداری مجدد). داده های ذخیره شده در آن را می توان با استفاده از ECC از دست داد یا بازیابی کرد و ظرفیت دیسک ثابت باقی می ماند. دو جدول تخصیص مجدد وجود دارد: یکی در کارخانه پر می شود، دیگری در حین کار. مرزهای منطقه، تعداد سکتورها در هر مسیر برای هر منطقه و جداول نگاشت مجدد بخش در رام الکترونیک ذخیره می شوند.

هندسه منطقی

با افزایش ظرفیت هارد دیسک های تولیدی، هندسه فیزیکی آنها دیگر با محدودیت های اعمال شده توسط رابط های نرم افزاری و سخت افزاری مطابقت نداشت (نگاه کنید به: ظرفیت هارد دیسک). علاوه بر این، آهنگ با مقادیر متفاوتسکتورها با روش آدرس دهی CHS ناسازگار هستند. در نتیجه، کنترل کننده های دیسک شروع به گزارش نه واقعی، بلکه ساختگی کردند. هندسه منطقی، که در محدودیت های رابط ها قرار می گیرد، اما با واقعیت مطابقت ندارد. بنابراین، حداکثر اعداد بخش و هد برای اکثر مدل ها 63 و 255 (حداکثر مقادیر ممکن در توابع وقفه 13h BIOS INT) است و تعداد سیلندرها با توجه به ظرفیت دیسک انتخاب می شود. هندسه فیزیکی خود دیسک را نمی توان در عملکرد عادی به دست آورد و برای سایر بخش های سیستم ناشناخته است.

آدرس دهی داده ها

حداقل منطقه داده آدرس پذیر در هارد دیسک است بخش. اندازه بخش به طور سنتی 512 بایت است. در سال 2006، IDEMA انتقال به اندازه بخش 4096 بایت را اعلام کرد که برنامه ریزی شده است تا سال 2010 تکمیل شود.

وسترن دیجیتال قبلاً از استفاده از یک فناوری قالب بندی جدید به نام Advanced Format خبر داده و یک سری درایو با استفاده از فناوری جدید منتشر کرده است. این سری شامل خطوط AARS/EARS و BPVT می باشد.

قبل از استفاده از درایو با فناوری فرمت پیشرفته در ویندوز XP، باید با استفاده از یک روش تراز کردن انجام دهید ابزار ویژه. اگر پارتیشن‌های دیسک توسط Windows Vista، Windows 7 و Mac OS ایجاد شده‌اند، تراز کردن لازم نیست.

در ویندوز ویستا، ویندوز 7، ویندوز سرور 2008 و Windows Server 2008 R2 پشتیبانی محدودی از دیسک هایی با اندازه بخش بزرگتر دارند.

2 راه اصلی برای آدرس دهی بخش ها روی دیسک وجود دارد: بخش سر سیلندر(انگلیسی) بخش سر سیلندر، CHS) و آدرس دهی بلوک خطی(انگلیسی) آدرس دهی بلوک خطی، LBA).

C.H.S.

با این روش، بخش با موقعیت فیزیکی خود روی دیسک با 3 مختصات نشان داده می شود - شماره سیلندر, شماره سرو شماره بخش. در دیسک های بزرگتر از 528482304 بایت (504 مگابایت) با کنترلرهای داخلی، این مختصات دیگر با موقعیت فیزیکی بخش روی دیسک مطابقت ندارند و "مختصات منطقی" هستند (نگاه کنید به).

LBA

با این روش آدرس بلوک های داده روی رسانه با استفاده از یک آدرس خطی منطقی مشخص می شود. آدرس دهی LBA در سال 1994 در ارتباط با استاندارد EIDE (Extended IDE) پیاده سازی و استفاده شد. نیاز به LBA به‌ویژه با ظهور دیسک‌های با ظرفیت بالا ایجاد شد که با استفاده از طرح‌های آدرس‌دهی قدیمی نمی‌توان به طور کامل از آنها بهره‌برداری کرد.

روش LBA با نگاشت بخش برای SCSI مطابقت دارد. BIOS کنترلر SCSI این وظایف را به طور خودکار انجام می دهد، یعنی روش آدرس دهی منطقی در ابتدا مشخصه رابط SCSI بود.

فن آوری های ثبت داده ها

اصل عملکرد هارد دیسک ها مشابه عملکرد ضبط صوت است. سطح کار دیسک نسبت به سر خوانده حرکت می کند (به عنوان مثال، به شکل یک سلف با شکاف در مدار مغناطیسی). هنگامی که یک جریان الکتریکی متناوب (در حین ضبط) به سیم پیچ سر وارد می شود، میدان مغناطیسی متناوب حاصل از شکاف سر بر فرومغناطیس سطح دیسک تأثیر می گذارد و جهت بردار مغناطیسی دامنه را بسته به قدرت سیگنال تغییر می دهد. هنگام خواندن، حرکت دامنه ها در شکاف سر منجر به تغییر در شار مغناطیسی در مدار مغناطیسی سر می شود که منجر به ظاهر شدن یک متناوب می شود. سیگنال الکتریکیدر سیم پیچ به دلیل اثر القای الکترومغناطیسی.

اخیراً از اثر مغناطیسی برای خواندن استفاده شده است و از سرهای مغناطیسی در دیسک ها استفاده می شود. در آنها، تغییر در میدان مغناطیسی منجر به تغییر در مقاومت، بسته به تغییر در قدرت میدان مغناطیسی می شود. چنین هدهایی امکان افزایش احتمال خواندن اطلاعات قابل اعتماد (مخصوصاً در تراکم بالای ثبت اطلاعات) را فراهم می کند.

روش ضبط طولی

هارد دیسک های ضبط عمود از سال 2005 در بازار موجود است.

روش ثبت مغناطیسی حرارتی

روش ثبت مغناطیسی حرارتی ضبط مغناطیسی به کمک حرارت، HAMR ) در حال حاضر امیدوارکننده ترین نمونه موجود است؛ در حال حاضر به طور فعال در حال توسعه است. در این روش از گرمایش نقطه‌ای دیسک استفاده می‌شود که به هد اجازه می‌دهد مناطق بسیار کوچکی از سطح خود را مغناطیسی کند. هنگامی که دیسک خنک شد، مغناطش "ثابت" می شود. از سال 2009، تنها نمونه‌های آزمایشی در دسترس بودند که چگالی ضبط آن‌ها 150 گیگابیت بر سانتی‌متر مربع بود. متخصصان هیتاچی محدودیت این فناوری را 2.3 تا 3.1 ترابیت بر سانتی‌متر مربع می‌دانند، نمایندگان فناوری سیگیت - 7.75 ترابیت بر سانتی‌متر مربع.

رسانه ذخیره سازی ساختار یافته

محیط ذخیره سازی ساختاریافته (الگودار). رسانه با الگوی کمی) یک فناوری امیدوارکننده برای ذخیره داده ها بر روی یک رسانه مغناطیسی است که از آرایه ای از سلول های مغناطیسی یکسان برای ضبط داده ها استفاده می کند که هر کدام از آنها مربوط به یک بیت اطلاعات است، برخلاف فناوری های مدرن ضبط مغناطیسی که در آن کمی اطلاعات وجود دارد. در چندین حوزه مغناطیسی ثبت شده است.

روش خودآرایی پلیمری

در حال حاضر آخرین پیشرفت در زمینه افزایش حجم HDD، روش خودآرایی پلیمرها است (14 نوامبر 2012).

مقایسه رابط

تاریخچه پیشرفت درایو

بازار هارد دیسک

پیامدهای سیل در تایلند (2011)

بر اثر این سیل چندین شهرک صنعتی که کارخانه های تولید هارد در آن مستقر هستند دچار آبگرفتگی شد که به گفته کارشناسان این امر باعث کمبود هارد در بازار جهانی شد. به گفته پایپر جافری، در سه ماهه چهارم سال 2011، کمبود هارد دیسک در بازار جهانی 60 تا 80 میلیون دستگاه با حجم تقاضای 180 میلیون خواهد بود، تا 9 نوامبر 2011، قیمت ها برای دیسک های سختدر حال حاضر بین 10 تا 60 درصد افزایش یافته است. در اواسط سال 2012، سطح تولید و قیمت هارد دیسک ها به سطح قبلی خود بازگشت.

همچنین ببینید

یادداشت

1. راهنمای مرجع - درایوهای دیسک سخت (انگلیسی). - مروری بر فناوری هارد دیسک. بایگانی شده از نسخه اصلی در 23 اوت 2011. بازیابی شده در 28 ژوئیه 2009.
2. http://www.storagereview.com/guide/histEarly.html راهنمای مرجع - درایوهای دیسک سخت - درایوهای دیسک اولیه (انگلیسی)
3. آرشیوهای IBM: امکانات ذخیره سازی دسترسی مستقیم IBM 3340
4. هارد یا هارد؟
5. سیگیت یک هارد دیسک 4 ترابایتی را معرفی کرد
6. مدال 545XE (انگلیسی) . سیگیت (17 اوت 1994). (لینک غیر قابل دسترس - داستان) بازیابی شده در 8 دسامبر 2008.(لینک غیر قابل دسترس - داستان)
   مشخصات دیسک Medalist 545xe (Seagate ST3660A) پارامترهای زیر را بیان می کند: حجم فرمت شده 545.5 مگابایت و هندسه 1057 سیلندر × 16 سر × 63 بخش × 512 بایت در هر بخش = 545،513،472 بایت. با این حال، حجم اعلام شده 545.5 تنها در صورت تقسیم بر 1000 × 1000 از هندسه بدست می آید. با تقسیم بر 1024x1024 مقدار 520.2 بدست می آید.
   Barracuda 7200.9 320 GB هارد PATA (ST3320833A) (انگلیسی) . سیگیت. - برگه مشخصات فنی بایگانی شده از نسخه اصلی در 23 اوت 2011. بازیابی شده در 8 دسامبر 2008.
   مثال دیگر: حجم بیان شده 320 گیگابایت و تعداد سکتورهای موجود 625,142,448 است اما اگر تعداد سکتورها در اندازه آنها (512) ضرب شود به 320,072,933,376 می رسد. بر 1000³، با تقسیم بر 1024³ معلوم می شود که تنها 298 است.
7. پایگاه دانش سیگیت استانداردهای اندازه گیری ظرفیت ذخیره سازی (روسی)
8. http://www.hitachigst.com/hdd/support/15k147/15k147.htm
9. http://www.seagate.com/products/notebook/momentus.html (لینک غیر قابل دسترس - داستان)
10. بررسی Scythe Quiet Drive در thg.ru
11. توشیبا: انتشار خبری 1 اکتبر 2009
12. سیگیت خرید بخش هارد دیسک سامسونگ را تکمیل کرد | سیگیت
13. دستگاه هارد دیسک. R.LAB (23 ژوئن 2010). بایگانی شده از نسخه اصلی در 3 فوریه 2012.
14. نمایش با هارد دیسک (دسترسی به قسمت پایین هارد دیسک ها)، بخش های 1-3 / انتشارات / فناوری پیشرفته
15. مجموعه ای از ابزارهای کمکی برای عیب یابی سطح پایین و تعمیر هارد دیسک ها. ???. بایگانی شد
16. ابزاری برای عیب یابی و تعمیر هارد دیسک UDMA-3000 با ماژول برای بسیاری از مدل ها. ???. بایگانی شده از نسخه اصلی در 23 آگوست 2011. تایید شده؟؟؟.