هارد دیسک | هرآنچه باید درباره هارد بدانید.

هارد دیسک ها، جزئی مهم از سخت افزار کامپیوتر هستند که داده ها را روی کامپیوتر ذخیره می کنند. آنها همچنین به عنوان درایوهای دیسک سخت (HDD) یا درایوهای دیسک ثابت شناخته می شوند. آنها از ضبط مغناطیسی برای ذخیره و بازیابی داده ها روی یک یا چند صفحه فلزی در حال چرخش استفاده می کنند.

هارد دیسک ها بیش از 60 سال است که وجود داشته اند و از نظر ظرفیت، سرعت، اندازه و رابط پیشرفت چشمگیری داشته اند. در این مقاله به بررسی تاریخچه، انواع، ویژگی ها، مزایا و معایب Hard Disk خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب

• انواع هارد دیسک
• ویژگی های هارد دیسک
• اجزای هارد دیسک چیست و چگونه کار می کنند؟
• مزایا و معایب هارد دیسک ها

انواع هارد دیسک

انواع مختلفی از هارد دیسک ها وجود دارد که دارای رابط ها، شکل ها و عملکرد متفاوتی هستند. چهار نوع اصلی Hard Disk عبارتند از PATA، SATA، SCSI و SSD.

PATA

PATA مخفف Parallel Advanced Technology Attachment است و با نام های

IDE (Integrated Drive Electronics) یا EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) نیز شناخته می شود. این یکی از اولین انواع رابط های Hard Disk است که در سال 1986 توسط Compaq و Western Digital معرفی شد. برای اتصال هارد دیسک به مادربرد از انتقال موازی داده و کابل های نواری استفاده می کند.

هارد دیسک های PATA می توانند حداکثر ظرفیت 128 گیگابایت و حداکثر سرعت انتقال 133 مگابایت بر ثانیه را داشته باشند. هارد دیسک های PATA عمدتا منسوخ شده اند و هارد دیسک های SATA جایگزین شده اند.

SATA

SATA مخفف Serial Advanced Technology Attachment است و امروزه رایج ترین رابط Hard Disk است. در سال 2003 توسط کنسرسیومی از شرکت ها از جمله اینتل، دل و سیگیت معرفی شد. برای اتصال هارد دیسک به مادربرد از انتقال اطلاعات سریال و کابل های نازک تر استفاده می کند.

هارد دیسک های SATA حداکثر ظرفیت 16 ترابایت و حداکثر سرعت انتقال 600 مگابایت بر ثانیه را دارند. هارد دیسک های SATA با اکثر کامپیوترهای مدرن سازگار هستند و عملکرد، قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری بهتری نسبت به هارد دیسک های PATA ارائه می دهند.

SCSI

SCSI مخفف عبارت Small Computer System Interface است و نوعی رابط Hard Disk است که از چندین دستگاه و انتقال داده با سرعت بالا پشتیبانی می کند. در سال 1981 توسط Shugart Associates معرفی شد و چندین بازنگری و استاندارد را پشت سر گذاشته است. از یک سیستم باس و یک کنترلر برای اتصال هارد دیسک و سایر دستگاه ها مانند اسکنرها، چاپگرها و CD-ROM ها به مادربرد استفاده می کند.

هارد دیسک های SCSI می توانند حداکثر ظرفیت 2 ترابایت و حداکثر سرعت انتقال 640 مگابایت بر ثانیه داشته باشند. هارد دیسک‌های SCSI عمدتاً در سرورها، ایستگاه‌های کاری و رایانه‌های با کارایی بالا استفاده می‌شوند، جایی که دسترسی سریع‌تر و مطمئن‌تری به داده‌ها نسبت به هارد دیسک‌های SATA ارائه می‌دهند.

SSD

SSD مخفف Solid State Drive است و نوعی ذخیره ساز است که به جای صفحات مغناطیسی از حافظه فلش برای ذخیره اطلاعات استفاده می کند. (درست هست که این نوع در دسته هارد دیسک ها قرار نمیگیرد اما در این قسمت لازم بود به این نوع اشاره شود)

در سال 1991 توسط SanDisk معرفی شد و در سال های اخیر محبوب تر و مقرون به صرفه تر شده است. از رابطی مشابه هارد دیسک های SATA استفاده می کند، اما هیچ قطعه متحرکی ندارد، که باعث می شود سریع تر، بی صداتر و بادوام تر از هارد دیسک ها باشد.

حافظه های SSD می توانند حداکثر ظرفیت 100 ترابایت و حداکثر سرعت انتقال 6 گیگابایت بر ثانیه را داشته باشند. SSD ها برای دستگاه های تلفن همراه مانند گوشی های هوشمند، تبلت ها و لپ تاپ ها ایده آل هستند، جایی که مصرف انرژی کمتر، مقاومت در برابر ضربه بالاتر و زمان بوت سریع تر از HDDها ارائه می دهند.

ویژگی های هارد دیسک

هنگام انتخاب Hard Disk، چندین ویژگی کلیدی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود، مانند:

ظرفیت هارد:

به مقدار داده ای که می توان روی Hard Disk ذخیره کرد اشاره دارد. هارد دیسک ها در ظرفیت های مختلفی از چند گیگابایت تا چند ترابایت در دسترس هستند. ظرفیت‌های بزرگ‌تر برای کاربرانی که نیاز به ذخیره داده‌های زیادی مانند فایل‌های ویدیویی بزرگ یا مجموعه‌های گسترده موسیقی یا عکس دارند، مناسب‌تر است.

سرعت هارد:

به مدت زمانی که Hard Disk برای خواندن و نوشتن داده ها نیاز دارد، اشاره دارد. هارد دیسک ها با سرعت های مختلف در دسترس هستند و درایوهای سریعتر عملکرد بهتری را ارائه می دهند و دسترسی سریع تری به داده ها دارند. دو معیار رایج سرعت برای هارد دیسک‌ها عبارتند از سرعت چرخش (اندازه‌گیری شده در RPM) و سرعت انتقال (اندازه‌گیری شده با مگابایت بر ثانیه یا گیگابایت بر ثانیه).

نوع ارتباط بین هارد و کامپیوتر:

به نوع ارتباط بین Hard Disk و کامپیوتر اشاره دارد. رایج ترین رابط برای هارد دیسک های داخلی SATA است، در حالی که هارد های اکسترنال ممکن است از USB، Firewire یا رابط های دیگر استفاده کنند. این رابط بر سازگاری، عملکرد و سهولت نصب Hard Disk تأثیر می گذارد.

حافظه پنهان هارد:

این نوع حافظه ای است که در Hard Disk تعبیه شده است تا با ذخیره موقت داده هایی که اغلب به آنها دسترسی پیدا می کنید، عملکرد را بهبود بخشد. اندازه کش بزرگتر معمولاً با عملکرد سریعتر همراه است.

قابل اعتماد بودن عملکرد هارد:

این یک عامل حیاتی است، زیرا هارد دیسک ها دستگاه های مکانیکی هستند و ممکن است در طول زمان خراب شوند. برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد، انتخاب یک Hard Disk از یک سازنده معتبر و نگهداری صحیح درایو با انجام پشتیبان گیری منظم و جلوگیری از ضربه فیزیکی به درایو مهم است.

اجزای هارد دیسک چیست و چگونه کار می کنند؟

هارد دیسک ها از ضبط مغناطیسی برای ذخیره و بازیابی اطلاعات روی یک یا چند صفحه فلزی در حال چرخش استفاده می کنند. یک Hard Disk دارای اجزای متعددی است که با هم کار می کنند تا ذخیره و دسترسی به داده ها را فعال کنند. در این قسمت، اجزای اصلی Hard Disk، نحوه کار و عملکرد آنها را بررسی خواهیم کرد.

اجزای اصلی یک هارد دیسک

اجزای اصلی هارد دیسک عبارتند از:

دیسک (Platter)

پلاتر ها دیسک های دایره ای داخل هارد دیسک هستند که داده ها در آن ذخیره می شوند. دیسک ها از آلومینیوم، شیشه یا سرامیک ساخته شده اند و لایه نازکی از مواد مغناطیسی روی سطح خود دارند. ماده مغناطیسی می تواند داده ها را با تغییر قطبیت خود در پاسخ به جریان الکتریکی ذخیره کند. داده ها به شکل ارقام باینری (بیت ها) ذخیره می شوند که 1 یا 0 هستند. هر بیت نشان دهنده یک واحد اطلاعات مانند یک حرف، یک عدد یا یک نماد است.

دیسک ها به دایره های متحدالمرکزی به نام آهنگ تقسیم می شوند که بیشتر به بخش هایی تقسیم می شوند. هر بخش می تواند مقدار ثابتی از داده ها، معمولاً 512 بایت را ذخیره کند. آهنگ ها و بخش ها برای سازماندهی و مکان یابی داده ها در صفحات استفاده می شوند.

پلاترها بسته به تعداد و تراکم تراک ها و بخش ها می توانند اندازه ها و ظرفیت های متفاوتی داشته باشند. هر چه یک Hard Disk صفحات بیشتری داشته باشد، داده های بیشتری را می تواند ذخیره کند.

موتورگردان (Spindle)

موتورگردان یا اسپیندل محوری است که صفحات را در جای خود نگه می دارد و آنها را با سرعت زیادی می چرخاند. سرعت اسپیندل بر حسب دور در دقیقه (RPM) اندازه گیری می شود که نشان می دهد پلاترها چند بار در یک دقیقه می چرخند.

سرعت اسپیندل بر عملکرد هارد دیسک تأثیر می گذارد، زیرا تعیین می کند که داده ها با چه سرعتی می توانند خوانده شوند یا روی صفحات نوشته شوند. سرعت معمول یک Hard Disk رومیزی 7200 RPM است، در حالی که برخی از هارد دیسک ها می توانند سرعت 10000 RPM یا 15000 RPM داشته باشند.

اسپیندل همچنین صفحات را در فاصله ثابتی از یکدیگر نگه می‌دارد که به هد خواندن و نوشتن اجازه می‌دهد به هر دو طرف صفحات دسترسی داشته باشد.

بازوی خواندن ونوشتن (Read/Write Arm)

بازوی خواندن و نوشتن قطعه‌ای است که هد خواندن و نوشتن را روی صفحات برای خواندن یا نوشتن اطلاعات حرکت می‌دهد. بازوی خواندن و نوشتن به یک محرک متصل است که حرکت آن را کنترل می کند. بازوی خواندن و نوشتن می‌تواند به داخل و خارج و همچنین بالا و پایین حرکت کند تا به مسیرها و بخش‌های مختلف بر روی صفحات برسید.

بازوی خواندن و نوشتن نیز می‌تواند بسیار سریع حرکت کند، زیرا نیاز به دسترسی به بخش‌های مختلف داده در زمان کوتاهی دارد. سرعت بازوی خواندن و نوشتن بر حسب زمان جستجو اندازه‌گیری می‌شود، یعنی زمانی که طول می‌کشد تا هد خواندن و نوشتن به محل مورد نظر روی صفحات برسد. هرچه زمان جستجو کمتر باشد، عملکرد Hard Disk سریعتر است.

سر خواندن و نوشتن (Read/Write Head)

هد خواندن و نوشتن قطعه ای است که در واقع داده ها را روی صفحات می خواند یا می نویسد. هد خواندن و نوشتن یک آهنربای الکتریکی کوچک است که می تواند میدان های مغناطیسی را روی دیسک ها ایجاد یا تشخیص دهد. هد خواندن و نوشتن می تواند قطبیت مواد مغناطیسی روی دیسک ها را تغییر دهد تا داده ها را بنویسد، یا قطبیت مواد مغناطیسی روی صفحات را برای خواندن داده ها حس کند.

هد خواندن و نوشتن به سطح دیسک ها بسیار نزدیک است، اما به آنها برخورد نمی کند. در عوض، روی یک بالشتک نازک از هوا شناور می شود که با چرخش صفحات ایجاد می شود. هد خواندن و نوشتن همچنین می تواند بسته به عملکرد بین حالت خواندن و نوشتن جابجا شود.

تنظیم کننده (Actuator)

Actuator قطعه ای است که حرکت بازوی خواندن و نوشتن و هد خواندن و نوشتن را کنترل می کند. Actuator موتور کوچکی است که دستورالعمل ها را از برد مدار Hard Disk دریافت می کند.

این قطعه می‌تواند بازوی خواندن و نوشتن و هد خواندن و نوشتن را بر اساس داده‌هایی که باید به آنها دسترسی یا نوشته شود، به موقعیت صحیح روی صفحه‌ها حرکت دهد و همچنین می تواند سرعت و جهت حرکت را بسته به عملکرد و قابلیت اطمینان Hard Disk تنظیم کند.

برد مدار  (Circuit Board)

برد مدار قطعه ای است که Hard Disk را به کامپیوتر متصل می کند و انتقال داده ها و ارتباطات را مدیریت می کند. برد مدار در پشت یا پایین هارد قرار دارد و دارای تراشه ها و مدارهای الکترونیکی مختلف است. برد مدار دارای دو پورت اصلی است: یکی برای منبع تغذیه و دیگری برای رابط داده.

پورت منبع تغذیه برق مورد نیاز برای عملکرد هارد دیسک را تامین می کند، در حالی که پورت رابط داده انتقال داده و ارتباط بین Hard Disk و کامپیوتر را امکان پذیر می کند. رایج ترین رابط داده برای هارد دیسک SATA است که از انتقال سریال و کابل های نازک داده استفاده می کند. سایر رابط های داده مانند PATA ، SCSI یا USB نیز ممکن است برای انواع مختلف Hard Disk استفاده شود.

مزایا و معایب هارد دیسک ها

هارد دیسک ها بسته به نوع، ویژگی و کاربرد، مزایا و معایب متعددی دارند. برخی از مزایا و معایب رایج عبارتند از:

مزایای هارد دیسک

ظرفیت زیاد: هارد دیسک ها می توانند حجم زیادی از داده ها را ذخیره کنند که برای کاربرانی که فایل های زیادی دارند یا نیاز به پشتیبان گیری از اطلاعات خود دارند مفید است. هارد دیسک ها نسبت به SSD ها ظرفیت بالاتری دارند و به ازای هر گیگابایت مقرون به صرفه ترند.

دسترسی و بازیابی سریعتر: هارد دیسک ها می توانند سریعتر از سایر دستگاه های ذخیره سازی مانند دیسک های نوری یا نوارها به داده ها دسترسی پیدا کرده و آنها را بازیابی کنند. درایوهای SSD نسبت به HDD ها زمان دسترسی و بازیابی سریع تری دارند و می توانند عملکرد کلی کامپیوتر را بهبود بخشند.

جایگزینی و ارتقای آسان: هارد دیسک ها به راحتی قابل تعویض و ارتقا هستند، زیرا از رابط های استاندارد استفاده می کنند. کاربران می توانند به راحتی هارد دیسک ها را تعویض یا اضافه کنند تا ظرفیت ذخیره سازی یا عملکرد خود را افزایش دهند.

معایب هارد دیسک

به قطعات متحرک متکی است: هارد درایوها به قطعات متحرک مانند صفحات چرخان و هدهای خواندن و نوشتن متکی هستند که ممکن است به مرور زمان فرسوده یا خراب شوند. این می تواند باعث از دست رفتن داده ها، خرابی یا شکست شود. SSD ها قطعات متحرک ندارند و از هارد دیسک ها بادوام تر و قابل اعتمادتر هستند.

به راحتی آسیب می بیند: هارد دیسک ها به راحتی توسط شوک های فیزیکی، لرزش یا دمای شدید آسیب می بینند که می تواند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد یا باعث از دست رفتن اطلاعات شود. کاربران باید هارد دیسک ها را با دقت نگهداری و نگهداری کنند و از آنها در برابر عوامل خارجی محافظت کنند.

دسترسی آهسته تر نسبت به SSD ها: هارد درایوها زمان دسترسی کمتری نسبت به SSD دارند، زیرا باید صفحات را بچرخانند و هدهای خواندن و نوشتن را حرکت دهند تا داده ها را پیدا کنند. این می تواند بر زمان بوت، زمان بارگذاری و پاسخگویی رایانه تأثیر بگذارد. SSD ها نسبت به HDD ها زمان دسترسی سریع تری دارند، زیرا از فلش مموری استفاده می کنند.

میتوانید در مطلب مقایسه تخصصی SSD و HDD در مورد این دو حافظه اطلاعات بیشتری نیز کسب کنید.

اگر شما جز افرادی هستید که به مباحث اکتیو و پسیو شبکه علاقه دارید و مشتاق هستید که در حوزه ی سخت افزار و شبکه های کامپیوتری، اطلاعات کسب کنید، محتوای تیم مستر خطیب را دنبال کنید و با ارائه نظر، ما را در بهبود و ارتقای کیفیت مطالب یاری کنید.

هم چنین، در دوره ۰ تا ۱۰۰ اسمبل و سخت افزار، علاوه بر آشنایی کامل با قطعات سخت افزاری، به موارد بیشتری درمورد سخت افزار، مانند انتخاب درست قطعات برای سیستم، محاسبه پهنای باند و گلوگاه آنها، نصب (اسمبل) و راه اندازی و عیب یابی و.. پرداخته می شود.