برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

تمام کامپیوترهای رومیزی و سرور حاوی درایوهای دیسک سخت هستند. هر مین فریم و سوپر کامپیوتر معمولا به هزاران ذیسک سخت متصل می گردند. دستگاههای پخش فیلم و همچنین دوربین های فیلم برداری وجود دارند که بجای نوار از دیسک سخت استفاده می کنند تمام این

تقریبا تمام کامپیوترهای رومیزی و سرور حاوی درایوهای دیسک سخت هستند. هر مین فریم و سوپر کامپیوتر معمولا به هزاران ذیسک سخت متصل می گردند. دستگاههای پخش فیلم و همچنین دوربین های فیلم برداری وجود دارند که بجای نوار از دیسک سخت استفاده می کنند تمام این دیسک های سخت یک کار را به خوبی انجام می دهند. ذخیره اطلاعات دیجیتال متغیر به شکلی نسبتا دائمی. آنها به کامپیوترها امکان یادآوری اطلاعات را زمانی که انرژی برق قطع می گردد می دهند.
در این مقاله اجزای دیسک سخت را جدا کرده تا با قطعات داخلی آن آشنا شده و نیز نحوه سازماندهی هزاران بایت از اطلاعات در فایلها را مورد بررسی قرار می دهیم.

اساس دیسک سخت


دیسک های سخت در سال 1950 اختراع شد. در ابتدا این دیسک ها قطری در حدود 20 اینچ(هر اینچ برابر 5/2 سانتیمتر است) داشتند. که تنها چند مگابایت از داده ها را نگهداری می کردند. آنها در اصل دیسکهای ثابت یا Winchesters (یک کلمه رمز که برای محصولات محبوب IBM قرار می گرفته است) نامیده می شدند. بعدها آنها یا نام دیسک سخت برای متمایز شدن از دیسک های نرم(floppy disks) معرفی شدند. دیسکهای سخت بر خلاف فیلمهای پلاستیکی قابل انعطافی که در نوار کاست و فلاپی قرار دارند حاوی سینی سختی برای نگهداری وسایل مغناطیسی هستند.
در ساده ترین سطح دیسکهای سخت تفاوتی با نوار کاست ندارند. دیسک سخت و نوار کاست هر 2 از تکنیک های ذخیره مغناطیسی مشابهی استفاده می کنند. دیسکهای سخت و نوارهای کاست همچنین دارای فواید ذخیره مغناطیسی هستند – وسایل مغناطیسی به راحتی قابل بازنویسی ، حذف و همچنین قادر به یادآوری الگوهای شار مغناطیسی که بر روی وسیله مغناطیسی ذخیره شده است برای چندین سال متوالی هستند.
در بخش بعد در مورد تفاوت های اصلی بین نوارهای کاست و دیسک های سخت بحث خواهیم کرد.


نوار کاست در برابر دیسک سخت


بگزارید نگاهی به تقاوت های بزرگ بین نوارهای کاست و دیسک های سخت بیندازیم :
- ماده مغناطیسی مخصوص ذخیره اطلاعات در نوار کاست بر روی نوار پلاستیکی نازکی پوشانده می شود. در دیسکهای سخت این ماده به عنوان لایه ای بر روی دیسکهای شیشه ای یا آلومینیومی با خلوص بالا قرار می گیرد سپس دیس های(platter) دیسک سخت برای هموار شدن آینه گون جلا داده می شوند.

- هنگام استفاده از نوار برای بدست آودن اطلاعات هر نقطه خاص از آن باید به جلو یا عقب برویم. این عمل در صورت بلند بودن نوار زمان زیادی را تلف می کند. در دیسک سخت شما به هر نقطه از سطح دیسک به صورت آنی دسترسی دارید.

- در نوار کاست هد(head) خواندن – نوشتن مستقیما نوار را لمس می کند. در دیسک سخت هد(head) خواندن – نوشتن بر بالای دیسک حرکت می کند و هرگز آن را لمس نمی کند.

- نوار در نوار گردان با سرعت 2 اینچ(08/5 سانتیمتر) در ثانیه بر روی هد(head) حرکت میکند. سینی دیسک سخت می تواند در زیر هد(head) با سرعت برابر 3000 اینچ در ثانیه بچرخد.(تقریبا برابر 170 مایل در ثانیه یا 272 کیلومتر در ساعت)

- اطلاعات روی دیسک سخت در مقایسه با نوار کاست در محدوده های مغناطیسی بسیار کوچکی ذخیره می شوند. اندازه این حوزه ها با استفاده از دقت سینی و سرعت دیسک سخت تعیین می شود.

به خاطر این تفاوت ها ، دیسکهای سخت مدرن می توانند مقدار قابل ملاحظه ای اطلاعات را در فضای کوچکی ذخیره کنند. همچنین دیسک سخت می تواند به هر قسمت از اطلاعات خود در کمتر از 1 ثانیه دسترسی یابد.

ظرفیت و عملکرد


هر سیستم رومیزی دارای دیسک سختی 10 تا 40 گیگابایت است. داده ها بر روی دسک سخت به شکل فایلها ذخیره می شوند. فایل در واقع به مجموعه ای از بایت ها با نامی خاص اختصاص می گردد. این بایتها ممکن است حاوی کد اسکی(ASCII codes) برای کاراکترهای یک فایل از نوع متنی(text file) یا دستورالعملهای کامپیوتر برای اجرا در یک برنامه نرم افزاری یا رکوردهایی از پایگاه داده یا رنگ پیکسل های یک تصویر gif باشند. بدون توجه به محتوای فایل می توان گفت که فایل در واقع رشته ای از بایت هاست. هنگامی که برنامه ای در کامپیوتر فایلی را در خواست می کند دیسک سخت بایتهای آن را دریافت کرده و یکی یکی به CPU ارسال می کند.

2 راه برای اندازه گیری عملکرد دیسک سخت وجود دارد :

- سرعت داده (Data rate) : سرعت داده به تعداد بایت هایی که توسط دیسک سخت در ثانیه به CPU ارسال می شوند گفته می شوند. سرعت ها بین 5 تا 40 مگابایت بر ثانیه رایج است.

-زمان جستجو (Seek time) : زمانی که طول می کشد تا بعد از درخواست فایل از طرف CPU اولین بایت آن توسط دیسک سخت ارسال شود. زمانهای بین 10 و 20 میلی ثانیه رایج هستند.

پارامتر مهم دیگر ظرفیت است که به تعداد بایت هایی که دیسک می تواند نگهداری کند گفته می شود.

بخش درونی : بردهای الکترونیکی

بهترین راه برای درک چگونگی کارکرد دیسک سخت مشاهده بخش درونی آن است ( در نظر داشته باشید که باز کردن دیسک سخت به آن صدمه می زند. بنابراین این کاری نیست که در خانه انجام دهید مگر اینکه دیسکی از کار افتاده داشته باشید) این یک درایو دیسک سخت می باشد.







جعبه ای است آلومینیومی با کنترل کننده الکتریکی که به یک طرف آن متصل گردیده است. مدارات الکترونیکی نحوه خواندن و نوشتن را کنترل می کند موتوری نیز برای چرخاندن سینی ها به کار می رود. مدارات الکتریکی همچنین حوزه های مغناطیسی را در بایت های داده جمع اوری میکند.(عمل خواندن) یا بایت ها داده را به حوزه های مغناطیسی تبدیل می کند.(عمل نوشتن) مدارات الکتریکی همگی بر روی برد کوچکی که از بقیه درایو مجزا است قرار دارد.






بخش درونی : در زیر برد

در زیر برد اتصالاتی برای موتور که سینی ها را می چرخاند قرار دارد با هواکشی با قدرت فیلتر کردن بالا برای یکسان کردن فشار هوای داخل و خارج درایو :





با جدا کردن پوشش درایو بخش داخلی که بسیار ساده اما دقیق است را مشاهده می نمایید :





در این تصویر شما قسمت های زیر را می بینید :

- سینی ها : که با سرعتی معادل 3600 یا 7200 دور در دقیقه هنگام فعالیت درایو می چرخند. این سینی ها با قدرت تحمل بالا و بسیار صیقلی(همانطور که در تصویر مشاهده می نمایید ساخته می شوند)

- بازو : این بخش هد(head) خواندن – نوشتن را نگه می دارد و با ساز و کار خاصی در گوشه بالایی سمت چپ کنترل می گردد. بازو می تواند هدهای درایو را از گوشه ها به مرکز حرکت دهد. بازو و ساز و کار حرکت آن بسیار سریع و ظریف است. این بازو در درایو دیسک سخت معمولی می تواند 50 بار از مرکز به لبه ها و بلعکس در هر ثانیه حرکت کند(این یک چیز شگفت انگیز برای دیدن است)

بخش درونی : هدها و سینی ها


برای افزایس میزان اطلاعاتی که درایو ذخیره می کند اکثر دیسک های سخت حاوی چندید سینی هستند. این درایو شامل 6 سینی و 6 هد خواندن – نوشتن می باشد :












مکانیزمی که بازو را بر روی دسک سخت جابجا می کند باید سریع و دقیق باشد. این بازو با استفاده از موتور خطی سریعی ساخته می شود.






اکثر درایو ها از روش voice coil(پیچک صدا) استفاده می کنند – همان روشی که برای حرکت دادن مخروط بلندگو در استریو ها استفاده می شود برای حرکت بازو نیز استفاده می شود.

ذخیره کردن داده

داده در سطح سینی در سکتورها و شیارها (sectors and tracks) ذخیره می شود به دوایر هم مرکز شیار و تیغه های بر روی شیارها سکتور گفته می شود. مانند شکل زیر :








شیار با رنگ زرد و سکتور با رنگ آبی مشخص شده است هر سکتور شامل تعداد مشخصی بایت داده می باشد – برای مثال 256 یا 512. در سطح درایو یا سیستم عامل ، سکتورها اغلب به درون خوشه ها(clusters) گروه بندی می شوند

هنگام فرمت کردن سطح پایین(Fdisk) ، درایو شیارها و سکتورها را روی سینی ایجاد می کند. نقاط آغازی و پایانی هر سکتور بر روی سینی نوشته می شوند. این روند درایو را برای نگهداری بلوک های بایت داده آماده می سازد. هنگام فرمت سطح بالا ساختارهای انبار فایل را مانند جدول تخصیص فایل بر روی سکتورها می نویسد این روند درایو را برای نگهداری فایلها آماده می سازد.

http://www.majidlearn.com

هر آنچه که می خواهید درباره هارد دیسک بدانید
Written by Abbas Vahedi   
Wednesday, 29 April 2009 18:00
harddrive_narenji_ir.jpg

برخی می گویند که دور و زمانه هارد درایو ها به سر آمده و سرانجام به دست SSD به قتل خواهند رسید. اما من فکر می کنم که هنوز داستان تکنولوژیی که بابت یک ترابایت فضای ذخیره فقط 100 هزار تومان از شما می گیرد، هنوز به پایان نرسیده است.

 

هنوز سالهای زیادی باقی مانده است که SSDها بتوانند از نظر امنیت و اعتماد و همچنین قیمت، جایگزین هارد دیسک های قدیمی شوند. کمی منصف باشید، هارد دیسک ها بر روی میز و یا کامپیوتر همه شما جا خوش کرده اند و از حجم عظیمی از خرت و پرت های شما را (از قبیل فیلم های HD، عکس های حجیم، موسیقی ها و هر چیزی که فکرش را کنید) محافظت می کنند. کاری که ممکن است در خور شان و شخصیت SSD گرانقیمت و ظریفتان نباشد.

 

برای خواندن اصل ماجرا به ادامه مطلب بروید.

 
hdhead_narenji_ir.jpg 

آنچه که در زیر پنهان است
هارد درایو را به این دلیل HDD می گویند که خلاصه شده عبارت Hard Disk Drive یا گرداننده دیسک سخت است. درون یک هارد درایو شما چیزی به نام «پلاتر» دارید که یک سطح مغناطیسی برای ضبط اطلاعات است و با سرعت بسیار زیادی به دور خود می چرخد. یک ابزار هم به نام هد در سراسر صفحه مغناطیسی حرکت می کند و کار خواندن و نوشتن اطلاعات را انجام می دهد. کار هارد از این نظر مشابه گرامافون است. اما تفاوت اصلی در این است که نوک هد هرگز با صفحه مغناطیسی تماس ندارد.

 

هارد درایوها به طور معمول در اندازه های 1.8 اینچی، 2.5 و 3.5 اینچی تولید می شوند، اماممکن است در اندازه های بزرگتر و کوچکتر از این هم دیده شوند. 3.5 اینچی ها در کامپیوتر های رومیزی به کار می روند و 2.5 اینچی ها مخصوص لپ تاپ هستند. 1.8 اینچی ها هم در iPod کلاسیک، مک بوک ایر و برخی ابزارهای پرتابل کوچک کاربرد دارند. این اعداد نشان دهنده قطر پلاتر به کار رفته در آن هارد درایو هستند.

 

یک درایو هرچه تعداد پلاتر بیشتری داشته باشد، توانایی نگهداری حجم بیشتری از اطلاعات را خواهد داشت. اما در این میان هنوز برخی محدودیت ها در خصوص تعداد و حجم اطلاعات پلاتر ها وجود دارد. هارد درایوهای پرظرفیتی که در کامپیوتر های رومیزی مورد استفاده قرار می گیرند می توانند تا 4 پلاتر داشته باشند. بسیاری از مدل های 3.5 اینچی و برخی از 2.5 اینچی های ویژه 3 پلاتر دارند. اما اغلب 2.5 اینچی های لپ تاپ و تمام 1.8 اینچی های پرتابل به دو پلاتر محدود می شوند.

 
svg2raster.jpg

ممکن است فکر کنید در هارد 1 ترابایتی و یا غول های 1.5 و 2 ترابایتی که توسط هیتاچی و سی گیت تولید شده اند، با توده ای از پلاتر ها مواجه ایم. تکنیک استفاده شده در این هاردها به PMR یا ضبط مغناطیسی ستونی مشهور است که به ما این امکان را می دهد که بر روی پلاتر تا 10 برابر اطلاعات بیشتری ضبط و نگهداری کنیم. روش کار بدین صورت است که اطلاعات بصورت عمودی (ستونی) بر روی پلاترها ضبط می شوند، در حالی که در گذشته به صورت افقی (سطری) این کار انجام می شده است. اما اطلاعاتی که به این صورت نگهداری می شوند، در برابر پاک شدن و آسیب دیدن بسیار حساس و شکننده هستند. برای درک بهتر به عکس بالا و ویدئوی جذاب زیر نگاهی بیاندازید.

 

این همه اعداد و حروف چه معنی دارند؟
اگربه برچسب هارد دیسک ها دقت کرده باشید ممکن است به کلماتی از قبیل IDE، SATA و PATA برخورده باشید و یا خصوصیاتی مانند 5400RPM یا 7200RPM را مشاهده کرده باشید. همچنین اندازه های مختلفی چون 3.5 اینچ، 2.5 اینچ و 1.8 اینچ برای آنها ذکر می شود. حسابی گیج کننده است؟ همه این اطلاعات چه معنی می توانند داشته باشند؟

 

RPM در هارد دیسک ها دقیقا مترادف با معنی آن در اتومبیل است: تعداد دور در دقیقه. این عدد در هارد دیسک ها بسیار مهم است، زیرا سرعت چرخش بالاتر به معنی سرعت خواندن و نوشتن بیشتر است. 7200RPM سرعت استاندارد هارد دیسک کامپیوترهای رومیزی است، اما مدل های ویژه ای با سرعت های 10,000RPM و 15,000RPM هم برای کاربردهای حرفه ای تولید می شوند. هارد لپ تاپ ها به علت اندازه کوچک شان،عموما 5400RPM سرعت دارند. اما می توانید مدل های 7200RPM را هم بیابید، ولی باید مقداری از شارژ لپ تاپ تان را فدای سرعت بیشتر هارد تان کنید.

 

RPM را شاید بتوان مهمترین عامل کارایی هارد دیسک دانست. وقتی هارد با سرعت بیشتری بچرخد، اطلاعات بیشتری در واحد زمان قابل خواندن و نوشتن هستند، این امر همچنین امکان دسترسی سریعتر به اطلاعات را فراهم می کند. در سرعت های بالا، هد برای رسیدن به اطلاعات درست دچار وقفه نمی گردد و سریعا خود را به محل مناسب می رساند. زمان جستجوی هارد هم عبارت است از مدت زمان مورد نیاز که هارد هد را به محل مناسب برای خواندن و نوشتن اطلاعات برساند. هارد های با کیفیت و گرانقیمت زمان جستجویی در حد 2 میلی ثانیه دارند و برای هارد های معمولی موجود در بازار این زمان به 9 میلی ثانیه می رسد. بافر هارد هم نشان دهنده میزان اطلاعاتی است که قبل از استفاده cache می شوند و هر چه میزان آن بیشتر باشد هارد با سرعت بالاتری به درخواست های سیستم پاسخ می دهد. هارد های معمول موجود در بازار با بافرهای 8، 16 و 32 مگابایت ارائه می گردند، اما برخی هارد های ویژه را با بافرهای بسیار بالا هم ( حتی تا یک گیگابایت ) می توان یافت.

 
hdcables_narenji_ir.jpg 

آنها چگونه وصل می شوند؟
ابزارهای بسیاری برای اتصال هارد دیسک به مادربورد وجود دارند. اما تا چند سال پیش در بازار هارد دیسک ها ATA -اتصال با تکنولوزی پیشرفته- استاندارد حکمران بود. این اتصال عبارت از یک سوکت 16 پین بود که کنترل هارد دیسک را در اختیار مادر بورد قرار می داد. البته قبل از اینکه SATA پا به عرصه بگذارد، رابط ATA صاحب برادر دوقلویی به نام Parallel ATA هم شد.

پس از آن، ATA به دفعات دچار بازبینی ها و ارتقا های متعددی شد که به آن اجازه می داد با هارد های حجیم تر و سریعتر هم به راحتی کار کند. ممکن است هارد هایی را دیده باشید که بر روی آنها عبارت Ultra ATA درج شده است. این دسته از رابط ها امکان جابجایی اطلاعات را با سرعت 133 مگابیت بر ثانیه مهیا می ساختند. ATA در میان عموم به IDE هم مشهور است، اما همان نام ATA توصیف دقیق تری برای این رابط است. اگر درون کامپیوترتان را نگاهی انداخته باشید ممکن است این نوع رابط را دیده باشید. تشخیص این رابط هم بسیار آسان است، کابل های نواری عریضی که فضای زیادی را هم اشغال کرده اند، همان کابلهای ATA هستند. نوع دیگری از کابل ها که ممکن است نام آن برایتان اشنا باشد، رابط های SCSI (اسکازی) هستند که در زمان حکومت ATA/IDE، به طور معمول برای مقاصد تجاری و یا سیستم های با کاربری ویژه استفاده می شدند. یکی دیگر از دردسرهای رابط های ATA/IDE تنظیمات Master/Slave و نحوه کار با آنها بود که با ظهور SATA این مشکل هم رفع شده است.

 

در چند سال اخیر استاندارد SATA برای هارد دیسک ها استفاده می شود که دنیایی کاملا متفاوت از ATA است. این رابط ها از اولین ابزار هایی بودند که به سرعت 1.5 گیگابیت بر ثانیه دست یافتند و هم اکنون با سرعت 3 گیگابیت بر ثانیه کار می کنند. البته چیزی نمانده که به سرعت 6 گیگابیت بر ثانیه هم دست پیدا کنند. این کابل ها نازک ترند و جای کمتری از کیس را اشغال می کنند، که این امر باعث مرتب تر بودن داخل کیس و گردش هوای بهتر در آن می شود. با استفاده از این استاندارد، دیگر نیازی به تنظیمات پیچیده و گیج کننده ندارید و کار با آن بسیار راحت تر است. امروزه برخی از ابزارهای external هم از نوع خاص SATA با نام eSATA استفاده می کنند که e مخفف همان external یا بیرونی است که امکان استفاده از سرعت بالای SATA را بصورت پرتابل و بیرونی فراهم می کند. چیزی نمانده که eSATA هم به استانداردی شبیه USB و با سرعت بسیار بالاتر از آن تبدیل گردد.

 

زمان جستجوی بالا، چیزی کاملا متفاوت با زمان انتقال بالا است. اولی نشان دهنده مدت زمانی است که اطلاعات مورد نظر در هارد پیدا می شوند و دومی نشان دهنده مدت زمانی است که این اطلاعات به مقصد منتقل می گردند. اگر بخواهیم این موضوع را به شکل ساده توضیح دهیم، یک هارد با رابط کم سرعت و زمان جستجوی سریع بهتر است برای جاهایی که تکه های کوچک اطلاعاتی را مرتبا جابجا می کنند بکار گرفته شود و هارد با رابط پرسرعت و زمان جستجوی کندتر بدرد کسانی می خورد که همیشه حجم بالایی از اطلاعات را انتقال می دهند.

 

چرا هاردها می میرند؟
به یاد دارید که گفتیم هد در حالت عادی هیچ گاه سطح پلاتر هارد را لمس نمی کند؟ هنگامی که هد با سطح پلاتر تماس پیدا کند در اصطلاح به آن شکستگی هد می گوییم (ویدئوی بالا را ببینید). به طور معمول هد بر روی کیسه کوچکی از هوا حرکت می کند، اما برخی ذرات ریز باعث می شوند هد بر روی دیسک کوبیده شود، این اتفاق در سرعت های چرخش بالاتر بیشتر اتفاق می افتد و تاثیر شدید تری هم بر هد و پلاتر می گذارد، زیرا ضربه آن مانند این است که هد دفعات بیشتری بر سطح پلاتر کوبیده شود. قطعات ظریف مکانیکی با این اتفاقات سرانجام به پایان عمر خود می رسند، چیزی که معمولا با نام میانگین عمر شناخته می شود. متاسفانه هنگامی که عمر درایو شما به پایان می رسد دیگر کاری جز خرید یک هارد جدید از دستتان بر نمی آید. مگر اینکه مشکل ایجاد شده برای هارد شامل موارد گارانتی تولید کننده باشد.

 

و مهمترین چیزی که در مورد هارد دیسک باید بدانید، این است که از خرت و پرت هایتان حتما نسخه پشتیبان تهیه کنید، ممکن است هارد دیسک ها با هیبت و مقاوم به نظر بیایند، اما این به این معنی نیست که آنها هیچ نقطه ضعفی ندارند.

منبع


http://www.narenji.ir/-----gadget-descriptions-77

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :