هارد ديسک

بر روی هر کامپيوتر حداقل يک هارد ديسک وجود دارد.برخی از سيستم ها ممکن است دارای بيش از يک هارد ديسک باشند. هارد ديسک يک محيط ذخيره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نمايد . اطلاعات ديجيتال در کامييوتر می بايست بگونه ای تبديل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد ديسک مغناطيسی ذخيره کرد.

مبانی هارد ديسک

هارد ديسک در سال 1950 اختراع گرديد. هارد ديسک های اوليه شامل ديسک های بزرگ با قطر 20 اينچ ( 50/8 سانتيمتر) بوده و توان ذخيره سازی چندين مگابايت بيشتر را نداشتند. به اين نوع ديسک ها در ابتدا " ديسک ثابت " می گفتند. در ادامه به منظور تمايز آنها با فلاپی ديسک ها از واژه " هارد ديسک " استفاده گرديد. هارد ديسک ها دارای يک Platter ( صفحه ) به منظور نگهداری محيط مغناطيسی می باشند. عملکرد يک هارد ديسک مشابه يک نوار کاست بوده و از يک روش يکسان برای ضبط مغناطيسی استفاده می نمايند. هارد ديسک ونوار کاست از امکانات ذخيره سازی مغناطيسی يکسانی نيز استفاده می نمايند.در چنين مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف و يا مجددا" بازنويسی کرد. اطلاعات ذخيره شده بر روی هر يک از رسانه های فوق ، ساليان سال باقی خواهند ماند. عليرغم وجود شباهت های موجود ، رسانه های فوق در مواردی نيز با يکديگر متفاوت می باشند:
• لايه مغناطيسی بر روی يک نوار کاست بر روی يک سطح پلاستيکی نازک توزيع می گردد. در هارد ديسک لايه مغناطيسی بر روی يک ديسک شيشه ای ويا يک آلومينيوم اشباح شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صيقل داده می شود.
• در نوار کاست برای استفاده از هر يک از آيتم های ذخيره شده می بايست بصورت ترتيبی ( سرعت معمولی و يا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امکان بازيابی ( شنيدن ) آيتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد ديسک ها می توان بسرعت در هر نقظه دلخواه مستفر و اقدام به بازيابی ( خواندن و يا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر کرد.
• در يک نوار کاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بايست سطح نوار را مستقيما" لمس نمايد. در هارد ديسک هد خواندن و نوشتن در روی ديسک به پرواز در می آيد! ( هرگز آن را لمس نخواهد کرد )
• نوار کاست موجود در ضبط صوت در هر ثانيه 2 اينچ ( 5/08 سانتيمتر ) جابجا می گردد. گرداننده هارد ديسک می تواند هد مربوط به هارد ديسک را در هر ثانيه 3000 اينچ به چرخش در آورد .
يک هارد ديسک پيشرفته قادر به ذخيره سازی حجم بسيار بالائی از اطلاعات در فضائی اندک و بازيابی اطلاعات با سرعت بسيار بالا است . اطلاعات ذخيره شده برروی هارد ديسک در قالب مجموعه ای از فايل ها ذخيره می گردند. فايل نامی ديگر برای مجموعه ای از بايت ها است که بنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخيره شده است . زمانيکه برنامه ای اجراء و در خواست فايلی را داشته باشد، هارد ديسک اطلاعات را بازيابی و آنها برای استفاده پردازنده ارسال خواهد کرد.
برای اندازه گيری کارآئی يک هارد ديسک از دو روش عمده استفاده می گردد:
• ميزان داده (Data rate) . تعداد بايت هائی ارسالی در هر ثانيه برای پردازنده است . اندازه فوق بين 5 تا 40 مگابايت در هر ثانيه است .
• زمان جتسجو (Seek Time) . مدت زمان بين درخواست يک فايل توسط پردازنده تا ارسال اولين بايت فايل مورد نظربرای پردازنده را می گويند.

کالبد شکافی هارد ديسک

بهترين روش شناخت نحوه عملکرد هارد ديسک کالبد شکافی آن است .شکل زير يک هارد ديسک را نشان می دهد.
يک پوسته ( قاب ) آلومينيومی که کنترل کننده هارد ديسک در درون آن ( يک سمت ديگر ) قرار دارد. کنترل کننده فوق مکانيزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری که باعث چرخش صفحات هارد ديسک می شود را کنترل می نمايد.
در نزديکی برد کنترل کننده کانکتورهای مربوط به موتوری که باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.
در صورتيکه روکش مربوطه را از روی درايو برداريم با وضعيتی مشابه شکل زير برخورد خواهيم کرد.
در تصوير فوق موارد زير مشاهده می گردد:
• Platters ( صفحات ) اين صفحات می توانند با سرعت 3600 تا 7200 دور در دقيقه چرخش نمايند.
• بازوئی که هد خواندن و نوشتن را نگاه داشته است . اين بازو با سرعتی معادل 50 بار در ثانيه قادر به حرکت در طول هر يک از صفحات است ( حرکت شعاعی )
به منظور افزايش ظرفيت هارد ديسک می توان تعدادی از صفحات را استفاده کرد . شکل زير هارد ديسکی با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان می دهد.
مکانيزمی که باعث حرکت بازوها بر روی هارد ديسک می گردد ، سرعت و دقت را تضمين می نمايد.در اين راستا از يک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.

ذخيره سازی داده ها

اطلاعات بر روی سطح هر يک از صفحات هارد ديسک در مجموعه هائی با نام سکتور و شيار ذخيره می گردد. شيارها دوايرمتحدالمرکزی می باشند ( نواحی زرد) که بر روی هر يک از آنها تعداد محدودی سکتور(نواحی آبی ) با ظرفيت بين 256 ، 512 بايت ايجاد می گردد. سکتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعاليت سيستم عامل در واحد های ديگر با نام " کلاستر " سازماندهی می گردند. زمانيکه يک درايو تحت عملياتی با نام Low level format قرار می گيرد، شيارها و سکتورها ايجاد می گردند. درادامه و زمانيکه درايو High level format گرديد، با توجه به نوع سيستم عامل و سياست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظير : جدول اختصاص فايل ها، جدول آدرس دهی فايل ها و... ايجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فايل های اطلاعاتی فراهم گردد.