هارد دیسک چیست ؟ انواع هارد HDD ! بهترین هارد | طرز کار Hard Drive Disk

دیسک سخت (Hard Drive Disk) یکی از حافظه‌های ذخیره سازی جانبی داده‌ها است و اغلب حافظه دائمی کامپیوتر نیز خوانده می‌شود. در ادامه این مقاله با سید علی ابراهیمی باشید تا با این دیسک سخت و نحوه کارکردن آن به صورت خلاصه آشنا شوید.

کلمه HDD به چه معناست؟

کلمه HDD مخفف عبارت Hard Disk Drive به معنای “دیسک درایو سخت” است. دیسک درایو سخت با نام‌های زیر نیز شناخته می‌شود:

• Hard Drive (درایو سخت)
• Hard Disk (HD) (دیسک سخت)
• Disk Drive (درایو دیسک)
• Disk File (دیسک فایل‌ها)
• Direct Access Storage Device (DASD) (فضای ذخیره سازی با دسترسی مستقیم)
• Fixed Disk (دیسک ثابت)
• Hard (هارد)

تاریخچه هارد دیسک درایو

سالها پیش دیسکهای سخت بسیار بزرگ و سنگین بودند و برای محیطهای حفاظت شده مانند مرکز اطلاعات یا اداره‌های بزرگ، بسیار مناسب تر از محیطهای صنعتی (به دلیل ظرافت و میزان دقت) و اداره‌های کوچک و خانه‌ها (به دلیل اندازه و توان مصرفی بالای آنها) بودند. پیش از اوایل سال ۱۹۸۰ بیشتر دیسک‌های سخت صفحات ۸ اینچی(۲۰ سانتی‌متری) یا ۱۴ اینچی (۳۵ سانتی‌متری) داشتند که شامل تجهیزات مدارات متحرک با سطح ساختمانی زیاد بودند (به خصوص دیسکهای بزرگ تجهیزات متحرک که گاهی به نام ماشینهای عیب‌یاب عنوان می‌شوند). و در موارد بسیاری به جریان بالا یا حتی توان سه فاز نیاز دارند. آنهم به دلیل وجود موتورهای بزرگی که در ساختار آن‌ها به کار رفته بود.

به همین دلیل، دیسکهای سخت به‌طور رایج تا سال ۱۹۸۰ برای میکرو کامپیوترها مورد استفاده قرار نگرفت. بعد از ۱۹۸۰ شرکت سی گیت تکنولوژی نوع ST-۵۰۶ را ساخت که اولین دیسک سخت ۵٫۲۵ اینچی با ظرفیت ۵ مگا بایت بود. در حقیقت در پیکر بندی کارخانه‌ای (کامپیوترهای شخصی شرکتIBM) با دیسکهای سخت تجهیز نشده بود.

دیسک سخت یا هارد دیسک چیست؟

می‌توان گفت دیسک سخت یا (Hard Disk Drive) بزرگترین حافظه جانبی موجود در کامپیوتر است. تقریبا همه داده‌ها از جمله سیستم عامل (Operating System)، فایل‌ها، برنامه‌ها و … روی حافظه جانبیِ دیسک سخت قرار می‌گیرند. هارد دیسک‌ها معمولا به اندازه یک کتابچه با اندازه‌ای بین ۳.۵ تا ۶ اینچ هستند.

انواع هارد دیسک

همانطور که در قبل گفتیم هارد دیسک به فضای ذخیره سازی دائمی گفته می شود که دارای دو نوع اینترنال (داخلی) و اکسترنال (خارجی) تقسیم می شوند. از طرفی از نظر ساختار داخلی به دو نوع HDD وSSD  تقسیم می شوند. در ادامه هارد دیسک های hdd را شرح می دهیم.

هارد دیسک چه وظیفه‌ای دارد؟

دیسک سخت یک وظیفه دارد و آن حفظ دائمی داده‌ها است. هر داده دیجیتالی و اطلاعاتی که برای ذخیره سازی به هارد دیسک ارسال می‌شود، تا زمانی که حذف نشود بر روی سکتورها، در مکان‌ خود باقی خواهد ماند. البته ممکن است شرایط محیطی نیز در از بین درفتن این داده‌ها اثر بگذارد.

قسمت‌های مختلف هارد دیسک

هارد دیسک اجزاء و قطعات مختلفی دارد که همگی آن‌ها در کنار هم داده‌ها را ذخیره کرده یا می‌خوانند.

قسمت Actuator (کنترل کننده مرکزی)

این قسمت وظیفه دارد تا بازوی مکانیکی را کنترل کند.این قسمت به نوعی مغز هارد دیسک است که وظیفه کنترل کردن قسمت‌های مختلف هارد را بر عهده دارد.

قسمت Actuator بسیار دقیق است. این قسمت وظیفه دارد تا با سایر قطعات کامپیوتر در ارتباط باشد.

قسمت Head Arm (بازوی مکانیکی)

این قسمت وظیفه دارد تا Head را به نقطه مورد نظر برساند. قسمت بازوی مکانیکی  می‌تواند سر Head را از مرکزی ترین نقطه Platter (قسمت ۴) تا کناری ترین نقطه آن ببرد.

برای هر Platter (دیسک) دو Head Arm همراه با سر Head  وجود دارد.

 قسمت Read/Write Head (سر خواندن و نوشتن به اصطلاح Head)

این قسمت توسط Head Arm (قسمت ۲) جابجا می‌شود. کار این قسمت خواندن و نوشتن داده‌ها به صورت ۰ و ۱ (باینری) بر روی قسمت‌های بسیار ریز موجود در Platter است.

زمانی که Head وظیفه ذخیره داده‌ها را دارد، مقادیر مغناطیسی صفر و یک را در این قسمت‌های بسیار ریز قرار می‌دهد (با تغییر قطب مغناطیسی هر یک از مکان‌های ذخیره داده) و زمانی که قصد خواندن داده‌ها را دارد، برعکس حالت نوشتن، مقادیری را در هر یک از قسمت‌هایی که توسط  Actuator مشخص می‌شود، طبق قطب مغناطیسیشان حس کرده و بر اساس آن صفر یا یک منطقی معادلش را تحویل می‌دهد.

قسمت Head فقط چند نانومتر (۱ سانتی متر = ۱۰۰۰۰۰۰۰ نانومتر) با Platter خود فاصله دارد.

قسمت Platter (دیسک)

وظیفه این صفحات، حفظ داده‌ها (به صورت مغناطیسی صفر و یک) در قسمت‌های بسیار ریز است. این قسمت‌های بسیار ریز سکتور (Sector) نامیده می‌شوند و می‌توانند یک بیت را در خود نگه دارند. در هر اینچ (هر اینچ = ۲.۵۴ سانتی متر) از این صفحات حدود ۳۰۰۰۰ قسمت ریز برای ذخیره وجود دارد. اندازه هر یک از این قسمت ها در حدود ۸۴۶ نانومتر است.

معمولاً در هر هارد دیسک تعداد بیشتر از یک صفحه Platter قرار میگیرد. این صفحات از جنس شیشه یا سرامیک بوده و خودشان مغناطیسی نیستند.

قسمت Spindle (موتور چرخان دیسک‌ها)

وظیفه این قسمت فقط چرخاندن Platter هاست. به این ترتیب قسمت Head می‌تواند داده‌ها را بر روی نقاط مختلف صفحات مغناطیسی بخواند یا بنویسد. قسمت Spindle می‌تواند از ۴۲۰۰ (در هاردهای کم مصرف قابل حمل) تا ۱۵۰۰۰ (در هاردهایی مثل Cheetah 15K.4 محصول سی‌گیت) دور در دقیقه (RPM) بچرخد.

هارد دیسک چگونه کار می‌کند؟

دستورها همراه با داده‌های ارسالی یا دریافتی از هارد دیسک، توسط Disk Controller (کنترل کننده دیسک) تفسیر می‌شوند. تفسیر کردن به این معناست که هارد دیسک می‌فهمد که طبق دستور داده شده، مکان داده مورد نظر در کجا قرار داشته و طبق آن عمل خواندن یا نوشتن شروع می‌شود. زمانی که سیستم عامل یا یکی از قطعات سخت افزاری نیاز به ذخیره کردن داده یا دریافت آن داده‌ها را دارند، دیسک کنترلر وارد عمل می‌شود و دستور مورد نظر را برای Actuator ارسال می‌کند.

حال قسمت Actuator وظیفه دارد تا Head Arm (بازوی مکانیکی Head) را به قسمت‌های مختلف Platter هدایت کند. چون امکان دارد داده‌های یک فایل در مکان‌های مختلفی بر روی Platter ها ذخیره شود، بنابراین Head Arm ممکن است بین قسمت‌های مختلف پلاتر جابجا شود. حال قسمت Head وظیفه دارد تا با توجه به دستور داده شده (خواندن یا نوشتن داده) کار خود را بر روی سکتور فیزیکی مورد نظر انجام دهد.

لیست برخی از تولید کنندگان هارد دیسک:

• Seagate (سی گیت)
• Western Digital (مخفف: WD، وسترن دیجیتال) درمورد معنی هر رنگ هارد وسترن بیشتر بدانید !
• Hitachi Global Storage
• Maxtor
• IBM

طرز کار Hard Drive Disk

خوب، حقیقت این است شاید به این سوال به چند روش مختلف بتوان پاسخ داد تا بهتر بتوانیم بفهمیم وظیفه هارد در کامپیوتر چیست؟ هارد ساختار بسیار ظریف و پیچیده ای از لحاظ طراحی و مهندسی دارد، اما ما قصد داریم تا جای ممکن به زبان ساده برای شما بگوییم هارد چیست ؟

هارد دیسک یکی از قطعات اصلی و معمولا بزرگترین سخت افزار ذخیره سازی اطلاعات هر کامپیوتری می‌باشد که از یک یا چند صفحه شبیه سی دی که سطح آن‌ها با مواد مغاطیسی مثل کبالت پوشش داده شده و به آنها پلاتر می‌گویند تشکیل شده. نیرو مغناطیسی این امکان را به هارد می‌دهد تا داده‌ها را به راحتی روی سطح پلاتر نوشته و پاک کند. این قطعه‌ی سخت‌افزاری علاوه‌بر صفحه‌های مذکور حاوی هدهای خواندن/نوشتن و موتوری است که در محفظه‌ای جای داده شده تا از آلودگی‌های خارجی در امان باشد.

قطعات مکانیکی Hard Disk

به پوشش بیرونی هارد محفظه گفته می‌شود. این پوشش برای نصب هارد در سیستم فراهم شده است و از سایر قطعات هارددیسک مانند اسپیندل موتور، بازوی محرک هد، قطعات الکترونیکی و غیره حمایت می‌کند. محفظه شامل دو بخش اصلی است (پوشش بالایی و بیس پلات). تمام قطعات روی بیس پلات مونتاژ می‌شوند. بعد محفظه با استفاده از واشر‌های نصب شده قسمت بالایی را می‌پوشاند. محیط داخل محفظه باید تمیز باشد. هر ذره در رابط هد دیسک می‌تواند باعث ایجاد خراش و در نتیجه از بین رفتن اطلاعات شود. به همین دلیل است که مراکز بازیابی اطلاعات (مانند هارد ریکاوری) از اتاق‌تمیز یا کلین‌روم استفاده می‌کنند.

قطعات الکترونیکی هارد

قطعات اکترونیکی هارد دیسک را می‌توان به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:

1. قطعات الکترونیکی برای خواندن و نوشتن که به عنوان قطعات الکترونیکی کانال شناخته می‌شوند.
2. قطعات الکترونیکی برای چرخش دیسک و قرار گرفتن هد خواندن و نوشتن که به عنوان کانال servo شناخته می‌شوند.
3. قطعات الکترونیکی برای کنترل عملیات مختلف (مانند خواندن داده، نوشتن داده و غیره) دیسک یا کنترلر دیسک
4. قطعات الکترونیکی برای ارتباط با سیستم میزبان
5. رم، رام و غیره

بسیاری از این قطعات عملکردی غالبا در یک تراشه واحد (ASIC) ترکیب می‌شوند. در نتیجه ما بسیاری از IC‌ها را در PCB‌ها یا مدار‌های چاپی هارد دیسک نمی‌بینیم.

نحوه کار تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک

همان طور که گفیتم هارد دیسک از یک سری دیسک روی هم قرار گرفته ساخته شده است که سطح این دیسک‌ها با مواد مغناطیسی پوشانده شده‌اند. هارد با تحت میدان قرار دادن این مواد مغناطیسی اطلاعات را ذخیره می‌کند. این اطلاعات با چرخش صفحات نوشته می‌شوند و این کار توسط همان هد خواندن و نوشتن انجام می‌شود. به ازای هر دیسک یک هد وجود دارد که همه آن‌ها روی یک بازوی مشترک قرار گرفته‌اند.

همان طور که صفحات به شکل دورانی می‌چرخند بازوی محرک هدها را روی یک مسیر منحنی به حرکت در می‌آورد با این کار هر هد می‌تواند به تمام سطح صفحه در حال چرخش دسترسی پیدا کند. هد نوشتن در نزدیکی محدوده‌های مغناطیسی یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می‌کند و آن را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. هد خواندن و نوشتن روی یک بالشتک هوا که دارای ضخامت چند نانومتری است قرار دارد و این فاصله باعث می‌شود که دیسک در برابر گرد و غبار، ذرات دود، مو و غیره مقاوم باشد.

هارد دیسک یا دیسک سخت چیست  و چگونه کار میکند؟

زمانی که شما اطلاعاتی را می‌خواهید روی هارد ذخیره کنید مثل نصب ویندوز ، ضبط فیلم ، کپی کردن اطلاعات و… ، در واقع دستور باینری را صادر می‌کنید. این دستورهای کدی باینری از طریق مدارهای موجود به CPU و رم فرستاده میشود و بعد از آن از طریق مادربرد و کابل رابط به برد هارد و سپس به هد فرستاده شده و با استفاده از تکنولوژی مغناطیسی بروی سطح دیسک نوشته میشود.

محبوب ترین برندها و مدل های هارد دیسک :

برخی از اصلی ترین و محبوب ترین تولید کنندگان هارد دیسک در جهان به ترتیب عبارتند از وسترن دیجیتال ، سیگیت ، توشیبا و هیتاچی .

شما معمولا میتوانید یکی از این برندها را از فروشگاههای قطعات کامپیوتری  و یا از سایتهای فروش آنلاین مثل دیجی‌کالا خریداری کنید .

هارد اصلی و داخل قاب اکثر هارد های اکسترنال موجود در بازار که با برندهای غیر از اینهایی که گفته شد بفروش میرسد یکی از این ۴ برندی است که قبلا ذکر کردیم. یعنی مثلا هارد ADATA قابش به این نام است و بفروش میرسد اگر داخل قاب را باز کنید ممکنه هارد توشیبا را ببینید.

ظرفیت هارد دیسک‌ها

ظرفیت هارد دیسک به مراتب یکی از فاکتورهای مهم در خرید و تهیه یک هارد  اکسترنال یا اینترنال میباشد. اگر هارد دیسک با حجم کم داشته باشید خوب بدیهی است که زودتر پر میشود .ظرفیت هارد های امروزی به مراتب از یواس‌بی فلش‌ها بیشتر بوده و هر روز به ظرفیت آن‌ها افزوده می‌شود . به عنوان مثال امروزه ظرفیت متوسط هاردها در حدود ۸ ترابایت است. بیشترین ظرفیت یک هارد درایو ۱۰ ترابایت مربوط به BarraCuda Pro می‌باشد که شرکت سیگیت از آن رونمایی کرده.

هارد دیسک یک ترابایت چیست؟

هارد دیسک یک ترابایت به هاردی گفته می‌‌شود که ۱۰۰۰ گیگ یا به عبارتی ۱.۰۰۰.۰۰۰ مگ فضای ذخیره‌سازی دارد.
هنگام تهیه یک هارد دیسک حتما نیازها و حجم فایلهایی که ممکن است روی آن ذخیره کنید را مد نظر داشته باشید و نسب به آنها خرید کنید تا بهترین انتخاب را کرده باشید.

انواع هارد دیسک

هارد دیسک هم مثل خیلی از چیزهای دیگر انواع و اقسام مختلفی دارد .هاردها معمولا به دو دسته اینترنال ، اکسترنال تقسیم میشوند. امروزه به دلیل استفاده کمتر از کامپیوترهای PC ، هارد های اکسترنال طرفدار بیشتری دارند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته شاید بتوان از USB FALSH ها به عنوان یک نوع هارد درایو نام برد.

هاردهای اینترنال از طریق پورتهای SATA , IDE , SAS , SCSI  و هاردهای اکسترنال معمولا به صورت USB ، eSATA یا وایرلس قابل اتصال به کامپیوتر هستند.

هارد دیسک چگونه به سیستم وصل میشود ؟

هارد های اینترنال از طریق کابل های دیتا (IDE , SATA , SCSI , SAS) به روی مادبرد و یک پورت برق از پاور وصل میشوند و هاردهای اکسترنال هم از طریق پورت USB به کامپیوتر یا دستگاههای دیگر قابل اتصال هستند.

چه چیزهایی روی هارد درایو ذخیره میشوند؟

از هارد درایو میتوان برای ذخیره هر نوع دیتایی اعم از فیلم،عکس،موسیقی ،نرم افزار، فایلهای Document و خلاصه هرچیزی که فکرش را بکنید استفاده کرد.

چه فرقی بین هارد دیسک و هارد درایو است ؟

در حقیقت فرق خاصی بین این دو اصطلاح نیست و یک معنی را میدهد .اما از نظر کارشناسی هارد دیسک به قطعه و سخت افزار هارد گفته میشود و هارد درایو به فضای موجود در دیسک سخت که قابل دسترس برای استفاده و ذخیره اطلاعات است گفته میشود.

تفاوت هارد HDD و SSD

شاید این سوال برای شما نیز مطرح شده باشد که کلمه HDD  به چه معناست؟ بر اساس مطالبی که در قبل گفتیم این هارد مخفف هارد دیسک است، که این تکنولوژی اطلاعات را بر روی پلتر ذخیره می کند و با کمک هد اطلاعات خوانده می شود. از مزایای hdd ها می توان به این اشاره کرد که این دستگاه ها می توانند حجم زیادی از اطلاعات را در ازای قیمت کم نگهداری کنند. اما حال بهSSD  می پردازیم. این لغت مخفف کلمه Solid State Drive یا دیسک حالت جامد می باشد.

به زبان ساده تر این هارد نسخه پیچیده تر و با ابعاد بزرگ تر فلش مموری است. یکی از تفاوت های اساسی ssd وhdd این است که در SSD  بر خلاف HDD هیچ قسمت متحرکی وجود ندارد. یکی از مزیت ssd در این است که چون قسمت متحرک ندارد لذا صدای چرخش نیز ندارد که آزار دهنده باشد. همچنین به همین دلیل مقدار گرمای تولیدی بسیار کم است. همچنین سرعت باز کردن فایل ها ۳۰ درصد بیشتر از hdd است. لذا این ها از معایب hdd  نیز به شمار می روند. به دلیل داشتن هد محرک ایجاد سر و صدا می کند و گرمای زیادی تولید می کند.

مزایای hdd ها 

• قیمت این نوع از هاردها ارزان تر و مقرون به صرفه تر است.
• دارای ظرفیت مناسبی هستند.
• دربازاررواجبیشتریدارند
• طول عمر این هارد ها  هم بستگی به میزان استفاده از آن ها دارد

معایب hdd ها 

• این نوع از هارد ها چون دارای قطعات متحرک هستند ممکن است زود خراب شوند.
• برای دسترسی به اطلاعات و داده های داخل هارد،  هدها باید مدام حرکت کنند و این می تواند در طول عمر هارد تاثیر منفی بگذارد.
• اندازه این نوع هارد ها بزرگ است و نمی توان در دستگاه های کوچکی مانند تبلت ، مینی لپ تاپ و تلفن های همراه مورد استفاده قرار بگیرند.
• انرژی زیادی مصرف می کنند
• اغلب در هنگام کار سر و صدا دارند.

مزیت های ssd

• سرعت بسیار بالایی دارد
• قابل اعتماد است و دوام بالایی دارد زیرا در اثر ضربه خوردن آسیب جدی نمی بیند.
• داده ها در آن رونویسی نمی شوند.

معایب ssd

• قیمت این نوع از هارد دیسک ها گران تر است
• حافظه آن ها کمتر است.
• طول عمرشان نیز از هاردهای قدیمی کمتر است، زیرا در حافظه فلاش آن تنها می توان تا یک حد مشخصی عمل نوشتن داده ها را انجام داد.

هارد دیسک SSHD چیست؟

این کلمه مخفف عبارت هارد دیسک جامد ترکیبی (solid-state hybrid drive) است. این نوع هارد از خانواده هارد دیسک ها به شمار می روند. اما در ساخت آن از میزان کمی حافظه ذخیره ساز جامد بکار رفته است. پس هارد دیسک SSHD نوعی از حافظه HDD که در ساختار آن از ساختار هارد دیسک SSD استفاده شده است. کاربرد این بخش در آن است که اطلاعات برای مدتی موقت ذخیره شوند تا سرعت پردازش دستگاه افزایش یابد.

از مزایا sshd می توان به این موضوع اشاره کرد که این هارد دیسک ها به اندازه حجمی که اطلاعات را ذخیره می کنند مقرون به صرفه هستند. اما معایبsshd در این است که سرعت این هارد دیسک ها از sdd  ها بسیار کمتراست. لذا شما اگر می خواهید حجم بیشتری در مقایسه با قیمت خریداری کنید sshd ها می توانند بهترین گزینه برایتان باشند. اما اگر سرعت هارد و پردازش اطلاعات برایتان اهمیت دارد ما به شما ssd  ها را پیشنهاد می کنیم.

مزیت sshd

• چون که فضای زیاد و سرعت بالایی دارند از  قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار هستند.
• داده ها و پرونده هایی که مرتباً استفاده می کنید را به راحتی می توانید با کمک این هارد ها دسترسی داشته باشید.
• نسبتاً ارزان هستند
• ظرفیت بالا و قابل قبولی دارند

معایب sshd

از مهمترین معایب هارد دیسک های sshd این است که در صورت ضربه فیزیکی یا افتادن احتمال شکستگی آن ها بسیار زیاد است. زیرا بخشی از ساختار این هارد را مواد شکننده تشکیل داده است.

عیب یابی هارد دیسک درایو

هربار کاری انجام می‌دهید که شامل خواندن یا نوشتن اطلاعات بر روی دیسک می‌شود، کامپیوتر بارها و بارها از هارد درایو استفاده می‌کند. بسیار طبیعی است که اگر دچار مشکل شود. یک مشکل بسیار رایجی که برای هارد درایو ایجاد می‌شود، ایجاد سروصدا است. که بهترین و اولین گام برای عیب یابی هارد درایوی با هر مشکلی، اجرای تست هارد درایو است.

ویندوز یک ابزار داخلی به نام chkdsk دارد که برای تشخیص و حتی در مواردی تصحیح ارورهای هارد دیسک درایو کمک می‌کند. برنامه‌های رایگان بسیاری موجود است که ارورهای هارد درایو که می‌تواند منجر به جایگزین کردن هارد درایو شود را بررسی می‌کند.

درمورد عمر مفید قطعات کامپیوتر بیشتر بدانید !