طرز کار هارد دیسک چگونه است؟

هارد دیسک داخلی

هارد دیسک داخلی (Hard Drive Disk) یکی از انواع حافظه های ذخیره سازی می باشد . هارد دیسک یکی از حساس ترین قطعات کامپیوتر است . زیرا تمامی اطلاعات از جمله سیستم عامل (Operating System)، فایل های شخصی ، برنامه ها و دیگر اطلاعات بر روی هارد دیسک قرار دارند . در ابتدای کار اصطلاح و کلمه رایج HDD را بررسی می کنیم . این کلمه مخفف عبارت Hard Disk Drive به معنای (دیسک درایو سخت) است . با وجود حضور چندساله حافظه‌های SSD و کارایی بسیار خوب آن‌ها، هارد دیسک همچنان به‌ عنوان ابزاری به‌ صرفه برای ذخیره کردن اطلاعات شناخته شده و سهم بالایی از بازار را در اختیار دارد. وظیفه ی اصلی هارد دیسک حفظ دائمی اطلاعات می باشد . هر اطلاعاتی که برای ذخیره سازی به هارد دیسک ارسال می شود، تا زمانی که حذف نشود بر روی سکتورها، در مکان خود باقی خواهد ماند . البته ممکن است شرایط محیطی نیز در از بین رفتن این داده ها اثر بگذارد .

هارد دیسک ها انواع مختلفی دارند که همه ما با آن‌ها برخورد داشته و از آن‌ها استفاده کرده‌ایم. اما هارد دیسک چگونه کار می کند و طرز کار آن به چه شکل است. در این مقاله می‌خواهیم طرز کار هارد دیسک را بیان کنیم.

برخلاف حافظه فرار مانند RAM، یک هارد درایو حتی هنگامی که برق آن قطع شود نیز اطلاعات را درون خود نگه می‌دارد. به همین دلیل است که می‌توانید کامپیوتر را ری استارت کنید و با وجودی که برق HDD قطع می‌شود، بعد از اتصال دوباره برق، مجدد می‌توانید به تمام اطلاعات دسترسی پیدا کنید.

درون هارد درایو، سکتورهایی وجود دارد که روی track هایی قرار گرفته‌اند و اطلاعات را روی پلترهای چرخانی ذخیره می‌کنند. اطلاعات ذخیره شده روی پلترها، از طریق یک هد مغناطیسی که توسط یک بازوی محرک به عقب و جلو حرکت داده می‌شود، خوانده و نوشته می‌شوند.

دستورها همراه با داده های ارسالی یا دریافتی از هارد دیسک ، توسط کنترل کننده دیسک (Disk Controller) تفسیر می شوند . تفسیر کردن به این معنا می باشد که هارد دیسک متوجه می شود که طبق دستور داده شده ، مکان داده مورد نظر در کجا قرار داشته و طبق آن عمل خواندن یا نوشتن شروع می شود . زمانی که سیستم عامل یا یکی از قطعات سخت افزاری نیاز به ذخیره کردن داده یا دریافت آن داده ها را دارند ، دیسک کنترلر وارد عمل می شود و دستور مورد نظر را برای کنترل کننده مرکزی ارسال می کند .

حال قسمت کنترل کننده مرکزی وظیفه دارد تا بازوی مکانیکی هد را به قسمت های مختلف دیسک هدایت کند . زیرا امکان دارد داده های یک فایل در مکان های مختلفی بر روی دیسک ها ذخیره شوند ، بنابراین بازوی مکانیکی ممکن است بین قسمت های مختلف پلاتر جابجا شود. حال قسمت هد وظیفه دارد تا با توجه به دستور داده شده (خواندن یا نوشتن داده) کار خود را بر روی سکتور فیزیکی مورد نظر انجام دهد .

درصورتی که دیسک کنترلر دستور خواندن نوشته را داده باشد ، در این صورت هد وظیفه دارد تا داده های مغناطیسی صفر و یک را بر روی قسمت های مختلف دیسک بخواند و آن را به کنترل کننده مرکزی بفرستد . خواندن به این صورت است که قطب های مغناطیسی (N یا S) هر یک از مکان های داده را حس کرده سپس معادل صفر یا یک آن را برمی گرداند . سپس کنترل کننده مرکزی داده های خوانده شده را به دیسک کنترلر باز می گرداند تا مورد پردازش قرار گیرند .

اما اگر دیسک کنترلر داده ای را برای ذخیره کردن به هارد دیسک بفرستد ، در این صورت کنترل کننده مرکزی وظیفه دارد داده ها را تک به تک به هد ارسال کند تا قسمت هد این داده ها را به صورت صفر و یک در فضا های ذخیره سازی دیسک ذخیره کند . ذخیره به این صورت است که هد نوشتن ، مکان های داده موجود بر روی پلاتر را طبق دستور صفر یا یک بودن ، تغییر قطب می دهد . مثلاً قطب N را به بالا یا برعکس نشانه گذاری می کند .

قسمت داخلی هارد دیسک ها معمولاً مهر و موم شده هستند تا از ورود گرد و غبار به داخل ، و اختلال در کار قطعات جلوگیری شود . همچنین در داخل هارد دیسک ها یک فیلترینگ هوا برای فیلتر و خارج کردن گرد و غبار ، جاسازی می شود .

هارد دیسک از چه قطعاتی تشکیل شده است؟

قطعات اصلی هارد دیسک شامل موتور، بازو، پلاتر، رابط، بورد، هد و کانکتور می‌شود. حالا که می‌دانیم هارد دیسک چگونه کار می کند و قطعات آن را هم می‌شناسیم، بهتر است نگاهی دقیق‌تر به داخل هارد دیسک داشته باشیم:

1. عمل‌کننده یا موتور که حرکت بازو را ممکن می‌کند.
2. بازوی خواندن و نوشتن که هد آهنربایی روی نوک آن قرار دارد.
3. محور مرکزی که چرخش سریع پلاترها را میسر می‌کند.
4. پلاتر مغناطیسی که اطلاعات را به‌صورت باینری ذخیره می‌کند.
5. رابط هارد درایو که ارتباط با مادربورد کامپیوتر را فراهم می‌کند.
6. هد آهنربایی که عمل خواندن و نوشتن اطلاعات روی پلاتر را انجام می‌دهد.
7. بورد اصلی هارد دیسک که جریان اطلاعات ورودی و خروجی پلاتر را کنترل می‌کند.
8. کانکتور انعطاف‌پذیر که اطلاعات را از بورد اصلی هارد دیسک به هد و پلاتر و برعکس منتقل می‌کند.
9. محور کوچکی که حرکت آزادانه بازو روی سطح پلاتر را میسر می‌کند.

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.

ظرفیت ذخیره سازی

ظرفیت یک هارد دیسک درایو، عامل بسیار مهمی، هنگام خرید دستگاهی مانند لپ تاپ یا تلفن همراه است. اگر ظرفیت ذخیره سازی نسبتا کوچک باشد، با حجم کوچکی از اطلاعات به سرعت پر خواهد شد. هر چه این ظرفیت بیشتر و بیشتر باشد، اطلاعات بیشتری را می‌توان ذخیره کرد. انتخاب ظرفیت ذخیره سازی یک هارد درایو، تا حد زیادی بسته به شرایط و نظر شما دارد.

رابط یا درگاه هارد

رابط یا درگاه هارد دیسک همان قسمتی از هارد است که با استفاده از کابل مخصوص، هارد را به مادربرد متصل کرده و امکان خواندن اطلاعات از روی هارد یا نوشتن اطلاعات بر روی آن را به کاربر می دهد. انواع رایج رابط های هارد دیسک عبارت اند از:

SATA

SATA مخفف Serial ATA بوده و درگاهی است که اطلاعات به صورت سریال (پشت سر هم) منتقل می شوند. حداکثر سرعت انتقال (نه لزوماً سرعت خواندن/نوشتن خود هارد) رابط ساتا برابر ۱۵۰ مگابایت در هر ثانیه (۱۵۰MB/s) است. اگر مادربرد شما رابط ساتا داشته باشد، حتماً هاردی با همین رابط بخرید.

IDE یا ATA یا PATA

نام هایی مثل IDE و ATA و PATA اغلب به رابطی قدیمی اشاره دارند که نحوه انتفال داده در آن به صورت موازی (در کنار یکدیگر) است. البته جای ذکر است که استفاده از لفظ PATA یا ATA برای این رابط صحیح ترین مورد است. حداکثر سرعت انتقال (نه لزوماً سرعت خواندن/نوشتن خود هارد) رابط پاتا یا آی دی ای یا آتا با توجه به نسل های مختلف آن از ۸.۳ مگابایت در هر ثانیه (8.3MB/s) تا ۱۰۰ مگابایت در ثانیه (۱۰۰MB/s) است. اگر مادربرد شما رابط SATA نداشته باشد و بجای آن رابط IDE/ATA/PATA داشته باشد، به ناچار باید هاردی دارای این رابط را خریداری کنید. البته این رابط دیگر منسوخ شده است و تمامی مادربردهای جدید از این رابط پشتیبانی نمی کنند .

انواع هارد درایوها

هارد درایو کامپیوتر، تنها نوع هارد درایو و SATA و PATA نیز تنها شیوه اتصال آن‌ها به کامپیوتر نیست. چیزی که در بین هارد درایوها بسیار متفاوت است، سایز آن‌هاست. برخی بسیار کوچک و برخی در ابعاد بزرگتری هستند. برای مثال، یک درایو فلش استاندارد نیز دارای یک هارد درایو است. اما مانند یک هارد درایو سنتی، نمی‌چرخد. گاهی اوقات، درایو فلش به یک درایو حالت جامد(SSD) گفته می‌شود که از طریق USB به کامپیوتر متصل می‌شود. همچنین یک مدل ترکیبی نیز موجود است که به SSHD ها معروف هستند.

نوع دیگری از هارد درایوهای USB، هارد درایو اکسترنال است. که همان هارد درایو معمولی است، اما برای داشتن امنیت بیشتر برای بیرون از کامپیوتر بودن، درون قاب‌های مخصوصی قرار گرفته‌اند. این هارد درایوها معمولا از طریق رابط USB به کامپیوتر متصل می‌شوند. اما برخی از FireWire یا Esata نیز استفاده می‌کنند.

درون یک قاب خارجی، یک هارد درایو اینترنال قرار می‌گیرد. درصورتی که بخواهید هادر درایو اینترنال خود را به یک هارد درایو اکسترنال تبدیل کنید، می‌توانید از یک قاب استفاده کنید.که این قاب‌ها نیز با استفاده از USB، FireWire یا ESATA به کامپیوتر متصل می‌شوند.

سخن پایانی

هارد دیسک‌ها انقلابی در صنعت کامپیوتر بودند که امکان ذخیره‌سازی اطلاعات در فضای کوچکی را فراهم کردند. اما اکنون که می‌دانید هارد دیسک چگونه کار می کند و با ساختار آن آشنا هستید، حتماً متوجه شده‌اید که سخت‌افزار هارد دیسک بسیار ظریف بوده و در مقابل ضربه بسیار حساس است. از طرف دیگر کوچک‌ترین ذره غبار هم می‌تواند باعث برهم خوردن کار هد و برخورد آن با سطح پلاتر شود که نتیجه آن در بسیاری مواقع، از دست رفتن کلیه اطلاعات هارد است.

در نتیجه اگر در کامپیوتر یا لپتاپ شما هارد دیسکی وجود دارد، حتماً مراقب ضربات فیزیکی احتمالی یا محیط‌های آلوده باشید. در ضمن همواره از اطلاعات حساس خود یک نسخه پشتیبان در فضایی دیگر تهیه کنید. چرا که ممکن است هارد دیسک شما چندین سال بدون مشکل کار کند و ناگهان در یک لحظه، از کار افتاده و اطلاعات ارزشمندتان از دسترس خارج شوند.