ورود

ثبت نام

موسسه قرآن و نهج البلاغه
home-icone
Institute of Quran & Nahjul Balaghah

هارد دیسک

هارد ديسک


هارد ديسک((HDD، که پيش از اين به عنوان ديسک گردان ثابت شناخته مي شد يک حافظه دائمي است که بطور ديجيتالي رمزنگاري شده و اطلاعات را روي سطح مغناطيسي ديسک هاي خود ذخيره مي کند.


هارد ديسک ها در ابتدا براي استفاده در کنار کامپيوتر توليد شدند و بعد ها از آن ها در داخل کامپيوتر استفاده شد. با گذشت زمان کاربرد هاي هاردديسک از حيطه کامپيوتر فراتر رفت .بطوريکه در تجهيزات ضبط تصوير ،پخش صدا ، همچنين در سيستم ها و دوربين هاي ديجيتال مورد استفاده قرار گرفت . در سال ۲۰۰۵ اولين تلفن هاي همراه ِ داراي هارد ديسک توسط شرکت هاي نوکيا و سامسونگ ارائه شد. ايجاد نياز به حافظه هاي بزرگ ، قبال اعتماد و مستقل ، منجر به توليد ساختارهايي همچون RAID ،سخت افزار هايي همچون NASحافظه هاي متصل به شبکه و سيستم هايي همچون SAN شبکه هاي ذخير
ه اطلاعات شد تا بتوان بطور موثر به حجم بالايي از اطلاعات
دسترسي پيدا کرد.


با گذشت زمان، ظرفيت هارد ديسک ها رشد نمايي داشته است. در کامپوترهاي شخصي ابتدايي يک درايو با ظرفيت ۲۰ مگابايت بزرگ به نظر مي رسيد. در نيمه دوم دهه ۹۰ ،هارد درايو هايي با ظرفيت يک گيگابايت و حتي بزرگتر به بازار آمد. از سال ۲۰۰۶ کوچکترين هارد ديسکي که براي کامپيوتر هاي خانگي توليد مي شود ظرفيتي برابر ۴۰ گيگابايت دارد. اکنون بيشترين ظرفيت در درايو هاي داخلي ۰/۷۵ ترابايت(۷۵۰ گيگابايت) و در درايو هاي خارجي با استفاده ازچند درايو داخلي از يک ترابايت نيز فراتر ميرود.


اين درايو هاي داخلي ظرفيت ذخيره سازي خود را با استفاده از شيوه ضبط ستوني افزايش داده اند.


تکنولوژي &lt ;/SPAN>


هارد درايوها با تحت ميدان قرار دادنِ يکسري مواد مغناطيسي اطلاعات را درخود ضبط مي کنند. و با تشخيص مغناطيس شدگي آن ماده اطلاعات را از روي آن مي خوانند. طرح کلي يک هارد ديسک تشکيل شده از يک مخروط که يک يا چند صفحه مسطح و گرد را نگه مي دارد ،اطلاعات بر روي اين صفحات ذخيره مي شوند. اين صفحه ها از يک ماده غير مغناطيسي( اغلب شيشه يا آلومينيوم) ساخته مي شوند و با يک لايه نازک از مواد مغناطيسي روکش مي شوند. در درايو هاي قديمي از تري اکسيد آهن به عنوان ماده مغناطيسي استفاده مي شد اما امروزه از آلياژهاي کبالت پايه استفاده مي کنند&l t;/SPAN>.


صفحات با سرعت هاي بالا به گردش در مي آيند.اطلاعات در حين چرخش صفحات بر ري آنها نوشته مي شوند.اين کار توسط مکانيزمي با نامِ: هد خواندن/ نوشتن انجام مي شود. اين هد با فاصله بسيار کم بالاي سطح مغناطيسي حرکت مي کند. از اين<SPAN dir=ltr& gt; وسيله براي تشخيص و تغيير در وضعيت مغناطيس شدگي ماده زير آن استفاده مي شود. به ازاي هر صفحه مغناطيسي بر روي مخروط ، يک هد وجود دارد که همه آنها بر روي يک بازوي مشترک سوار شده اند. همينطور که صفحات دوران مي کنند يک بازوي محرک، هدها را (به آرامي و با حرکت شعاعي ) روي يک مسير قوس دار، بر روي صفحات به حرکت در مي آورد.با اينکار به هر هد اجازه داده مي شود که تقريبا به تمام سطح صفحهء در حال دوران دسترسي پيدا کندد.


سطح مغناطيسي هر صفحه به تعداد زيادي محدوده هاي کوچک مغناطيسي تقسيم مي شود. (اندازه اين محدوده ها در حد ميکرون مي باشد). هر کدام از اين محدوده ها براي رمزنگاري يک واحد باينري اطلاعات مورد استفاده قرار مي گيرند.در هارد درايو هاي امروزي ، هر يک از اين محدوده هاي مغناطيسي از چند صد دانه مغناطيسي تشکيل شده اند. هر محدده مغناطيسي ، يک دوقطبي مغناطيسي را تشکيل مي دهد که اين دو قطبي ها يک حوزه مغناطيسي متمرکز را در نزديکي خود ايجاد مي کنند.


يک هد نوشتن، با ايجاد ميدان مغناطيسي قوي در نزديکي محدوده هاي مغناطيسي ، آن را تحت اثر خود قرار داده مغناطيس مي کند. در هارد ديسک هاي اوليه براي خواندن اطلاعات از همان القاء کننده اي استفاده مي شد که موقع نوشتن مورد استفاده قرار گرفته بود. اما با تکنولوژي جديد هد مخصوص نوشتن و هد مخصوص خواندن از هم جدا شده اند ، با اين وجود هر دوي آنها روي يک بازوي محرک قرار دارند.


اغلب هارد درايوها داراي يک پوشش محکم و کيپ هستند که از محتويات درايو در برابر جمع شدگي ،گرد و غبار و ديگر عوامل آلودگي محافظت مي کند. هد خواندن / نوشتنِ هارد درايو بالاي صفحات مغناطيسي و بر روي يک بالشتک هوا که ضخامتي در حد چند نانومتر دارد حرکت مي کند. بنابراين سطوح صفحات و محتويات داخلي درايو بايد پاک نگه داشته شوند تا با توجه به فاصله نانومتري بين صفحات و هد ،از صدمات ناشي از اثر انگشت ، غبار، مو، ذرات دود و غيره جلوگيري شود
.


استفاده از صفحات صلب همچنين کيپ و عايق کردن هارد ديسک ، تولرانس بهتري را نسبت به فلاپي ديسک فراهم ميکند.بنابراين هارد ديسک ها در مقايسه با فلاپي ديسک ها مقدار بيشتري اطلاعات را مي توانند در خود ذخيره کنند. همچنين قابليت دسترسي و انتقال اطلاعات در هارد ديسک ها سريع تر مي باشد. در سال ۲۰۰۶ يک هارد ديسک بايد بتواند بين ۸۰ تا ۷۵۰ مگابايت اطلاعات را در خود جاي دهد، با سرعتي بين ۷۲۰۰ تا ۱۰۰۰۰ درو در دقيقه بچرخد و س
رعت انتقال ترتيبي اطلاعات در آن بايد
بيشتر از ۵۰ مگابايت در هر ثانيه باشد. سريع ترين هارد درايوهاي مربوط به سرورها و ايستگاه هاي کاري با سرعتي معادل ۱۵۰۰۰ دور در دقيقه مي چرخند و سرعت انتقال ترتيبي اطلاعات در آنها بالغ بر ۸۰مگابايت در هر ثانيه مي باشد. هارد ديسکها ي مربوط به نوت بوک ها که از نظر فيزيکي کوچکتر از نمونه هاي خانگي هستند، معمولا داراي سرعت و ظرفيت پايين تري ميباشند. اغلب اين هارد ديسک ها با سرعتي در حدود ۴۲۰۰ دور در دقيقه مي چرخند. البته لازم به ذکر است که جديد ترين انواع اين دسته هاردديسک ها داراي سرعتي معادل <SPAN lang=FA style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: black; LINE-HEIGHT: 200%; FONT-FAMILY: 'Tahoma','sans-serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-language: FA; mso-themecolor: text1"&gt ;۷۲۰۰ دور در دقيقه مي باشند.


تاريخچه:


براي سالها ، هارد ديسکها تجهيزات بزرگ و سنگين بو
دند و به
دليل بزرگي ، سنگيني ، حساسيت بالا و مصرف زياد انرژي ، بيشتر براي محيط هاي حفاظت شدهء يک مرکز اطلاعات يا دفاتر بزرگ مناسب بودند تا محيط هاي خشن و ناملايم صنعتي ،خانه ها يا دفاتر کوچک .


يک هارد ديسک قديمي IBM در سال ۱۹۷۹


تا قبل از دهه ۸۰ ميلادي اغلب هارد ديسک ها صفحات ۸ اينچي (۲۰ سانتي) يا ۱۴ اينچي( ۳۵) سانتي داشتند. و براي نگه داري آنها نياز به فضاي زيادي بود.( مخصوصا درايو هاي بزرگ قابل حمل و نقل (قابل نصب و برداشت) که به خاطر بزرگي به ماشين هاي لباسشويي معروف بودند). اين گونه هارد درايوها به علت داشتن موتور<SPAN dir=ltr&gt ; هاي بزرگ، به منبع تغذيه سه فاز و آمپراژ بالا نياز داشتند. به همين دليل تا سال ۱۹۸۰ براي ميکروکامپيوترها از هارد ديسک استفاده نمي شد. تا اينکه در اين سال شرکت seagate tecnology
اولين هارد درايو ۵/۲۵ خود را با ظرفيت ۵ مگابايت تحت عنوان ST ۵۰۶ به بازار ارائه کرد. در واقع تا آن زمان کامپيوتر هاي شخصي اوليه IBM يعني IBM۵۱۵۰ مجهز به هارد ديسک نبودند.


در اوايل دهه ۸۰ اغلب هارد ديسک هاي مربوط به ميکرو کامپيوترها با نام توليد کننده خود به فروش نمي رسيدند بلکه به وسيله OEM ها به عنوان بخشي از يک مجموعه بزرگتر (مانند Corvus Disk System يا Apple proFile) فروخته مي شدند. کامپيوتر هاي نوع IBM PC/XT داراي هارد ديسک داخلي بودند و اين باعث ايجاد تمايل عمومي به خريد درايو هاي خام (از طريق پست) و نصب مستقيم آنها در داخل سيستم شد. سازندگان هارد ديسک شروع به بازاريابي کردندو بالاخره طولي نکشيد که در اواسط دهه ۹۰ هارد ديسکها در قفسه مغازه هاي خرده فروش نيز قرار گرفتند.


هارد درايو هاي داخلي کم کم به يک گزينه رايج در کامپيوتر هاي PC تبديل شدند و هارد درايو هاي خارجي محبوبيت خود را براي مدتها مخصوصا در بين انواع Apple Macintosh و انواع مشابه آن حفظ کردند. تمامي کامپيوتر هاي ساخت Mac بين سال هاي ۱۹۸۶
تا
۱۹۹۸ يک پورت SCSI در پشت خود داشتند که جداسازي خارجي را آسان مي ساخت . به دليل شرايط موجود، هارد درايو هاي خارجيSCSI تنها گزينه منطقي به نظر مي رسيدند.


هارد درايوهاي خارجيSCSI همچنين در ميکرو کامپيوترهاي قديمي<SPAN dir=ltr&gt ; تر مانند سري Apple II به کار مي رفتند، همچنين از آنها حتي امروزه بطور گسترده اي در سرور ها استفاده مي شود. ظهور رابط هاي پرسرعت خارجي مانند USB و Fire Wire در اواخر دهه ۹۰ ، به کاربرد درايو هاي خارجي در بين کاربران جاني دوباره داد.به طور اخص کاربراني که حجم بالايي از اطلاعات را بين دو يا چند محل جا به جا مي کردند از اين سيستم استقبال کردند. امروزه اغلب توليد کننده گان هارد ديسک ، ديسک هاي خود را به صورت خارجي نيز مي سازند.


خصوصيات هارد ديسک:


 ظرفيت معمولا با گيگابايت بيان مي شود.


اندازه فيزيکي معمولا با اينچ بيان مي شود:


امروزه تقريبا تمام هارد ديسک هايي که در کامپيوتر هاي روميزي (خانگي اداري) و نوت بوک ها استفاده مي شوند ، ۳/۵ يا ۲/۵ اينچي هستند. هارد ديسک هاي ۲/۵ اينچي معمولا کند تر هستند و حجم کمتري نيز دارند اما در عوض برق کمتري مصرف مي کنند و مقاومت به ضربه و تکان در آنها بيشتر است. اندازه ديگري که استفاده از آن بطور فزاينده اي در حال رشد است نوع ۱/۸ اينچي مي باشد که درmp۳ player ها و نوت بوک هاي کوچک مورد استفاده قرار مي گيرد.اين نوع از هارد درايو ها مصرف انرژي بسيار پاييني دارند ودر مقابل ضربه بسيار مقاوم مي باشند.


علاوه بر موارد مذکور انواع ديگري نيز موجود مي باشندکه در ادامه به توضيح آنها پرداخته مي شود:


نوع يک اينچي که طوري طراحي شده اند تا با ابعاد کانال هاي فيبري نوع دوم(FC Type II) جور باشند. از اين نوع هارديسک در تجهيزات قابل حمل ونقل از جمله دوربين هاي ديجيتال نيز استفاده مي شود. همچنين نوع ۰/۸۵ اينچي نيزتوسط شرکت توشيبا جهت استفاده در گوشي هاي تلفن همراه و کاربرد هاي مشابه آن ساخته شده است. طراحي سايز هارديسک ها کمي گيج کننده است ، به عنوان مثال يک ديسک درايو ۳/۵ اينچي داراي کيسي با پهناي ۴ اينچ مي باشد. علاوه بر اين هارديسک هاي مخصوص سرور در دو اندازه ۳/۵ و ۲/۵ اينچي توليد مي شوند.


قبليت اعتماد، با واحد (MTBF) يا فاصله زماني بين خطاها سنجيده مي شود.


درايو هاي ۱ ايچي ساتا (SATA) سرعت هايي تا حدود ۱۰۰۰۰ دور در دقيقه را ساپورت مي کنند . و داراي MTBF برابر با يک مليون ساعت با چرخه فعاليت سبک ۸ ساعته مي باشند. درايو هاي FC قابليت چرخيدن با سرعت ۱۵۰۰۰ دور در دقيقه را دارا هستند و MTBF آنها برابر با ۱/۴ مليون ساعت با ۲۴چرخه فعاليت ساعت ۲۴ ساعته مي باشد.


تعداد فعاليت هاي ورودي خروجي در هر ثانيه:


ـ ديسک هاي جديد در هر ثانيه قادرند ۵۰ دسترسي اتفاقي و يا ۱۰۰ دسترسي ترتيبي را برآورده سازند.


ـ مصرف انرژي( اين موضوع به خصوص در رابطه با لب تاپ هايي که از باطري استفاده مي کنند حائز اهميت مي باشد.)


ـ شدت صدا و نويز توليد شده بر حسب دسي بل (db).( البته بسياري افراد آن را برحسب بل مي سنجند نه دسي بل).


ـ ميزان G Shock ( که در درايو هاي جديد بسيار بالا مي باشد)


سرعت انتقال اطلاعات:


ـ درايو هاي داخلي : از ۴۴/۲ تا ۷۴/۵ مگابايت در هر ثانيه.


ـ درايو هاي خارجي: از ۷۴ تا ۱۱۱/۴ مگابايت در هر ثانيه.


ـ سرعت دسترسي تصادفي : از ۵ تا ۱۵ ميلي ثانيه.


سنجش ظرفيت:


توليد کنندگان هارد درايو معمولا ظرفيت درايو را با استفاده از پيشوندهاي SI مشخص مي کنند. پيشوند هاي گيگا و مگا از اين دسته اند. تاريخچه اين& lt;SPAN lang=AR-SA dir=ltr style=”FONT-SIZE: 9pt; COLOR: black; LINE-HEIGHT: 200%; FONT-FAMILY: ‘Tahoma’,’sans-serif’; mso-fareast-font-family: ‘Times New Roman’; mso-bidi-language: AR-SA; mso-themecolor: text1″> نام گذاري به زماني بر ميگردد که ظرفيت ذخيره سازي از مرز مليون بايت فراتر رفت . يعني بسيار قبل تر از پيشوند هاي استاندارد باينري ( حتي قبل از اينکه پيشوند هاي SI درسال ۱۹۶۰ ايجاد شوند.)


IEC در سال ۱۹۹۹ ، پيشوند هاي باينري را استاندارد کرد.
بعد از
آن بسياري از دست اندر کاران توليد کامپيوتر و نيمه رساناها عبارت کبلو بايت را براي ۱۰۲۴ بايت پذيرفتند. دليل پذيرش عبارت مذکور اين بود که عدد ۱۰۲۴ به اندازه کافي به پيشوند کيلو(۱۰۰۰) نزديک بود. بعضي مواقع اين استاندارد غير SI يک توصيف کننده نيز به همراه خود داشت،مثلا: ۱ KB = ۱۰۲۴ Bytes . اما اين توصيف کننده، به خصوص در بين بازاريان کم کم حذف شد. اين روند به تدريج تبديل به عادت شد و به دنبال آن پيشوندهاي مگا ، گيگا،ترا و حتي پتا نيز مورد استفاده قرار گرفتند.


سيستم هاي عامل و نرم افزار هاي کاربردي آنها ( به ويژه سيستم عامل هاي گرافيکي مثل مايکروسافت ويندوز اغلب ظرفيت را با پيشوند هاي باينري بيان مي کردند. و همين امر باعث شد تا بين ظرفيت اعلام شده از طرف توليد کنندگان و ظرفيت گزارش شده توسط سيتم هاي عامل اختلاف ايجاد شود. اين اختلاف مخصوصا در مورد هارد درايو هاي با ظرفيت چندين گيگابايت بيشتر به چشم مي آمد. کاربران اغلب متوجه مي شدند که ظرفيت گزارش شده توسط سيستم عامل بسيار کمتر از ظرفيت اعلام شده توسط توليد کننده است . به عنوان مثال مايکروسافت ويندوز ۲۰۰۰ ، ظرفيت درايو را درسيستم دسيمال (ده دهي) با ۱۲ رقم و در سيتم باينري با ۳ رقم بيان ميکرد. بنابر اين هارد درايوي که ظرفيت آن توسط توليد کننده ۳۰ گيگابايت اعلام شده بود، توسط ويندوز، ۳۰۰۶۵۰۹۸۵۶۸</SPAN&gt ; بايت يا ۲۸ گيگابايت گزارش مي شد. توليد کنندگان هارد درايو از اصطلاح گيگا (۱۰ به توان ۹) در سيتم SI استفاده مي کردنند که تقريب خوبي براي گيگا بايت به حساب مي آمد.ولي سيتم عامل ها گيگابايت را۳۰^۲ ، يعني ۱۰۷۳۷۴۱۸۲۴ بايت تعريف مي کردند.بنابراين ظرفيت گزارش شده توسط سيستم عامل بيشتر نزديک به ۲۸ گيگابايت بود.به همين علت بسياري از نرم افزار ها که ظرفيت را گزارش مي دادند شروع به استفاده از پيشوند هاي استاندارد IEC کردند.(مثلا KiB ، MiB و& lt;SPAN dir=ltr> GiB ).


بسياري افراد اشتباها اختلاف در گزارش ظرفيت را به فضاي اختصاص داده شده به اطلاعات مربوط به پارتيشن بندي و فايل هاي سيستم، نسبت مي دهند.اما حتي براي فايل سيستم هاي بسيار بزرگ (چند GiB) ، فضاي مرد نياز از چند MiB تجاوز نمي کند.بنابراين فرضيه نمي تواند توجيه قانع کننده اي براي گم شدن ده ها گيگابايت باشد.


ظرفيت يک هارد ديسک را مي توان با استفاده از رابطه زيرمحاسبه کرد:


ظرفيت هارد درايو= تعداد سيلندر ها× تعداد هد ها × تعداد سکتور ها ×۵۱۲


جامعيت:


در حين حرکت ديسک ،سيستم مخروط هارد ديسک به کمک فشار هواي داخل محفظه درايو، هد ها را در ارتفاع مناسبي از صفحه هاي مغناطيسي قرار مي دهد. براي اينکه يک هارد درايو به خوبي کارکند به مقدار معيني فشار هوا نياز دارد. ارتباط با محيط خارج و فشار اتمسفر از طريق يک سوراخ کوچک(تقريبا به قطر ۱/۲ ميليمتر) که روي درپوش قرار دارد ميسر مي شود.که معمولا يک فيلتر کربني از داخل روي آن را پوشانده(فيلتر تنفسي). اگر فشار هوا خيلي پايين باشدهد ها به اندازه کافي از جاي خود بلند نمي شوند و در ارتفاع مناسبي قرار نمي گيرند و خطر برخورد هد ها با صفحه و از دست رفتن اطلاعات وجود دارد. براي کارکرد در ارتفاع زياد(۳۰۰۰ متر) به درايو هاي عايق و تنظيم فشار شده نياز داريم. بدين منظور درايو هاي جديد داراي سنسور هاي دما هستند تا بتوانند فعاليت خود را با محيط اطرافشان تطبيق دهند.


مجاورت با رطوبت بالا براي مدت زمان طولاني باعث ايجاد خوردگي در هد ها و ديسک ها مي شود. اگر درايو براي قرار دادن هد هاي خود بر روي صفحات از تکنولوژي کليد هاي قطع و وصل تماسي(CSS ) استفاده کند ، رطوبت افزايش يافته و باعث افزايش تمايل چسبندگي هدها به صفحات مغناطيسي مي گردد.اين پديده ممکن است منجر به وارد آمدن صدمات فيزيکي به ديسک و موتور شود همچنين ممکن است باعث برخورد هد با صفحات مغناطيسي گردد.


سوراخ هاي تنفس بر روي تمام هارد درايو ها ديده مي شوند و معمولا در کنار خود يک برچسب هشدار دهنده دارند که به کاربر هشدار مي دهد که اين سوراخ ها را نپوشاند. هواي داخل درايو در حال کار ،پيوسته در حال حرکت است . هوا بر اثر اصطکاک با صفحات در حال چرخش ديسک به حرکت در مي آيد. اين هوا از يک فيلتر&l t;SPAN dir=ltr> داخلي عبور داده مي شود تا از هرگونه آلودگي ناشي از فرآيند توليد ،ذرات يا مواد شيميايي که به نحوي داخل محفظه شده اند و ذراتي که در حين کارِ درايو ايجاد شده اند پاک شود.

& #x0D;

با توجه به فاصله بسيار کم بين هدها و صفحات ، هرگونه آلودگي روي آنها منجر به برخود هد با صفحه مغناطيسي خواهد شد.هد پس از برخورد با صفحه آن را مي خراشد و لايه نازک مغناطيسي آن را از بين مي برد. در مورد هد هاي بزرگ مقاومتي مغناطيسي(GMR) وجود آلودگي هاي بسيار کم (که حتي باعث خراشيده شدن صفحات نمي شوند) به علت ايجاد اصطکاک با سطح صفحات منجر به داغ شدن بيش از حد هد مي گردند . گرم شدن بش از حد هد موجب مي گردد که اطلاعات بطور موقت يعني تا زماني که هد دماي نرمال خود را بدست بياورد غير قابل خواندن شوند. اين عارضه را که ناميزاني حرارتي ناميده مي شود مي توان به وسيله فيلتر کردن الکترونيکي سيگنال خوانده شده بر طرف کرد. علاوه بر مورد ذکر شده موراد ديگري نيز مي توانند به برخورد هد با صفحات مناطيسي منجر شوند از جمله: خطاهاي الکترونيک، ضربه هاي فيزيکي ، فرسودگي ،خوردگي و توليد نامناسب هد ها يا صفحات. در اغلب درايو هاي سرور وقتي سيستم خاموش مي شود هد ها در منطقه اي که منطقه ي فرود ناميده مي شود قرار مي گيرند . منطقه فرود محدوده اي از ديسک است که اطلاعات در آنجا ذخيره نمي شود و معمولا نزديک مرکز صفحه قرار دارد. به اين منطقه CSS نيز گفته مي شود( منطقه شروع و توقف تماسي). اما در مدل هاي قديمي هارد درايو توقف هاي ناگهاني و خطاهاي منبع تغذيه در برخي موارد باعث مي شد که هد ها بر روي محدوده هاي ذخيره اطلاعات فرود بيايند که خطر از دست رفتن اطلاعات را افزايش مي داد. در واقع قبلا بايد طي فرآيندي هد ها از روي ديسک کنار رفته و به اصطلاح پارک مي شدند و بعد سيستم خاموش مي شد. در درايو هاي جديد ، هنگام قطع ناگهاني برق از فنر هاي خاصي(در ابتدا) و يا از نيروي گريز از مرکز و اينرسي چرخشي
صفحات براي پارک کردن هد ها استفاده مي شود.


قطعات الکترونيکي هارد درايو حرکات بازوي محرک و چرخش ديسک را کنترل مي کنند. و با توجه به دستوري که از کنترل گر ديسک دريافت مي کنند ،امکان خواندن ونوشتن بر روي ديسک را فراهم مي سازند . لخت افزار هاي درايو هاي جديد(لخت افزار ترکيبي است از سخت افزار و نرم افزار )قادرند که فرآيند خواندن /نوشتن بر روي ديسک را برنامه ريزي کرده و سکتور هايي را که دچار خطا شده اند اصلاح نمايند. همچنين امروزه اغلب هارد درايو ها و مادر بردها از تکنولوژي SMART برخوردارند. ( تکنولوژي کنترل ، تحليل و گزارش اتومات ) . به وسيله اين تکنولوژي خطا هاي احتمالي پيشبيني شده و به کاربر هشدار داده مي شود تا از صدمه ديدن اطلاعات جلوگيري شود.


مناطق فرود:


توضيح تصوير: ميکرو فوتوگراف مربوط به يک هد هارد ديسک. اندازه صفحه روبرويي ۰/۳×۰/۱ ميليمتر مي باشد. کفلغزنده (که در شکل ديده نمي شود) ابعادي برابر با ۰/۱×۱/۲۵ ميليمتر دارد(اندازه نانومتري) که همين وجه ازميکرو فوتوگراف بالاي صفحه مغناطيسي قرار مي گيرد. يکي ديگر از قسمت هاي حياتي هد، ساختار گرد و نارنجي رنگ وسط تصوير است. به سيم ها و اتصلات الکتريکي متصل به تشتک هاي طلايي توجه کنيد.


در حدود سال ۱۹۹۵ IBM تکنولوژي را ارائه داد که در آن مناطق فرود با پردازش دقيق ليزري تعيين مي شدند. (LTZ ) .در اين تکنولوژي يک رديف برجستگي نانومتري و بسيار ظريف در مرکز صفحات ايجاد مي شوند که عمل درگيري ونگه داشتن هد را تسهيل مي کنند. اين تکنولوژي امروزه نيز بطور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد. چند سال بعد از آن ، IBM تکنولوژي تخليه ء هد را ارئه کرد که در تجهيزات قابل حمل و نقل مثل لب تاپ ها وديگر انواع هارد ديسک ها مورد استفاده قرارمي گرفت. در اين تکنولوژي، هد از روي صفحه برداشته مي شود و بر روي يک برجستگي پله مانند درلبه صفحات قرار مي گيرد .با اين فرآيند خطر چسبيدگي و بروز خطا به علت ضربات فيزيکي کاهش يافت. امروزه تمامي توليد کننده گان براي توليد محصولاتشان يکي از اين دو تکنيک را مورد استفاده قرار مي دهند. هر دو روش داراي مزايا و معايب خاص خودشان هستند. از جمله ايراداتي که به اين روش ها وارد است مي توان به کمتر شدن فضاي ذخيره سازي ، کنترل نسبتا مشکل تلرانس و هزينه هاي توليد و بکارگيري اشاره کرد.


IBM براي لب تاپ هاي سري Thinkpad خود، اقدام به طراحي سيستم حفاظت فعال کرد. وقتي يک ضربه يا حرکت ناگهاني توسط سنسور هاي حرکت داخل درايو حس مي شد، هد هاي داخل هاردديسک از روي صفحات برداشته شده و در منطقه فرود قرار مي گرفتند تا احتمال هرگونه صدمه و از دست رفتن اطلاعات و ايجاد خراش روي صفحات کاهش & lt;SPAN lang=AR-SA style=”FONT-SIZE: 9pt; COLOR: black; LINE-HEIGHT: 200%; FONT-FAMILY: ‘Tahoma’,’sans-serif’; mso-fareast-font-family: ‘Times New Roman’; mso-bidi-language: AR-SA; mso-themecolor: text1″>بابد. شرکت Apple نيز بعدها از اين تکنولوژي تحت عنوان سنسور حرکت ناگهاني درPowerbookها،iBook ها ، MacBook pro هاوMacBook Line هاي خود استفاده کرد.


دسترسي و ارتباط :


دسترسي به هارد درايو ها عموما از طريق تعدادي از باس هاي زير صورت مي گيرد:


,و کانال هاي فيبري ATA (IDE, EIDE), Serial ATA (SATA), SCSI, SAS, IEEE ۱۳۹۴, USB.


در دوره رابط هاي</SPAN& gt; ST ۵۰۶ ، روش ها و برنامه هاي رمزنگاري نيز حائز اهميت بودند. در اولين ديسک ST ۵۰۶ از روش MFM (تلفيق بسامدي اصلاح شده) استفاده مي شد. امروزه از اين روش در فلاپي ديسک هاي ۱/۴۴ مگابايتي استفاده مي شود که نرخ انتقال اطلاعات در آن برابر با ۵ مگابايت در ثانيه مي باشد. بعدها کنترل کننده هايي که از RLL ۲.۷ استفاده مي کردند ، سرعت انتقال را به ۱/۵ برابر يعني ۷/۵ مگابايت در ثانيه افزايش دادند. اين فرايند همچنين باعث افزايش ظرفيت درايو ها تا ۱/۵ برابر شد.


بسياري از رابط هاي ST ۵۰<SPAN dir=ltr& gt; فقط براي کار در سرعت پايين MFM ضمانت شده بودند. در حاليکه مدل هاي ديگر (اغلب ورژن هاي گران قيمت تر از همان هارد درايو) براي کارد در سرعت بالاي انتقال اطلاعات RLL طراحي شده بودند . در برخي موارد بر روي درايوها کاربيشتري انجام مي شد تا بتوان از مدل هاي مربوط به MFM در سرعت هاي بالا نيز استفاده کرد. اگر چه قبليت اعتماد در اين موارد پايين مي آمد و به همين دليل اين روش توصيه نمي شد.درايو هاي مخصوص RLL مي توانشتند در شرايط MFM کارکنند ولي از سرعت و ظرفيت آنها تا ميزان ۳۳ درصد کاسته مي شد.


ESDI ( رابط کوچک ارتقاء يافته ديسک) هر دونوع سرعت را ساپورت مي کرد. (درايو هاي ESDI قبليت استفاده از RLL ۲.۷ را در سرعت هاي ۱۰، ۱۵ يا ۲۰ مگابايت در ثانيه دارا مي باشد). گرچه اغلب اوقات درايو هاي ESDI با سرعت ۱۵ يا ۲۰ مگابايت با کنترل کننده هاي مدل هاي پايين تر از خود سازگار نبودند.( به عنوان مثال درايو هاي ۱۵ يا ۲۰ مگابايتي با کنترل کننده هاي ۱۰ مگابايتي کار نمي کردند.). درايو هاي
ESDI داراي جامپر هايي بودند که تعداد سکتور هاي هر شيار و اندازه سکتور ها را تنظيم مي کردند.


SCSI در ابتدا فقط يک سرعت داشت .۵ مگاهرتز. (به ازاي نرخ انتقال اطلاعات حداکثر ۵ مگابايت در ثانيه). اما بعد ها اين مقدار افزايش چشمگيري پيدا کرد. سرعت باس SCSI ربطي به سرعت دروني درايو ندارد.( به علت استفاده از حافظه مياني بينِ باس SCSI و باسِ اطلاعات دروني درايو. اگرچه اغلب درايو هاي اوليه داراي بافر هاي کوچکي بودند . وقتي از اين درايو ها روي کامپيوتر هاي کم سرعت استفاده مي شد بايد مجددا پيکر بندي مي شدند . مثل مدل هاي IBM سازگار با PC و مدل هاي Apple Macintosh .


درايو هاي ATA به خاطر طراحي خاص کنترل کننده هايشان، هيچگونه مشکلي با سرعت انتقال اطلاعات نداشتند. ولي بسياري از مدل هاي اوليه بايکديگر سازگار نبودند و هنگامي که دو درايو روي يک کابل قرار مي گرفتند تنظيمات master/slave در آنها قابل اجرا نبود. اين مشکل در اواسط دهه ۹۰ برطرف شد. اين پيشرفت وقتي حاصل شد که خصوصيات ATA استاندارد شده و جزئيات غير ضروري حذف شدند. اما هنوز هم اين مشکل در مورد CD ROM ها و DVD ROM ها همچنين هنگام ترکيب تجهيزات&l t;SPAN lang=AR-SA dir=ltr style=”FONT-SIZE: 9pt; COLOR: black; LINE-HEIGHT: 200%; FONT-FAMILY: ‘Tahoma’,’sans-serif’; mso-fareast-font-family: ‘Times New Roman’; mso-bidi-language: AR-SA; mso-themecolor: text1″> فوق DMA و غير UDMA به چشم مي خورد .


ATA هاي سريال، با قراردادن هر قطعه بر روي کانال اختصاصي خود با پورت هاي ورودي خروجي مجزا ، کاملا از شر تنظيمات master/slave خلاص شدند .


هاردديسک هاي مدل۱۳۹۴ FireWire/IEEE وUSB(۱.۰/۲.۰) واحد هاي خارجي هستند که درايو هاي SCSI يا ATA با پورت هايي در پشت خود دارند. اين پورت ها قابليت حمل و نقل و جداسازي را بسيار ساده مي کنند.


خانوادهء درايو هايي که در کامپيوتر هاي شخصي استفاده مي شوند.:


مهمترين اين گروه ها عبارتند از:


درايو هاي MFM نيازمندند که ساختار الکترونيکي کنترل کننده در آنها با ساختار الکترونيکي درايو سازگار باشد.


درايو هاي RLL( کارکرد محدود) که بعداز ابداع تکنيک تلفيقي به اين نام خوانده شدند. اين گونه درايو ها به کابل هاي بزرگ بين کنترل کننده هاي PC و خود هارد درايو نياز دارند. اين درايو ها کنترل کننده ندارند بلکه فقط يک ترکيب/ تلفيق کننده دارند.


▪ ESDI (يا رابط کوچک ارتقاء يافته ديسک) يک رابط است که توسط شرکت Maxtor براي سرعت دادن به ارتباط بين PC و ديسک توليد شده است .


▪ IDE (الکترونيک مجتمع درايو) که بعدها با نام ATA و PTA خوانده مي شد.


کابلهاي اطلاعات از ۴۰ سيم رسانا تشکيل شده بودند اما UMDA هاي مربوط به درايو هاي جديد تر به کابل هاي ۸۰ سيمي نياز داشتند .( البته توجه داشته باشيد که اين کابل هاي ۸۰سيمي هنوز هم از کانکتورها و اتصال دهنده هاي ۴۰ خانه اي استفاده مي کردند يعني دو سيم براي هر خانه ).


تعداد پين هاي رابط از ۴۰ به ۳۹ کاهش يافت . پين حذف شده به عنوان کليدي جهت جلوگيري از جازدن نادرست کابل به کانکتور استفاده مي شود. اين خطا يکي از عوامل رايج صدمه به درايو وکنترل کننده ها بود. </SPAN&g t;


▪ SCSI ( رابط کوچک سيستم کامپيوتر) رقيب قديمي ESDI ، در ابتدا با نام شرکت Shugart يعني SASI خوانده مي شد. در اواسط دهه ۹۰ درايو هاي SCSI براي استفاده در سرور ها ، ايستگاه هاي کاري و کامپيوتر هاي Apple Macintosh استاندارد شدند. تا اين زمان اغلب مدل ها داراي IDE وبعدها SATA شده بودند. تنها در سال ۲۰۰۵ ظرفيت درايو هاي SCSI از درايو هاي IDE عقب افتاد.البته هنوز هم بهترين کيفيت عملکرد تنها با SCSI و کانال هاي فيبري حاصل ميشود. محدوديت طول در کابل هاي اطلاعات باعث استفاده بيشتر از تجهيزات خارجي SCSI مي گردد. کابل هاي اطلاعات نوع SCSI در انتقال يک طرفه اطلاعات استفاده مي شوند. اما مدل سرور SCSI انتقال دو يا چند طرفه اطلاعات را نيز ميسر مي کند و هارد درا
يو هاي متصل به رابط هاي
FCو حلقه هاي FC AL از فيبر نوري استفاده مي کنند.


▪ FC AL سنگ بناي شبکه هاي ذخيره اطلاعات مي باشند. با اين وجود پروتکل هاي ديگر نيز همچون iSCSI و ATA over Ethernet نيز پيشرفت خوبي داشته اند.


▪ SATA (Serial ATA):کابل اطلاعات SATA داراي يک جفت داده براي انتقال افتراقي اطلاعات به سيستم و يک جفت ديگر براي دريافت افتراقي اطلاعات از سيستم مي باشد. اين وضعيت نيازمند اين است که اطلاعات به ترتيب انتقال داده شوند. ازهمين سيستم در RS۴۸۵, LocalTalk, USB, Firewire وSCSI نيز استفاده ميشود


▪ SAS (Serial Attached SCSI). : SAS امروزه نسل جديدي از پروتکل هاي ارتباطي است که جهت اسفاده در وسايل انتقال اطلاعات سرعت بالا طراحي شده است و با SATA نيز سازگاري دارد.


SAS به جاي روش موازي از روش ارتباط ترتيبي استفاده مي کند . اين روش در سيستم هاي سنتي SCSI ابداع شد اما هنوز براي ارتباط با SAS از دستورات SCSI استفاده مي شود.


▪ EIDE: يک ارتقاءغير رسمي ِ IDE اوليه مي باشد که توسط شرکت Western Digital انجام شد. که در آن از بهبود کليد ها براي استفاده DMA جهت انتقال اطلاعات بين کامپيوتر و درايو استفاده شده است .در همي
ن زمينه پيشرفت ديگري توسط
استاندارد هاي ATA پذيرفته شد. از DMA براي انتقال اطلاعات بدون اينکه CPU و يا برنامه خاصي درگير انتقال هر کلمه باشد ، استفاده مي شود. اين ويژگي ، اين امکان را فراهم مي کند که هنگام انتقال اطلاعات CPU ، برنامه هاي اجرايي و سيستم عامل به کار هاي ديگر بپردازند.


عنوان معنا توضيحات


▪ SASI رابط هاي سيستم شوگارت قديمي تر از SCSI


▪ SCSI رابط هاي کوچک سيستم کامپيوتر از ريشه باس که فعاليت هاي همزمان را برعهده دارد


▪ ST ۴۱۲ رابط هاي شرکت سي گيت


▪ ST ۵۰۶ رابط هاي شرکت سي گيت( جديد تر از ST ۴۱۲


▪ ESDI رابط هاي کوچک ارتقاء يافته ديسک نوع تقويت شده وسريعتر از انواع&lt ;SPAN dir=ltr> ST که در عين حال با انواع قديمي نيز سازگاري دارد


▪ ATA ملحقات تکنولوژي پيشرفته کامل تر از انواع فوق . اما ناتوان از انجام فعاليت هاي هم زمان


توليد کنندگان:


هارد درايو ۵/۲اينچي لب تاپ مدل Hitachi


امروزه اغلب هارد ديسک هاي موجود در بازار توسط يکي از شرکت هاي زير توليد مي شوند:


Seagate, Maxtor ( که در سال ۲۰۰۶ به مالکيت Seagate درآمد) ، Western Digital, Samsung و Hitachi. درمورد کمپاني Hitachi لازم به ذکر است که اين شرکت در ابتدا هارد درايو هاي مخصوص کامپيوتر هاي IBM و Fujitsu را تهيه مي کرد و امروزه به توليد هارد درايو هاي مخصوص سرور ها و تجهيزات قابل حمل و نقل مي پردازد و در سال ۲۰۰۱ از بازار درايو هاي کامپيوتر هاي خانگي خارج شد. شرکت توشيبا نيز يکي از توليد کنندگان عمده درايو هاي ۵/۲ و ۸/۱ اينچي براي لب تاپ هاست.


تعداد زيادي از توليد کنندگان قديمي هارددرايو از عرصه تجارت&l t;SPAN dir=ltr> خارج شدند يا بخش توليد هارد درايو خود را تعطيل کردند. با افزايش تقضا براي سرعت ها و ظرفيت هاي بالا ، رسيدن به سود دراين بازار مشکل شد. در اواخر دهه هاي ۸۰ و ۹۰ بازار بسيار راکد بود.


اولين شرکتي که در اين اوضاع صدمه ديد شرکت Computer Memories Inc. يا همان CMI بود . بعد از حادثه بروز عيب در ۲۰مگابايت از هارد درايوهاي توليدي در سال ۱۹۸۷ ، اين شرکت ديگر هيچگاه سامان نگرفت و در سال ۱۹۸۷ از بازار خارج شد . شکست قابل توجه ديگر مربوط به شرکت MiniScribe بود. اين شرکت در سال ۱۹۹۰ به علت فروش نرفتن توليداتش ورشکسته شد .بسياري شرکت هاي کوچک ديگر مانند Kalok, Microscience LaPine, Areal
, Priam , PrairieTek
، در اين رکود دوام نياوردند. تا سال ۱۹۹۳ ناپديد شدند. Micropolis تا سال ۱۹۹۷ دوام آورد و شرکت JTS که ديرتر پا به عرصه گذاشته بود چند سالي بيشتر عمر نکرد و در سال ۱۹۹۷ بعد تلاش براي توليد هارد
ديسک در هند با استفاده از يک کارخانه دست دوم ورشکست شد. در طي دهه ۸۰ شرکت Rodime يکي از توليد کنندگان بزرگ به شمار مي آمد اما بعد از رکود بازار در اوايل دهه۹۰ از دور خارج شد و اکنون در زمينه اهداء گواهي تکنوولوژي فعال است .آنها داراي تعدادي امتياز توليد وگواهي ثبت در رابطه با هارد درايو مي باشند.


۱۹۸۸شرکت تاندون بخش توليد ديسک خود را به شرکت Western Digital که يک شرکت خوش نام در طراحي کنترل کننده ها بود واگذار کرد.


۱۹۸۹: شرکت Seagate Technology بخش تجاري توليد ديسک شرکت Control Data را خريداري کرد.


۱۹۹۰: شرکت مکستور شرکت MiniScribe را بعد از ورشکستگي
خريداري کرد و آن را هسته بخش توليد درايو خود کرد.


۱۹۹۴: شرکت Quantum بخش سيستم هاي ذخيره سازي DEC را خريد


۱۹۹۵: شرکت Conner Peripherals که توسط يکي از بنيانگذاران مکستور و با استفاده از کارکنان شرکت MiniScribe تاسيس شده بود ، تلفيق خود را با شرکت مکستور اعلام کرد که در سال ۱۹۹۶ اين فرايند تکميل شد.


۱۹۹۶: شرکت JTS که با عنوان Atari شروع به کار کرده بود
.هارد
درايو هاي توليدي خود را به بازار عرضه کرد. Atari در سال ۱۹۹۸ به Hasbro فروخته شد. و خود JTS در سال ۱۹۹۹ ور شکسته شد.


۲۰۰۰ شرکت Quantum بخش توليد ديسک خود را به مکستور فروخت . تا برروي نوار ها و تجهيزات پشتيبان گيري تمرکز کند.


۲۰۰۳: شرکت IBM، در پي شکستDeskstar ۷۵GXP، بخش عمده ي توليد ديسک خود رابه شرکت هيتاچي واگذار کرد. بدين ترتيب اين شرکت نام جديد HGST را به خود گرفت.


۲۰۰۵: سي گيت و مکستور براي به هم پيوستن اعلام تمايل کردند بدين ترتيب در سال ۲۰۰۶شرکت سي گيت با هزينه ۹/۱ مليون دلار مالک مکستور شد.


 


منابع:


     هفته نامه جهانساز


www.hamkelasy.com


http://www.t۳nsm.blogfa.com


http://www.aftabir.com

به این مطلب امتیاز دهید
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در email

فرصت ویژه برای علاقه مندان به نویسندگی

شما می توانید مقالات خود را با نام خود در وب سایت موسسه منتشر نمائید. برای شروع کلیک نمائید.

نویسنده مقاله باشید