هارد دیسك

بر روی هر كامپیوتر حداقل یك هارد دیسك وجود دارد. برخی از سیستم ها ممكن است دارای بیش از یك هارد دیسك باشند. هارد دیسك یك محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید . اطلاعات دیجتال در كامییوتر می بایست بگونه ای  تبدیل گردند كه بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسك مغناطیسی  ذخیره كرد.

مبانی هارد دیسك

هارد دیسك در سال 1950 اختراع گردید. هارد دیسك های اولیه شامل دیسك های بزرگ با قطر 20 اینچ ( 50/8 سانتیمتر) بوده وتنها توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را داشتند. به این نوع دیسك ها در ابتدا " دیسك ثابت "  می گفتند. در ادامه بهمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسك ها از واژه " هارد دیسك " استفاده گردید. هارد دیسك ها دارای یك Platter ( صفحه ) برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. عملكرد یك هارد دیسك مشابه یك نوار كاست بوده و از یك روش یكسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. هارد دیسك ونوار كاست از امكانات ذخیره سازی مغناطیسی یكسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف  یا مجددا" بازنویسی كرد. اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یك از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند. علیرغم وجود  شباهت های موجود ، رسانه های  فوق در مواردی نیز با یكدیگر متفاوت می باشند:

- لایه مغناطیسی بر روی یك نوار كاست بر روی یك سطح پلاستیكی نازك توزیع می گردد. در هارد دیسك لایه مغناطیسی بر روی یك دیسك شیشه ای یا یك آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.

- در نوار كاست برای استفاده از هر یك از آیتم های ذخیره شده می بایست بصورت ترتیبی ( سرعت معمولی و یا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امكان بازیابی ( شنیدن ) آیتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد دیسك ها می توان بسرعت در هر نقطه دلخواه مستقر و اقدام به بازیابی ( خواندن و یا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر كرد.

در یك نوار كاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بایست سطح  نوار را مستقیما" لمس نماید. در هارد دیسك هد خواندن و نوشتن در روی دیسك به پرواز در می آید! ( هرگز آن را لمس نخواهد كرد )

- نوار كاست  موجود در ضبط صوت در هر ثانیه 2 اینچ ( 5/08 سانتیمتر ) جابجا می گردد. گرداننده هارد دیسك می تواند هد مربوط به هارد دیسك را  در هر ثانیه 3000 اینچ  به چرخش در آورد .

 یك هارد دیسك پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندك و  بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است . اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسك در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند. فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است كه بهنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است . زمانیكه برنامه ای اجراء  و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسك اطلاعات را بازیابی و آنها برای استفاده  پردازنده ارسال خواهد كرد.

 برای اندازه گیری كارآئی یك هارد دیسك از دو روش عمده استفاده می گردد:

 - میزان داده(Data rate) . تعداد بایت های ارسالی  در هر ثانیه برای پردازنده است . اندازه فوق بین 5 تا 40 مگابایت در هر ثانیه است .

- زمان جستجو(Seek Time) . مدت زمان بین درخواست یك فایل توسط پردازنده  تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظربرای پردازنده را می گویند.

كالبد شكافی هارد دیسك

بهترین روش شناخت نحوه عملكرد هارد دیسك كالبد شكافی آن است .شكل زیر یك هارد دیسك را نشان می دهد:

یك پوسته ( قاب ) آلومینیومی كه كنترل كننده هارد دیسك در درون آن ( یك سمت دیگر ) قرار دارد. كنترل كننده فوق مكانیزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری كه باعث چرخش صفحات هارد دیسك می شود  را كنترل می نماید.

در نزدیكی برد كنترل كننده كانكتورهای مربوط به موتوری كه باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.

در صورتیكه روكش مربوطه را از روی درایو برداریم با وضعیتی مشابه شكل زیر برخورد خواهیم كرد.

در تصویر فوق موارد زیر مشاهده می گردد:

-Platters ( صفحات ) این صفحات می توانند با سرعت 3600 تا 7200 دور در دقیقه چرخش نمایند.

- بازوئی كه هد  خواندن و نوشتن را نگاه داشته است . این بازو با سرعتی معادل 50 بار در ثانیه قادر به حركت در طول هر یك از صفحات است ( حركت شعاعی )

بهمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسك می توان تعدادی از صفحات را استفاده كرد . شكل زیر هارد دیسكی با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان می دهد.

مكانیزمی كه باعث حركت بازوها بر روی  هارد دیسك می گردد ، سرعت و دقت را تضمین می نماید. در این راستا از یك موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.

ذخیره سازی داده ها

اطلاعات بر روی سطح هر یك از صفحات هارد دیسك در مجموعه هائی با نام سكتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمركزی می باشند ( نواحی زرد) كه بر روی هر یك از آنها تعداد محدودی سكتور(نواحی آبی ) با ظرفیت بین 256 ، 512 بایت ایجاد می گردد. سكتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در واحد های دیگر با نام " كلاستر " سازماندهی می گردند. زمانیكه یك درایو تحت عملیاتی با نامLow level format قرار می گیرد، شیارها و سكتورها ایجاد می گردند. درادامه و زمانیكه درایوHigh level format  گردید، با توجه به نوع سیستم عامل و سیاست های راهبردی مربوطه ساختارهائی نظیر :  جدول اختصاص فایل ها،   جدول آدرس دهی فایل ها و... ایجاد، تا بستر مناسب برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم گردد.