به "وبلاگ فالنیک ( ایران اچ پی)" خوش آمدید    |   وبسایت فالنیک (ایران اچ پی)
امروز دوشنبه ۵ آبان ۱۳۹۹ - تماس با فالنیک : 8363-021

هارد دیسک چیست و چگونه کار می کند؟؛ ویدئو

سفری به داخل هارد دیسک
هارد دیسک چیست و چگونه کار می کند؟

یادداشت ویراستار: اصل این مطلب در خرداد ۹۵ نوشته شده بود و در تیر ۹۹ دوباره بررسی و به‌روز شده است.

 

در این مقاله به هارد دیسک چیست و چگونه کار می‌کند می‌پردازیم. در همین راستا لازم است با اجزا و قطعات داخلی هارد هم آشنا شویم. با ما همراه باشید تا با چگونگی کارکرد هارد دیسک و HDD آشنا شوید.

انواع رسانه های ذخیره سازی

رسانه های ذخیره سازی یعنی هر چیزی که شما روی آن اطلاعات می‌ریزید و ذخیره می‌کنید. رسانه های ذخیره سازی انواع مختلفی دارد که البته به اشتباه به همه آنها هارد اطلاق می‌شود. مدل های مختلف رسانه ذخیره سازی عبارتند از نوار مغناطیسی، دیسک نوری، صفحات مغناطیسی، Solid State یا Nand Flash.

هر یک از این مدل ها در یک ابزار و تکنولوژی استفاده می‌شود. برای ذخیره سازی دیتاهایی که در بلند مدت مثلا ۵ یا ۱۰ سال به آنها رجوع نمی‌کنیم (آرشیو اطلاعات)، از نوارهای مغناطیسی یا Tape ها استفاده می‌کنیم. اگر دیتایی را ذخیره می‌کنید که به طور مرتب به آنها رجوع می‌کنیم، ظرفیت زیادی دارد و سرعت خیلی بالای آن برایمان مهم نیست، از هارد دیسک مغناطیسی یا HDD ها استفاده می‌کنیم. اگر دسترسی سریع به دیتا نیاز داشته باشیم از Solid State یا Nand Flash ها استفاده می‌کنیم.

انواع رسانه های ذخیره سازی
انواع رسانه های ذخیره سازی شامل نوار مغناطیسی، دیسک مغناطیسی، SSD و CDs

هارد دیسک چیست؟

هارد دیسک ابزاری است برای نگهداری اطلاعات؛ هارد دیسک، دیسک های مغناطیسی است که دیتا ذخیره می‌کنند. هارد دیسک درایوها که HDD هم خوانده می‌شوند، مدل های مختلف دارند و کاربر بر اساس نوع کاربری آن، هارد مناسب کارش را انتخاب و خریداری می‌کند.

پیشنهاد مطالعه

انواع هارد دیسک

هارد دیسک بر اساس نوع کاربری، در سایزهای مختلف وجود دارد، مثلا روی آیپدهای قدیمی و گوشی موبایل های نوکیا N95 (با ظرفیت ۸ گیگ) هارد داشتیم. اما معمول ترین اندازه و سایز برای هارد دیسک ۲٫۵ اینچ و ۳٫۵ اینچ است.

همچنین بر اساس سرعت و نوع کاربری، درگاه های ارتباطی مختلف (IDE و SCSI و SATA و SAS) و نوع صفحات مختلف وجود دارد.

طبقه بندی هارد ها هم نکته مهمی است که باید به آن توجه کرد. مثلا رده خانگی، ذخیره فیلم و عکس، کار و ذخیره دیتا به صورت ۲۴ ساعته و …

 

 

گفتگوی TechTalk: بررسی هارد دیسک و اجزای آن

کارشناسان فالنیک در گفتگوی تخصصی TechTalk، با موضوعات به‌روز تخصصی و فنی، برای ارتقای دانش تخصصی شما به گپ و گفت می‌پردازند و محصولات و تکنولوژی‌های جدید در دنیای سرور و تجهیزات شبکه را بررسی می‌کنند. این ویدیو، یازدهمین دوره از گفتگوهای تخصصی TechTalk است.

در این قسمت، کارشناسان ما مهندس محمد اعلم ملکی، مهمان مریم فقیهی است تا به موضوع  “هارد دیسک و اجزای آن ” بپردازند. در این گفتگوی تک تاک، درباره اینکه هارد چیست و چه اجزایی دارد، و این اجزای هارد با هم چگونه کار می‌کنند و چه وظایفی دارند، تکنولوژی HMAR چیست، صحبت می‌کنیم. با ما همراه باشید.

عناوین مهمی که در این ویدئوی ۲۵ دقیقه‌ای می‌بینید در ادامه آمده است:

عناوین مورد بررسی:

  1. هارد دیسک چیست؟
  2. انواع رسانه های ذخیره سازی و هارد
  3. قطعات داخلی هارد دیسک و HDD
  4. قطعات داخلی هارد چگونه کار می‌کند؟
  5. تکنولوژی HAMR چیست؟

 

 

 

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک

هارد ها به گونه‌ای طراحی شده که داخل آن قابل دیدن نیست. بیایید سفری کوتاه به داخل آنها داشته باشیم و به کالبد شکافی آن بپردازیم. با ما همراه باشید.

هارد درایو ها از دو قسمت اصلی تشکیل شده‌اند:

  1. بورد الکترونیکی (Logic Board)
  2. قسمت مکانیکی هارد (Hard Drive Assembly) که به صورت مخفف HDA شناخته می‌شود.

و قطعات داخلی هارد دیسک مغناطیسی عبارتند از:

  1. کنترل کننده مرکزی یا Actuator که شامل سه قطعه VCM، Axe و دسته است.
  2. محفظه یا مدیا
  3. دیسک چرخان یا پلاتر
  4. اسپیندل یا موتور چرخان
  5. VCM یا voice coil motor
  6. فلپ انعطاف پذیر
  7. اسلایدر Slider هد هارد
  8. هد هارد
  9. دسته و بازوی نگهدارنده هد
  10. درپوش هارد
سفری به داخل هارد دیسک

بورد الکترونیکی (Logic Board) و قسمت مکانیکی هارد (HDA)

مدار الکترونیکی یا بورد هارد دیسک

بورد الکترونیکی شامل کنترلر موتور، بافر، CPU و مترجم است. روی بورد، پردازش ها انجام می‌شود و اطلاعات به VCM ارسال می‌شود و VCM هد را به نقطه ای که باید، می‌برد.

تمام چیپست ها و IC های هارد دیسک روی بوردی که در تصویر زیر می‌بینید، نصب شده‌اند.

مدار الکترونیکی یا بورد هارد دیسک
بورد الکترونیکی شامل کنترلر موتور، بافر، CPU و مترجم است.

کنترلر هارد درایو

بزرگترین IC موجود بر روی بورد هارد دیسک، کنترلر هارد است که به عنوان مغز مدار الکترونیک عمل می‌کند.

حافظه کش هارد

کنار چیپست کنترل‌کننده هارد، چیپست مستطیل شکلی وجود دارد که به عنوان حافظه کش هارد استفاده می‌شود.

IC رام (ROM) هارد

حافظه رام موجود در هارد با قطع برق اطلاعات خود را از دست نمی‌دهد و قابل برنامه‌ریزی است. در بعضی از هارد ها حافظه رام به صورت IC جداگانه استفاده می‌شود و در بعضی از هاردها IC داخل خود کنترلر جاساز می‌شود.

IC درایور موتور هارد

کار چرخاندن دیسکِ گردان را موتور حرفه ای و با دوامی انجام می‌دهد. چرخاندن این موتور نیاز به انرژی زیادی دارد به همین دلیل در کنار اکثر موتورها، IC راه انداز یا درایور نصب می‌شود.

کنترل کننده مرکزی یا Actuator

کنترل کننده مرکزی یا Actuator، شامل سه قطعه VCM، Axe و دسته است:

  1. VCM
  2. Axe جایی است که هد می‌چرخد.
  3. دسته هد شروع می‌کند به حرکت کردن و هد را روی صفحه ای که باید، می‌برد. دسته هد با دقت بسیار بالایی حرکت می‌کند و هد را به مکان ذخیره دیتا می‌برد. گفتیم که پردازش های مربوط به مشخص کردن محل قرار گیری دیتا روی هارد، در بورد هارد انجام می‌شود.

موتور محرک یا Voice Coil یا VCM در هارد

VCM یا voice coil motor موتوری است که باعث حرکت بازوی حرکتی می‌شود. VCM جایی است که دسته نگهدارنده هد تقریبا در حالت بدون وزن قرار دارد و با کوچکترین الکترون وارده، شروع می‌کند به نوسان و حرکت دادن بازو.

موتور محرک یا Voice Coil یا VCM در هارد
VCM یا voice coil motor موتوری است که باعث حرکت بازوی حرکتی می‌شود.

بازوی حرکتی و هد در هارد دیسک

هدهای خواندن و نوشتن موجود در هارد روی نوک یک بازوی متحرک قرار دارند تا به هر نقطه ای از دیسک دسترسی داشته باشند.

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک
بازوی حرکتی و هد در هارد دیسک

دیسک گردان یا پلاتر Platter هارد

هارد دیسک ها یک یا چند دیسک گردان دارند که به یک موتور وصل است. به این دیسک های گردان، پلاتر گفته می‌شود. اطلاعات هارد روی همین پلاتر ها ذخیره می‌شود.

پلاتر Platter هارد، دایره‌ای است که از دایره های غیر هم شعاع و غیر متقاطع و متحدالمرکز تشکیل شده است. در بازار به غلط به پلاتر، سیلندر می‌گویند در حالی که سیلندر مفهوم منطقی است نه فیزیکی: سیلندر، قطاع های فرضی و منطقی است. CHS یا Cylinder Head Sector، نحوه ذخیره سازی به صورت منطقی روی هارد دیسک است.

پلاتر بسته به نوع کاربری، از آلیاژهای مختلفی ساخته می‌شود. برای استفاده در DVR یا دوربین مداربسته، نیاز به صفحه‌ای داریم که از ابتدا تا انتها شروع کند به نوشتن و دوباره از ابتدا تا انتها شروع کند به نوشتن. پس هم مقاوم باید باشد و هم هفت روز هفته و ۲۴ ساعته بتواند کار کند. اگر قرار است پلیت در ذخیره دیتای کامپیوتر استفاده شود، هد باید مرتبا جامپ کند پس پلیت باید توان این جابجایی را داشته باشد.

تنها حالتی که اطلاعات هارد قابل بازیابی نیست زمانی است که روی پلیت خط افتاده باشد. مثلا در هارد باز شود و روی پلیت خط بیفتد یا انگشت فرد روی آن بیفتد یا کوچکترین گرد و غباری وارد هارد دیسک شود، کار بازیابی اطلاعات هارد را بسیار سخت و گاهی غیرممکن می‌کند. پس در هارد را به هیچ عنوان نباید باز کنیم.

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک
هارد دیسک ها یک یا چند دیسک گردان دارند که به یک موتور وصل است. به این دیسک های گردان، پلاتر گفته می‌شود.

اسلایدر هد هارد

هد، چیز صلبی نیست. اسلایدری که به عنوان هد شناخته می‌شود و روی فلپ انعطاف پذیر است. این فلپ در حال پرواز کردن است و شناور است. اسلایدر روی این فلپ قرار دارد. وقتی پلیت با سرعت ۵۴۰۰ دور یا ۷۲۰۰ دور یا بالاتر (در هارد های انترپرایزی) شروع به چرخیدن می‌کند، طوفانی به وجود می‌آید که هوا به شدت می‌چرخد و صدایی که در این لحظه از هارد شنیده می‌شود به همین دلیل است.

این طوفان باعث می‌شود هوا به زیر فلپ برود و آن را بلند کند. در فاصله ۵ نانومتری از سطح پلیت شروع به پرواز می‌کند و در این پرواز به نوشتن و ذخیره اطلاعات می‌پردازد. ۵ نانومتر به اندازه دو رشته DNA است که روی هم قرار می‌گیرند؛ و یا یک دهم قطر مو، ۵ نانومتر است.

فیلتر هوا در هارد

داخل هارد دیسک ها، فیلتر هوا قرار دارد تا ذرات میکروسکوپی و ریز هوا را بگیرد و از نشستن آن ها روی پلاتر ها جلوگیری کند. فیلتر هوا کمک می‌کند فشار هوا در داخل و بیرون از هارد برابر شود.

با وجود تمام تمهیداتی که کارخانه تولید هارد دیسک اندیشیده است، باز هم ممکن است ذره‌ای گرد و غبار وارد هارد شود. و یا در شرایط و محیطی که از هارد استفاده می‌شود گرد و خاک زیادی باشد. در این صورت هوای موجود در هارد دیسک ممکن است آلوده شود. بسته به نوع هارد دیسک، دو یا سه فیلتر در داخل هارد قرار دارد.

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک
داخل هارد دیسک ها، فیلتر هوا قرار دارد تا ذرات میکروسکوپی و ریز هوا را بگیرد و از نشستن آن ها روی پلاتر ها جلوگیری کند.

انواع فیلتر هوا در هارد دیسک

  1. یک فیلتر داریم که با ابزار پلاستیکی به جداره هارد چسبیده و کلفت است. این فیلتر هوای تازه را از بیرون به داخل هارد می‌کشد. وقتی از بیرون هارد به هارد دیسک نگاه می‌کنیم، سوراخی هست که نوشته شده اینجا را سوراخ نکنید. اگر سوراخ کنید، هارد از بین می‌رود.
  2. فیلتری داریم که پشت هد و پلیت قرار دارد و هنگامی که طوفان هوا به وجود می‌آید، اگر گردوغباری وجود داشته باشد، با نیروی گریز از مرکز به بیرون پرت می‌شود و پشت این فیلتر می‌چسبد. البته امکان دارد قبل از اینکه این گرد و غبار به پشت فیلتر هدایت شود، هد روی آن برود. در این صورت هد از دست خواهد رفت.
  3. در نسخه های قدیمی تر، اتصال بین بورد و کنترلر اکس یا دسته هد، فیلتری وجود داشت که با طراحی‌های بهینه‌تر آن را حذف کرده‌اند.

آیا داخل هارد دیسک، خلا است؟

اگر به داخل هارد هوا وارد نشود، هارد اصلا کار نمی‌کند پس این اشتباهی رایج است که داخل هارد، خلا است. اگر هارد دیسک در خلا باشد اصلا نمی‌تواند کار کند چون فلپ نمی‌تواند بلند شود و پروازی صورت نمی‌گیرد. در خلا همرفت انرژی صورت نمی‌گیرد تا گرما از داخل هارد دیسک خارج شود.

اسپیندل یا موتور چرخان در هد

وظیفه موتور هارد چرخاندن پلاتر هاست، این موتور با سرعت مشخص در حال چرخش است. سرعت چرخش این موتور، سرعت هارد را مشخص می‌کند. (۵۴۰۰ دور در دقیقه یا ۷۲۰۰ دور در دقیقه و یا …)

موتور Spindle هارد، موتور بسیار دقیقی است که روی دور موتور مشخص و متمرکز شروع به چرخیدن می‌کند. چون موتور ویژه‌ای است، به سادگی نمی‌توانید تعویضش کنید و یا پلیت های هاردی را در هارد دیگر قرار دهید. حتما باید مترجم و فریمور Firmware هارد  با نوع موتور همخوان باشد. اصطلاحا به اسپیندل Servo Motor می‌گویند.

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک
وظیفه موتور Spindle هارد، چرخاندن پلاتر هاست،

سکتور هارد دیسک

سکتور مفهوم منطقی است که بر اساس Servo گذاری که روی هارد گذاشته شده، یعنی آدرس دهی که شرکت سازنده در هارد تعبیه کرده، هارد دیسک به دایره های غیر هم شعاعِ غیرمتقاطع تبدیل می‌شود که ۶۳ تا ۶۳ تا به صورت سیلندرهای مختلف از هم جدا شده‌اند. این ۶۳ تا را در ارتفاع، سیلندر می‌خوانند و به هر کدام از این ۶۳ ها یک سکتور گفته می‌شود.

سکتور به صورت فیزیکی روی بورد بیشتر از ۵۱۲ بایت جا می‌گیرد، حدود ۷۰۰ بایت. از این ۷۰۰ بایت مقداری برای فلگ‌ها و پرچم‌ها و آدرس‌دهی‌ها برداشته می‌شود و ۵۱۲ بایت برای شما باقی می‌ماند. اصطلاحی که متخصصین برای سکتور استفاده می‌کنند LBA است.

در حال حاضر ما سکتورهایی داریم که ۴K هستند یعنی تا ۸ سکتور در یک سکتور ذخیره شدند. هدف از آن استفاده بیشتر از فضای ذخیره سازی هارد است تا حجم بیشتر دیتا را در پلیت کوچکتری جا دهند. پس سکتورهای بیشتری در یک سکتور و در نهایت در یک پلیت جا می‌گیرد.

تکنولوژی HAMR

HAMR، تکنولوژی جدید ذخیره سازی روی Plate ها است که هنگام ذخیره سازی، پلیت را گرم می‌کند تا در کمترین فضای ممکن، بیشترین تاثیرگذاری را داشته باشید. در لحظه‌ای که روی نقطه‌ای از پلیت، دیتا نوشته می‌شود، آن نقطه گرم می‌شود تا هد تاثیرش را بگذارد چرا که در گرما، تاثیر مغناطیسی بیشتر خواهد بود.

کانکتور برق و کانکتور دیتا در هارد درایو

هارد های HDD دو سری پین اصلی دارند:

  1. پینی برای برق هارد
  2. پینی برای انتقال دیتا

پین های برق، ۱۵ تایی و پین های دیتا، ۷ تایی هستند.

اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک
کانکتور برق و کانکتور دیتا در هارد درایو

 

خدمات بازیابی اطلاعات در فالنیک
نرم‌افزارهای بازیابی اطلاعات، یا توانایی بازیابی داده‌های شما را ندارند یا نمی توانند تمامی اطلاعات را بازیابی کنند. استفاده از آنها کار بازیابی و احتمال بازگرداندن اطلاعات را کاهش می‌دهند. مرکز تخصصی بازیابی اطلاعات فالنیک اطلاعات هاردهایی را بازیابی می‌کند که سیستم شناسایی‌شان نمی‌کند.
درخواست بازیابی اطلاعات

نویسنده :

  • Avatar علیرضا گفت:

    خیلی مطالبتون مفید بود واقعا متشکرمممممممممممم

  • استفاده از مطالب سایت فالنیک (ایران اچ پی) فقط برای مقاصد غیر تجاری و با ذکر منبع بلامانع است. کلیه حقوق سایت متعلق به فالنیک (ایران اچ پی) است.
    >
    .swin-sc-title.style-2 .title span:after