هارد چیست و چگونه کار می‌کند؟ آشنایی با انواع و کاربرد هارد دیسک hdd

هارد دیسک یا دیسک سخت، قطعه ای حیاتی در کامپیوتر شماست که وظیفه ذخیره سازی دائمی اطلاعات را بر عهده دارد. گویی که قلب تپنده کامپیوتر شماست و تمام خاطرات، برنامه‌ها و فایل هایتان را برای دسترسی تمام وقت در اختیارتان قرار می‌دهد.

اما هارد چیست و چه کاری انجام می دهد؟ در این مقاله فالنیک به‌طور کامل به بررسی این قطعه شگفت انگیز می پردازیم و به سوال‌های زیر جواب می‌دهیم:

• هارد دیسک چیست؟
• هارد چگونه کار می کند؟
• انواع مختلف هارد کدامند؟
• هارد از چه قطعاتی تشکیل شده‌است؟

در ادامه با پاسخ به این سؤالات همراه شما هستیم.

خرید هارد سرور HP

فالنیک، هارد سرور اچ پی اورجینال، شامل هارد سرور HDD و هارد SSD سرور را با ضمانت اصالت کالا و گارانتی 18 ماهه ارائه می کند. برای خرید هارد سرور hp از مشاوره تخصصی استفاده کنید

خرید هارد سرور hpمشاوره رایگان

هارد چیست؟

هارد دیسک (Hard Disk Drive) یا درایو دیسک سخت (HDD)، یکی از انواع رسانه ذخیره سازی و از مهم‌ترین اجزای رایانه است که وظیفه ذخیره سازی دائمی اطلاعات را بر عهده دارد. این قطعه از صفحات مغناطیسی چرخان، هد خواندن و نوشتن، بازوی محرک و برد کنترلر تشکیل شده‌است.

اطلاعات روی سطوح مغناطیسی صفحات دیسک به صورت دودویی ذخیره می‌شوند. هارد یک یا چند پلاتر دارد که داخل محفظه‌ای با هوای ایزوله قرار دارند و اطلاعات با هد مغناطیسی روی پلاتر نوشته می‌شود. این هد با سرعت زیاد روی پلاترها می‌چرخد. بازوی محرک وظیفه جابجا کردن هد روی دیسک را بر عهده دارد و برد کنترلر نیز عملیات مربوط به خواندن و نوشتن اطلاعات را کنترل می‌کند.

هارد دیسک‌ها در ظرفیت‌ها و سرعت‌های مختلفی به بازار عرضه می‌شوند. هر هارد دیسکی فضای مشخصی دارد که بخشی از آن به صورت اتوماتیک برای سیستم‌عامل و نصب بکاپ استفاده می‌شود و باقی فضا برای اطلاعات شما باقی می‌ماند. ظرفیت هارد دیسک با واحدهای گیگابایت (GB) و ترابایت (TB) اندازه گیری می‌شود. سرعت هارد دیسک نیز با پارامترهایی مانند RPM (دور در دقیقه) و نرخ انتقال داده سنجیده می‌شود.

تاریخچه هارد

اولین هارد درایو در سال 1956 توسط IBM و رینالد جانسون ارائه شد که می‌توانست اطلاعات را بازنویسی کند. اولین نسخه تجاری هارد، فقط 5 مگابایت ظرفیت داشت و بسیار گران (در حدود 50000 دلار) بود. در سال 1960، فلاپی دیسک توسط IBM عرضه شد که فقط دارای قابلیت خواندن اطلاعات بود. در سال 1972، اولین درایو با قابلیت خواندن و نوشتن عرضه شد که در کنار فلاپی، اساس هارد اولیه را تشکیل دادند.

در سال 1980، شرکت IBM اولین هارد با ظرفیت 1 گیگابایت را ارائه داد. این هارد حدود 250 کیلوگرم وزن داشت! در ادامه در سال 1983 اولین درایو 3.5 اینچی به بازار عرضه شد که از ظرفیت 10 مگابایت برخوردار بود. شرکت سیگیت، اولین شرکتی بود که هاردهای امروزی با سرعت‌های بالا را به دنیا معرفی کرد.

هارد چگونه کار می کند؟

اکثر هارد دیسک‌ها از چندین صفحه مغناطیسی (پلاتر) تشکیل شده‌اند. این صفحات دایره‌ای شکل از آلومینیوم، شیشه یا سرامیک ساخته شده‌اند و در داخل محفظه هواگیری شده، به دور یک محور (اسپیندل) قرار می گیرند.

یک موتور به محور متصل است که باعث چرخش صفحات می‌شود. همچنین درون محفظه، هدهای خواندن و نوشتن قرار دارند. این هدها با استفاده از خاصیت مغناطیسی، اطلاعات را روی مسیرهای حکاکی شده روی صفحات ذخیره و بازیابی می‌کنند. سطح این صفحات با یک لایه نازک مغناطیسی پوشیده شده‌است.

موتور باعث چرخش صفحات تا سرعت 15,000 دور در دقیقه می‌شود. حین چرخش صفحات، موتور دیگری موقعیت هدهای خواندن و نوشتن را کنترل می‌کند. این هدها به طور مغناطیسی اطلاعات را روی هر صفحه ثبت و بازیابی می‌کنند.

انواع هارد دیسک کدامند؟

انواع هارد دیسک از جنبه‌های مختلف قابل بررسی است، هارد دیسک را از نظر اندازه یا شکل ظاهری، نوع کاربری،سرعت، هارد اینترنال و اکسترنال می‌توانیم در دسته بندی‌های مختلفی طبقه بندی کرد. انواع مختلف هارد عبارتند از:

هارد hdd

هارد hdd همان هارد دیسک است که در بخش‌های قبلی آن را معرفی کردیم. hdd مخفف Hard Drive Disk است که به‌صورت «دیسک درایو سخت» ترجمه می‌شود. هارد دیسک (HDD) از دیسک‌های چرخان (پلاتر) برای ذخیره دائمی داده‌ها استفاده می‌کند. این قطعه مانند یک کتابخانه دیجیتال عمل می‌کند و فایل‌ها، برنامه‌ها و سیستم‌عامل را نگه می‌دارد تا هر زمان که نیاز داشتید به آن‌ها دسترسی پیدا کنید. HDD با استفاده از یک هد مغناطیسی اطلاعات را روی دیسک‌ها می‌نویسد یا می‌خواند و به دلیل ظرفیت بالا و قیمت مناسب، برای ذخیره‌سازی حجم زیاد داده‌ها در کامپیوترها و سرورها بسیار پرکاربرد است.

هارد ssd

هارد SSD (Solid State Drive) قطعه‌ای برای ذخیره‌سازی داده‌هاست که از حافظه فلش استفاده می‌کند. برخلاف HDD، قطعات متحرک ندارد و سرعت خواندن و نوشتن بالاتری ارائه می‌دهد. SSD برای سیستم‌عامل و برنامه‌های پرسرعت مناسب است. برای آشنایی کامل با این قطعه و انواع آن، مقاله هارد SSD چیست را بخوانید.

هارد اینترنال

هارد درایوی که داخل دستگاه و کامپیوتر قرار می‌گیرد و مستقیم به مادربرد وصل می‌شود، هارد اینترنال نامیده می‌شود. در کامپیوترهای دسکتاپی تعویض و ارتقای هارد آسان است و کافی است هارد قبلی را از روی مادربرد جدا و هارد جدید را جایگزین کنید. ارتقای هارد در لپ تاپ به این آسانی نیست و باید به سایت تولیدکننده لپ تاپ مراجعه کنید تا بتوانید به درستی هارد را تعویض کنید.

هارد اکسترنال

هارد اکسترنال بیرون از کامپیوتر و لپ تاپ قرار دارد یعنی به صورت پرتابل و مستقل است و اغلب از طریق USB یا کابل Thunderbolt به کامپیوتر وصل می‌شود. سرعت این هارد به دلیل نوع اتصال، کم‌تر از هارد اینترنال است اما قطع و وصل کردن اتصال آن آسان است.

هارد اکسترنال به منظور افزایش ظرفیت ذخیره سازی یا بکاپ از اطلاعات استفاده می‌شود. هارد اکسترنال در شکل و اندازه‌های مختلفی هستند مثلا در ابعاد یک کتاب یا هم اندازه اسمارت فون. مطالعه مقاله هارد اکسترنال چیست را از دست ندهید.

انواع هارد براساس اندازه یا شکل ظاهری

هارد دیسک بر اساس نوع کاربری، در سایزهای مختلف وجود دارد، مثلا روی آیپدهای قدیمی و گوشی موبایل‌های نوکیا N95 (با ظرفیت 8 گیگ) هارد داشتیم. اما معمول‌ترین اندازه و سایز برای هارد دیسک 2.5 اینچ و 3.5 اینچ است.

انواع هارد براساس کاربری

طبقه بندی هارد‌ها هم نکته مهمی است که باید به آن توجه کرد. هاردهای معمولی یا رده خانگی/اداری، هاردهایی هستند که در کامپیوتر و لپتاپ خود دارید و از آن برای ذخیره فیلم، عکس و اطلاعات دیگر استفاده می‌کنید. هاردهای پیشرفته‌تری نیز وجود دارند که از قابلیت عملکرد بدون وقفه (24 ساعته در تمام طول 7 روز هفته) برخوردارند و از آنها در سرور و دستگاه‌های ذخیره‌ساز (استوریج) استفاده می‌شود. اگر به تفاوت این هاردها با هم علاقه دارید، مقاله تفاوت هارد سرور و هارد معمولی را هم بخوانید.

انواع هارد از نظر سرعت

«سرعت هارد درایو» یعنی هارد با چه سرعتی می‌تواند اطلاعات را بنویسد یا بخواند. در هارد درایوهای مکانیکی سرعت چرخش – Spin Speed مهم است، مثلا درایو 7200RPM از 5400RPM سریع‌تر و SSD از هر دوی اینها سریع‌تر.

انواع هارد برای استفاده در سرور

همان‌طور که اشاره کردیم، هاردهای پیشرفته‌تر و سریع‌تری نیز در بازار موجودند که به‌طور خاص برای استفاده در سرور طراحی شده‌اند. این نوع از هارد را نیز می‌توان از جنبه‌های مختلف مانند رابط اتصال، تکنولوژی ساخت، ظرفیت و… به دسته‌های مختلف تقسیم کرد. در مقاله انواع هارد سرور، این دسته‌بندی‌ها به‌طور کامل توضیح داده شده‌اند.

خرید سرور hp از فالنیک

فروش سرور hp در فالنیک با 2 سال گارانتی معتبر و تضمین اصالت کالا انجام می‌شود. برای اطلاع از قیمت سرور اچ پی و انتخاب کانفیگ مناسب، از مشاوره تخصصی رایگان استفاده کنید.

خرید سرور hpتماس تلفنی

گفتگوی TechTalk؛ ویدئو معرفی هارد دیسک و اجزای آن

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.

اجزا و قطعات داخلی هارد hdd چیست؟

هاردها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که داخل آنها قابل دیدن نیست. بیایید سفری کوتاه به داخل این قطعه کلیدی داشته باشیم و به کالبد شکافی و بررسی اجزای هارد دیسک بپردازیم.

ساختار هارد دیسک از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

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

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

1- اعضای تشکیل دهنده برد الکترونیکی (Logic Board) هارد دیسک

برد الکترونیکی یا Logic Board در هارددیسک اجزای زیر تشکیل شده است:

مدار الکترونیکی یا برد هارد دیسک

برد الکترونیکی شامل کنترلر موتور، بافر، CPU و مترجم است. روی برد، پردازش‌ها انجام و اطلاعات به VCM ارسال می‌شود و VCM هد را به نقطه‌ای که باید، می‌برد. تمام چیپست‌ها و ICهای هارد دیسک روی بردی که در تصویر زیر می‌بینید، نصب شده‌اند.

کنترلر هارد درایو

بزرگترین IC موجود روی برد 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 هاردها 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.

2- معرفی اجزای قسمت مکانیکی هارد (Hard Drive Assembly)

در قسمت مکانیکی هارد نیز اجزای زیر به‌کار رفته‌اند:

کنترل کننده مرکزی یا Actuator

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

• VCM
• Axe جایی است که هد می‌چرخد.
• 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 برد هارد انجام می‌شود.

دیسک گردان یا پلاتر Platter هارد

پلتر چیست؟ هارد دیسک‌ها یک یا چند دیسک گردان دارند که به یک موتور وصل است. به این دیسک‌های گردان، پلاتر گفته می‌شود. اطلاعات هارد روی همین پلاتر‌ها ذخیره می‌شود.

پلاتر Platter هارد، دایره‌ای است که از دایره‌های غیر هم شعاع و غیر متقاطع و متحدالمرکز تشکیل شده‌است. 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 باید مقاوم باشد و هم هفت روز هفته و 24 ساعته بتواند کار کند. اما 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 گردوغباری 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.

اسپیندل یا موتور چرخان در هد هارد

وظیفه موتور هارد، چرخاندن پلاتر هاست، این موتور با سرعت مشخص در حال چرخش است. سرعت چرخش این موتور، سرعت هارد را مشخص می‌کند. (5400 دور در دقیقه یا 7200 دور در دقیقه 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 یا پلیت‌های 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.

موتور محرک یا Voice Coil یا VCM در هارد دیسک

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.

اسلایدر هد هارد

هد، قطعه ظریفی است که روی اسلایدر قرار دارد و اسلایدر روی فلپِ انعطاف پذیر است. این فلپ در حال پرواز کردن و شناور است. وقتی پلیت با سرعت 5400 دور یا 7200 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 5 نانومتری از سطح پلیت شروع به پرواز می‌کند و در این پرواز به نوشتن و ذخیره اطلاعات می‌پردازد. دو رشته DNA است که روی هم قرار می‌گیرند یا یک دهم قطر مو، 5 نانومتر است.

بازوی حرکتی و هد در هارد دیسک

هد هارد چیست؟ هدهای خواندن و نوشتن موجود در هارد روی نوک یک بازوی متحرک قرار دارند تا به هر نقطه‌ای از دیسک دسترسی داشته باشند.

هد read/write دیتا را از پلاتر دیسک می‌خواند. هارد درایو برای هر پلاتر یک هد دارد که هنگام Idle بودن روی پلاتر قرار می‌گیرد. وقتی پلاتر می‌چرخد در فاصله 5 نانومتری پلاتر قرار می‌گیرد.

نحوه ذخیره اطلاعات در هارد؛ کنترلر در هارد دیسک چگونه عمل می‌کند؟

کنترلر دیسک وظیفه نوشتن روی دیسک و خواندن از دیسک را به عهده دارد. این دستگاه به هارد می‌گوید که چه کاری انجام دهد و چگونه اجزای هارد را حرکت دهد.

کنترلر دیسک، وقتی سیستم عامل باید اطلاعاتی را بنویسد یا بخواند، جدول FAT – File Allocation Table هارد را بررسی می‌کند تا محل فایل و منطقه نوشتن قابل دسترس را مشخص کند. حالا دیسک کنترلر به Actuator دستور می‌دهد بازوی خواندن و نوشتن را حرکت دهد و هد خواندن و نوشتن را تنظیم کند. فایل اغلب بین چند پلاتر تقسیم شده در نتیجه هد باید بین مکان‌های مختلف حرکت کند تا به تمام اطلاعات دسترسی یابد.

خواندن و نوشتن روی هارد به صورت مغناطیسی انجام می‌شود. اگر قرار باشد اطلاعات از روی پلاتر خوانده شود، پولاریتی‌های مغناطیسی را از روی پلاتر می‌خواند. یک سر پولاریتی 0 است و سر دیگرش 1. با خواندن این دیتای باینری کامپیوتر می‌فهمد چه دیتایی روی پلاتر وجود دارد. اگر قرار باشد اطلاعات روی پلاتر نوشته شود، هد خواندن و نوشتن، پولاریتی‌های مغناطیسی را تنظیم می‌کند تا به صورت 0 یا 1 قرار گیرند و بعدا قابل خواندن باشند.

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، 15 تایی و پین های دیتا، 7 تایی هستند.

معنای سکتور در هارد دیسک چیست؟

سکتور کوچک‌ترین واحد ذخیره‌سازی در هارد دیسک است که اطلاعات را مثل تکه‌های کوچک یک پازل نگه می‌دارد. هر سکتور معمولاً 512 بایت یا 4 کیلوبایت داده ذخیره می‌کند. هارد با استفاده از هد، اطلاعات را از این سکتورها می‌خواند یا روی آن‌ها می‌نویسد. اگر یک سکتور آسیب ببیند، عملیات خواندن و نوشتن از روی آن انجام نمی‌شود. در این حالت اصطلاحاً گفته می‌شود که هارد، بدسکتور گرفته است. در مقاله بدسکتور چیست می‌توانید با این اصطلاح به‌طور کامل آشنا شوید.

آیا هارد HDD با SSD

هاردهای HDD (Hard Disk Drive) و SSD (Solid State Drive) دو نوع رایج حافظه ذخیره سازی برای کامپیوترها هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. این دو نوع حافظه ذخیره‌سازی از لحاظ ساختار و عملکرد، کاملاً با هم متفاوت هستند. برای کسب اطلاعات کامل در مورد مقایسه هارد ssd و hdd روی لینک کلیک و این مقاله مفید را بخوانید.

هارد hdd، یار همیشگی ذخیره سازی اطلاعات شما

در این مقاله در تعریف هارد چیست؟ گفتیم هارد HDD قطعه‌ای ضروری برای ذخیره سازی دائمی اطلاعات است. این نوع هارد دیسک از صفحات مغناطیسی چرخان، هد خواندن و نوشتن، بازوی محرک و برد کنترلر تشکیل شده‌است.هارد HDD در ظرفیت‌ها و سرعت‌های مختلفی به بازار عرضه می شوند و مزایا و معایبی خاص خود را دارند.

هارد HDD یار همیشگی شما در ذخیره سازی اطلاعات است. با انتخاب و استفاده صحیح از آن، می‌توانید از امنیت و availability اطلاعات خود اطمینان حاصل کنید.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد و اطلاعات کافی را در مورد هارد HDD به دست آورده باشید. در صورت داشتن هرگونه سوال یا نیاز به اطلاعات بیشتر، می‌توانید در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.

خرید هارد سرور HP

فالنیک، هارد سرور اچ پی اورجینال، شامل هارد سرور HDD و هارد SSD سرور را با ضمانت اصالت کالا و گارانتی 18 ماهه ارائه می کند. برای خرید هارد سرور hp از مشاوره تخصصی استفاده کنید

خرید هارد سرور hpمشاوره رایگان