قطعات داخلی هارد دیسک چیست؟ اجزای اصلی هارد HDD را بهتر بشناسید

هارد دیسک‌ها (HDD) از مهم‌ترین اجزای ذخیره‌سازی در کامپیوترها و سرورها هستند، اما بسیاری از کاربران با قطعات داخلی و نحوه عملکرد آن‌ها آشنا نیستند. این عدم آگاهی می‌تواند باعث انتخاب نادرست هارد یا مشکلات در عیب‌یابی و نگهداری شود. در این مقاله، با پاسخ به سؤال قطعات داخلی هارد دیسک چیست، به شما کمک می‌کنیم تا درک بهتری از این قطعه حیاتی پیدا کنید و با دانش کافی، انتخاب و استفاده بهینه‌تری از هاردهای HDD داشته باشید.

معرفی قطعات داخلی هارد دیسک

در مقاله هارد چیست با این قطعه مهم و انواع آن آشنا شدیم. حالا بیایید سفری کوتاه به داخل این قطعه کلیدی داشته باشیم و به کالبد شکافی و بررسی اجزای اصلی هارد HDD 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

اجزای 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.

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.

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.

نقش فیلتر هوا در هارد چیست؟

داخل هارد دیسک‌ها، فیلتر هوا قرار دارد تا ذرات میکروسکوپی و ریز هوا را بگیرد و از نشستن آن ها روی پلاتر‌ها 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 گردوغبار وارد هارد شود. 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.

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 گردوغبار به پشت فیلتر هدایت شود، هد روی آن برود. در این صورت هد از دست خواهد رفت.
3. در نسخه‌های قدیمی تر، اتصال بین برد 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.

آنچه در پاسخ به سؤال قطعات داخلی هارد دیسک چیست ارائه دادیم

در این مقاله سعی کردیم تا تمام قطعات و اجزای اصلی هارد دیسک HDD را به شما معرفی کنیم و نقش آنها را در این قطعه حیاتی مورد بررسی قرار دهیم. امیدواریم این مقاله به‌ویژه در زمینه عیب‌یابی هارد به کمک شما بیاید. چنانچه هارد شما به مشکل خورده و به خدمات بازیابی اطلاعات نیاز پیدا کرده‌اید، می‌توانید با شماره 8363-021 تماس بگیرید. کارشناسان فالنیک تا رفع کامل مشکل در کنار شما هستند.