دیسک های سخت (هارد دیسک) چگونه عمل می کنند؟
تقریباً هر کامپیوتر رومیزی و سرورهایی که امروزهمورد استفاده قرار می گیرند دارای یک یا چند درایو دیسک سخت می باشد. هر Main Fram و **** کامپیوتر معمولاً به صدها درایو سخت متصل است. شما حتی می توانید دریابید کهابزار VCR و دوربین های ضبط فیلم هم به جای فیلم از درایو دیسک سخت استفاده میکنند.
میلیاردها دیسک سخت یک کار را خیلی خوب انجام می دهند. آن ها تغییراتاطلاعات دیجیتال را در یک شکل نسبتاً دائمی ذخیره می کنند. دیسک های سخت بهکامپیوتر این امکان را می دهد که اطلاعات را هنگامی که برق قطع می شود، ذخیره کند.
در این مقاله درباره دیسک سخت (هارد) بحث خواهیم کرد بنابراین شما می توانیدببینید که درون آن چیست و همچنین یاد بگیرید که آن ها چگونه گیگا بایت ها اطلاعاترا در فایل ها سازماندهی می کنند.
پایه های دیسک سخت
دیسک های سخت در سال 1950 اختراع شدند، آن ها در ابتدا دیسک هایی با قطر20 اینچ بودند که تنها چندمگابایت اطلاعات را در خود ذخیره می کردند. در ابتدای ظهور این دیسک ها Fixed Disc یا Winchester نامیده می شدند (یک نام رمز برای یک محصول رایج IBM )بعدها این دیسکها به Hard Disk ها (دیسک های سخت) معروف شدند تا از فلاپی دیسک ها متمایز شوند. دیسک های سخت یک Platter سخت دارند که یک ابزار مغناطیسی را به جای پلاستیک انعطافپذیری که در نوارها و فلاپی ها استفاده می شود، در خود جای داده اند.
در سادهترین سطح، یک دیسک سخت چیزی متفاوت از یک نوار کاست نیست. هم دیسک های سخت و همنوارهای کاست هر دو از روش های ضبط مغناطیسی توصیف شده در مقاله چگونگی عملکرد ضبطکننده های نوار استفاده می کنند. دیسک های سخت و نوارهای کاست همچنین هر دور دارایمحل ذخیره مغناطیسی می باشند. ابزار مغناطیسی به راحتی قابل پاک کردن و رایت مجددمی¬باشند و همچنین الگوهای Flux مغناطیسی ذخیره شده بر روی این وسیله را به مدتسالیان متمادی به حافظه می سپارد.
در بخش بعد، درباره تفاوت های اصلی بیننوارهای کاست و دیسک های بحث خواهیم کرد.
نوار کاست در مقابل دیسک سخت:
بگذارید نگاهی به تفاوت های عمده بین نوارهای کاست و دیسک های سخت بیندازیم :
• ماده مغناطیسی ضبط در یک نوار کاست بر روی یک نوار پلاستیکی نازک کشیده شدهاست. در یک دیسک سخت این ماده مغناطیسی به صورت لایه ای بر روی یک آلومینیوم با دقتبالا یا یک دیسک شیشه ای پوشش داده می شود. سپس صفحه فلزی دیسک سخت پولیش داده میشود تا به صیقلی نظیر آینه برسد.
• با یک نوار، شما باید از عملکرد جلو رفتن سریع یا معکوس کردن جهت نوار استفادهکنید تا به نقطه خاصی از آهنگ برسید. در صورتیکه در دیسک سخت شما می توانید به صورتتقریباً فوری به هر نقطه ای از سطح دیسک حرکت کنید.
• در یک دک نوار کاست هد خواندن/ ضبط به طور مستقیم با نوار در تماس است. در یکدیسک سخت، هد خواندن/ ضبط در اطراف دیسک قرار دارد و هرگز به طور مستقیم با دیسک درتماس نیست.
نوار در یک دک نوار کاست در اطراف یک هد 2اینچ (تقریباً 08/5سانتی متر) در هر ثانیه حرکت می کند. یک صفحه فلزی دیسک سخت می¬تواند در زیر هد خودبه اندازه 000/3 اینچ در هر ثانیه بچرخد. (تقریباًmph 171 یا kph 2729)
اطلاعاتموجود بر روی دیسک سخت در یک محدوده بسیار کوچک مغناطیسی در مقایسه با نوار کاستذخیره می شوند.
اندزه این محدوده ها از طریق دقت Platter و سرعت وسیله ممکن میشود. به دلیل این تفاوت ها یک دیسک سخت مدرن قادر به ذخیره یک میزان بسیار بالاییاز اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک می باشد. یک دیسک سخت همچنین می تواند به هر یکاز این اطلاعات در بخش ثانیه دستیابی پیدا کند.
ظرفیت و عملکرد :
یک دستگاهرومیزی معمولی دارای یک دیسک سخت با ظرفیتی بین 10تا40 گیگا بایت می باشد. اطلاعاتدر شکل فایل ها بر روی دیسک سخت ذخیره می شوند. یک فایل مجموعه ای از بایت ها میباشد. این بایت ها باید برای حروف فایل متن دارای کدهای ASC II شوند یا بایددستورالعمل برنامه نرم افزاری برای کامپیوتر باشد همچنین می تواند رکورد یک مبنایاطلاعات باشد یا می توانند رنگ های پیکسلی برای یک تصویر GIF باشد.
فایل بدونتوجه به اینکه چه محتوایی دارد، از رشته ای از بایت ها تشکیل شده است. هنگامی که یکبرنامه در کامپیوتر در حال اجرا شدن است. ملزم به این می باشد که دیسک سخت بایت هایآن را بازیابی کند و آن را یکباره به CPU ارسال کند.
دو روکش برای ارزیابیعملکرد دیسک سخت وجود دارد :
• نرخ اطلاعات- نرخ اطلاعات تعداد بایت ها در ثانیه می باشد که درایو می تواند به CPU تحویل دهد. سرعت بین 5 و 40مگا بایت در هر ثانیه معمول می باشد.
• زمان جستجو- زمانی بین زمان درخواست CPU برای یک فایل و زمان ارسال اولین بایتاز فایل به CPU – زمانی بین 10تا20 میلی ثانیه معمول می باشد.
دیگرپارامتر مهم ظرفیت درایو می باشد که تعداد بایت ها در آن نگه داری می شود.
داخلدستگاه : برد الکترونیک :
بهترین روش برای آگاهی از چگونگی عملکرد دیسک سختنگاه کردن به داخل آن می باشد. توجه داشته باشید که باز کردن یک دیسک سخت منجر بهخرابی آن می شود، بنابراین این کار چیزی نیست که در خانه بتوانید انجام دهید مگراینکه یک درایو خراب داشته باشید.
این قطعه، یک جعبه آلومینیومی مهر و مومشده با کنترل کننده الکترونیک که به کنار آن متصل است، می باشد. قطعات الکترونیکمکانیسم خواندن/ نوشتن/ و موتور که صفحه های فلزی را می چرخاند، کنترل می کند.
قطعات الکترونیک همچنین محدوده های مغنایسی موجود در درایو را به بایت ها ترجمهکنند و خواندن و بایت ها را به محدوده های مغناطیسی برمی گردانند (رایت کردن) قطعاتالکترونیک همگی در یک برد کوچک که از بقیه درایو جدا هستند، وجود دارند.
داخلدرایو : قسمت تحتانی
در قسمت تحتانی برد، اتصالاتی برای موتوری که صفحه فلزی رامی چرخاند و همچنین حفره های تهویه ***** شده که فشار هوای داخلی و خارجی را متعادلمی کند، وجود دارد.
صفحات فلزی- این صفحات با سرعت 7200 یا 3600 دور در هردقیقه به هنگام عملکرد درایو می چرخد. این صفحات فلزی برای بالا بردن مقاومت ساختهشده اند و دارای صیقل آینه ای می باشند. (چنان که شما می توانید چهره نویسنده را درآن ببینید و هیچ راهی برای جلوگیری از انعکاس تصویر در آن وجود ندارد)
اهرم- این قطعه هدهای Write/ Record (خواندن/ رایت کردن) را نگه داشته و از طریق مکانیسمموجود در گوشه سمت چپ بالایی کنترل می شود. این اهرم قادر به حرکت دادن هدها ازمرکز به کناره درایو می باشد. اهرم و مکانیسم حرکت آن بسیار سبک و سریع است. اهرمموجود بر روی یک درایو دیسک سخت معمولی می تواند از مرکز به کناره و بالعکس بهاندازه 50 بار در ثانیه حرکت کند.
داخل دستگاه : صفحات فلزی و هدها :
بهمنظور افزایش ظرفیت ذخیره اطلاعات، بیشتر دیسک های سخت چندین صفحه فلزی دارند. ایندرایو سه صفحه فلزی و 6 هد رایت/ خواندن دارد.
مکانیسمی که بازوی موجود بر روییک دیسک سخت را حرکت می دهد، باید بسیار سریع و دقیق باشد.
این مکانیسم بااستفاده از یک موتور خطی سرعت بالا قابل ساختن می باشد.
بسیاری از درایوها ازروش Voice Coil استفاده می کنند. مثل روش مشابهی که برای حرکت بلندگو بر رویاستریوی شما استفاده می شود.
ذخیره اطلاعات
اطلاعات بر روی سطح صفحات فلزیبه صورت Sector ها و Track ها ذخیره می شوند.
تراک ها دایره های متمرکز میباشند و Sector ها (بخش ها) مخروطی شکل بر روی تراک می باشند.
یک تراک معمولیبه رنگ زرد نشان داده شده است و یک بخش معمولی به رنگ آبی نشان داده شده است. یکبخش شامل تعداد ثابتی از بایت ها مثلاً 256 یا 512 می باشد. هم در درایو و هم درسطح سیستم عامل بخش ها اغلب به یکدیگر متصل می¬شوند و Clusters (خوشه ها) را بوجودمی آورند.
فرآیند فرمت کردن سطح پایین یک درایو تراک ها و بخش ها را بر رویصفحات فلزی بوجود می آورد. نقاط آغاز و پایین هر بخش بر روی صفحه فلزی رایت می شود. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن بلوک های بایت آماده سازی می کند. سپس فرمتکردن سطح بالا ساختارهای ذخیره فایل مثل جدول تخصیص فایل را بر روی بخش ها مینویسد. این فرآیند درایو را برای نگه داشتن فایل ها آماده می کند.
مطالب این تحقیق:
اجزاء هارد دیسک
عمل مغناطیسی کردن
Seek Time - سرعت جستجو
Buffer Cache حافظه موقت ( بافر)
دم امکان استفاده مستقیم از حافظه مجازی
مقایسه دیسک ونوار مغنا طیسی
تعریف Hard Disk
ساختار عملیات هارد دیسک
جنس و مواد تشکیل دهنده صفحات هارد دیسک
میدان مغناطیسی و ذخیره اطلاعات :
دیسکهای مغناطیسی و هدها :
ویژگی های مهم یک هارد دیسک:
پارتیشن چیست؟
File Systemهای مختلف:
انواع پارتیشن‌ها:
چرا حجم فضای اشغال شده در هر درایو در Properties با مجموع حجمفایل های آن درایو برابر نیست ؟
بد سکتور روی هارد چیست ؟
شامل 21 صفحه word
دانلود تحقیق دیسک های سخت (هارد دیسک)Hard Disk
