HARD

HARD

هارد دیسک در سال 1950 اختراع گردید. هارد دیسک های اولیه شامل دیسک های بزرگ با قطر 20 اینچ ( 50/8 سانتیمتر) بوده و توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را نداشتند. به این نوع دیسک ها در ابتدا " دیسک ثابت "  می گفتند. در ادامه بمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسک ها از واژه " هارد دیسک " استفاده گردید. هارد دیسک ها دارای یک  Platter ( صفحه ) بمنظور نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. عملکرد یک هارد دیسک مشابه یک نوار کاست بوده و از یک روش یکسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. هارد دیسک ونوار کاست از امکانات ذخیره سازی مغناطیسی یکسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف و یا مجددا" بازنویسی کرد. اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یک از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند. علیرغم وجود  شباهت های موجود ، رسانه های  فوق در مواردی نیز با یکدیگر متفاوت می باشند که عبارتنداز:

- لایه مغناطیسی بر روی یک نوار کاست بر روی یک سطح پلاستیکی نازک توزیع می گردد. در هارد دیسک لایه مغناطیسی بر روی یک دیسک شیشه ای ویا یک آلومینیوم اشباح شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.

یک هارد دیسک پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندک و  بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است . اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسک در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند. فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است که بنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است . زمانیکه برنامه ای اجراء  و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسک اطلاعات را بازیابی و آنها را برای استفاده  پردازنده ارسال خواهد کرد.

 برای اندازه گیری کارآئی یک هارد دیسک از دو روش عمده استفاده می گردد:

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

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

کالبد شکافی هارد دیسک

بهترین روش شناخت نحوه عملکرد هارد دیسک کالبد شکافی آن است .

یک پوسته ( قاب ) آلومینیومی که کنترل کننده هارد دیسک در درون آن ( یک سمت دیگر ) قرار دارد. کنترل کننده فوق مکانیزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری که باعث چرخش صفحات هارد دیسک می شود  را کنترل می نماید. 

در نزدیکی برد کنترل کننده کانکتورهای مربوط به موتوری که باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.

- Platters ( صفحات ) این صفحات می توانند با سرعت 5400 تا 7200 دور در دقیقه چرخش نمایند.

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

بمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسک می توان تعدادی از صفحات را استفاده کرد 

 مکانیزمی که باعث حرکت بازوها بر روی  هارد دیسک می گردد ، سرعت و دقت را تضمین می نماید.در این راستا از یک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.

 

ذخیره سازی داده ها

اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات هارد دیسک در مجموعه هائی با نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمرکزی می باشند ( نواحی زرد) که بر روی هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور(نواحی آبی ) با ظرفیت بین 256 ، 512 بایت ایجاد می گردد. سکتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در واحد های دیگر با نام " کلاستر " سازماندهی می گردند. زمانیکه یک درایو تحت عملیاتی با نام Low level format قرار می گیرد، شیارها و سکتورها ایجاد می گردند. درادامه و زمانیکه درایو High 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. 

نحوه ذخیره سازی اطلاعات در هارد:

 هر بایت از 8 بیت تشکیل شده است که اطلاعات به صورت اعداد باینری یا کدهای صفر و یک در آن ذخیره می شود.هر بیت می تواند شامل یکی از دو عدد صفر و یک باشد در نتیجه در یک بایت به 256 حالت مختلف اعداد صفر و یک می توانند در کنار هم قرار گیرند.هر حرف ، عدد یا علامتی  دارای یک کد می باشد که کامپیوتر ابتدا کد معادل آن کارکتر را به اعداد باینری صفر و یک تبدیل می کند و سپس در یک بایت قرار می دهد.برای اینکه کامپیوترهای متعلق به شرکتهای مختلف قادر به تبادل اطلاعات باشند روش کدگذاری اسکی توسط موسسه استانداردآمریکا (American standard code for information interchange)  متداول گردید.کدهای اسکی(ASCII) از عدد صفر تا عدد 255 می باشند که  به دو دسته کدهای استاندارد و کدهای توسعه یافته تقسیم می شود.

کدهای استاندارد از عدد صفر تا عدد 127 می باشند که شامل یکسری علائم و حروف بین المللی می باشد.مثلا کد65 حرف A  ،کد 53  عدد5 و کد43 علامت جمع  +  می باشد.

ثبت و نگهداری فایلها بر روی دیسک سخت/ Hard Disk بر طبق قواعد خاصی صورت میگیرد که این قواعد  فایل سیستم/ File System نامیده میشود.
مهمترین و پر کاردبردترین فایل سیستم ها عبارتند از :

Fat,Fat32,Ntfs,Hpfs,NetwareFs,Linux Ext2,Linux Swap .
Fat 32 وFat  اولین بار به همراه داس و ویندوزهای 95 و 98 ارائه شدند.در این نوع سیستم فایل  هیچگونه امکان کد گذاری , فشرده سازی و تخصیص فضا در هارد دیسک وجود نداشته و کاربر فقط می تواند File یا Folder خود را به اشتراک بگذارد .یکی  از مهمترین مشکلات امنیتی در سیستم FAT16  و FAT32 عدم توانایی در تعریف سطوح مجوز دسترسی به فایل ها و پوشه ها می باشد. که این امر می تواند به عنوان یکی از دلایل ناکارآمد و غیر قابل اطمینان این سیستم ها در سطوح شبکه باشد.
 بر همین اساس مایکروسافت سیستم فایلی جدیدی تحت عنوان NTFS  ایجاد نمود که از یک ساختار 64 بیتی پشتیبانی می کند , از این رو کاربران می توانند فایل هایی با طول نام  256 کاراکتر ایجاد کنند. فایل سیستم NTFS  یا( New Technology File System ) تکنولوژی جدیدی است که از جانب مایکروسافت به همراه نخستین نسخه Windows Nt ارائه شد و فقط در ویندوزهای NT ,2000, 2003 و XP پشتیبانی میشود. این سیستم فایل نسبت به سیستم فایلهای قدیمی دیگر از جمله Fat16,Fat 32 و... مزیت های بیشترو برتری دارد, از این رو بسیاری از کاربران جهت بهره مندی از امکانات خوب آن  به این سیستم روی آورده و درایوهای هارد دیسک خود را به این روش فرمت میکنند.

مزایای فایل سیستم NTFS عبارتند از:

- پشتیبانی از استاندارد Hot Fixing, با استفاده از این استاندارد به شناسایی اتوماتیک و علامت زدن بد سکتور های موجود در هارد دیسک پرداخته , و از آن ها جهت ذخیره اطلاعات استفاده نمیکند.

- بازیابی اطلاعات حذف شده از هارد دیسک! ساختار اصلی NTFS  بر اساس Master File Table  میباشد, به این صورت که  چندین کپی از قسمت های مهم این جدول را نگهداری کرده تا از نابودی احتمالی اطلاعات جلوگیری کند. و از آنجا که این سیستم امکان ذخیره اطلاعات با استفاده  از کلاسترهای کوچک را شامل میشود جهت درایو های بزرگ بسیار مناسب میباشد.

- دارای فایل سیستم  4 کیلو بایتی که در نتیجه آن منجر به کاهش مقدار فضای اشغالی هارد دیسک میشود.

- امنیت ( Security) بیشتر نسبت به فایل سیستم FAT16و FAT32 با امکان  تعیین سطح دسترسی کاربران (Permission). این نوع Partition بندی از سیستم امنیتی بالایی برخوردار است بدین معنی که کار بر امکان ایجاد امنیت برای Folder , File  خود داراست تا حدیکه قدرت پاک کردن و تغییر فایلهای خود را از دیگران منع می کند .

- سرعت عمل بالا در خواندن اطلاعات.

- فشرده سازی بسیار خوب و برتر نسبت به فایل سیستم های قدیمی با استفاده از Disk Compression جهت استفاده بهتر از فضای دیسک.

- رمز نگاری فایل ها یا File Encryption  ,جهت استفاده کاربران خاص از داده ها!
- امکان ذخیره سازی فایلهای بزرگتر از 4 GB در دیسک.

- امکان فرمت پارتیشن های بزرگتر از 32 GB.

- امکان Disk Quotas ( مدیر سیستم با این امکان بخش هایی از یک Partition را به خود یا دیگران اختصاص می دهد)

 NTFS در کنار مزایای خوب خود مشکل بزرگی هم دارد که توسط ویندوز های قدیمی تر از جمله 95,98,ME قابل شناسایی و پشتیبانی نمیباشد.به این معنا که وجود دارد اما قابل رویت و استفاده نیست!

NTFS  قابلیت های بسیار خوبی داشته و استفاده از آن تا حد بسیاری به سود کاربران میباشد , اما با توجه به  این که بسیاری از کاربران هنوز هم از ویندوز های قدیمی استفاده میکنند و امکان استفاده از این سیستم فایل را در ویندوز هایی همچون ME.98.95 و .. نخواهند داشت بنابر این به همان سیستم فایل قبلی خود یعنی Fat32 اکتفا میکنند.

 

اصطلاحات مربوط به مشخصات یک هارد دیسک

تا کنون ممکن است اطلاعاتی درباره اصطلاحات مربوط به هارد داشته باشید ولی تعریف دقیق آنها را ندانید . آشنایی با این اصطلاحات در هنگام خرید یک هارد یا رویارویی با یک هارد که روی یک سیستم بسته شده است می تواند به شما کمک شایانی کند.

 
ظرفیت :(Capacity)

ممکن است ظرفیت هارد که در مشخصات هارد آمده است شما را به اشتباه بیندازد. معمولا کارخانه های تولید کننده هارددرایو، یک مگابایت رابصورت تقریب، یک میلیون بایت تعریف می کنند در حالی که مقدار واقعی یک مگا بایت برابر 1048576 بایت است . فرض کنید که یک درایو 75 گیگابایتی خریده اید، حالا اگر یک مگابایت را 1048576 در نظر بگیرید ، هارد درایو 75 گیگابایتی شما در حدود72 گیگابایت می شود با این همه چون هیچ وقت از تمام فضای هارددیسکتان استفاده نمی کنید ، چندان متوجه این موضوع نمی شوید .

 

حجم بافر :(Buffer Size)
بخشی از حافظه اصلی یا حافظه پنهان (Cache) که برای ذخیره اطلاعات تازه خوانده شده یا ذخیره موقت داده هایی که در حال نوشته شدن روی دیسک هستند ، مورد استفاده قرار می گیرد .یک بافر 2 مگابایتی مطمئنا از یک بافر 512 کیلوبایتی کارآمدتر است اما کاهش مراجعات مکرر به هارددیسک که سبب کاهش سرعت می شود ، این اختلاف را حقیقتاً بی اهمیت می کند . شما قطعا خواهان درایوی بدون بافر نیستید، اما اکثر مردم متوجه نمی شوند که با افزایش حجم بافر به بیش از 512 کیلوبایت، چه کارایی ویژه ای بدست می آید .گرچه در زمان کار سرورها بافرهایی با ظرفیت بالا موثر هستند و به کار می روند .

سرعت چرخش محور :(Spindle Speed)

اکنون به توضیح مشخصاتی می پردازیم که اگه عامل سرعت برای شما پراهمیت باشد ، کاربردی و راه گشا خواهند بود .این مقدار، سرعت گردش پلترهای دیسک را که به یک محور یا دسته متصل می شوند بیان می کند و با واحد دور در دقیقه (rpm) اندازه گیری می شود . سرعت اکثر هارددرایوهای موجود، در محدوده 5400rpm تا15000 rpm و با کارایی متوسط یک درایو IDE با سرعت چرخش 7200rpm است . سرعت چرخش محور درایو و تراکم ناحیه ای ، از مهمترین ویژگیهایی هستند که باید آنها را بدانید چرا که ترکیب این دو، شکل دهنده مشخصه های اصلی درایو هستند .سرعت چرخش بالاتر، معمولا و نه همیشه باعث عملکرد سریعتر درایو می شود . به عبارتی در یک زمان معین، درایوی با سرعت چرخش بالا و تراکم ناحیه ای پایین، دارای خروجی و توان کمتری نسبت به درایوی با سرعت چرخش پایین و تراکم ناحیه ای بالا در بعضی موارداست . طبق ویژگیهای مقرر و معین مدلهای فعلی تحت فروش، شما می بایست همواره یک درایو 7200rpm (هارد پلاس یا دور بالا) را در مقابل 5400rpm انتخاب کنید .

زمان جستجو :(Seek Time)
این زمان برحسب میلی ثانیه اندازه گیری و معمولا به طور میانگین بیان می شود . زمان جستجو مشخص می کند که چه مدت زمان طول می کشه تا هد خواندن درایو بر روی پلترها صفحه های داخل هارد درایو و محل اصلی ذخیره اطلاعات عقب و جلو رفته و اطلاعات درایو رو خوانده یا ذخیره کند . این زمان عامل مهمی در تعیین سرعت عملکرد هارددرایو است. البته اکثر هارددیسکهای پیشرفته که به درایوهای 7200 دور در دقیقه ای (rpm) مجهز هستند ، زمان جستجوی مشابه هم دارند .زمان جست و جوی همه ی آنها در محدوده زمانی 9 میلی ثانیه قرار داشته و اختلاف زمان جست وجوی 8/5 میلی ثانیه و9میلی ثانیه قابل چشم پوشی می باشد . تا زمانی که از یک هارددیسک فوق العاده سریع با زمان جستجوی 5 میلی ثانیه سرعت (اغلب هارددرایوهای )Seagate X15 استفاده نکنید ، هرگز متوجه تفاوت محسوس بین این هارددیسکها نمی شوید .

اینترفیس :

اینترفیس در واقع روشی است که هارد از طریق آن به رد و بدل کردن اطلاعات می پردازد.هاردهای قدیمی همگی از نوع موازی بودند این هاردها که به PATA یا parallel Advance Technology Attachment معروفند از طریق کابلهای پهنی به مادربورد متصل می شوند.از آنجایی که این کابلها مجموعه ای از چند رشته سیم تشکیل شده اند ممکن است اطلاعات از روی سیمهای مختلف به طور همزمان به مقصد نرسد به این ترتیب همزمانی بیتها رعایت نمی شود.اما در هاردهای SATA یا Serial  Advance Technology Attachment این مشکل حل شده است.کابلهای این هاردها بسیار نازکترند و نویز کمتری دارند.اطلاعات به صورت سری در آنها رد و بدل می شود و مشکل همزمانی بیتها در آنها حل می شود.سرعت این هاردها بالاتر از مدل های قبلی می باشد.

اگر مادربرد شما قدیمی است می توانید با خرید یک کارت اینترفیس ATA از هاردهای SATA استفاده کنید.

تقریبا" تمامی کامپیوترهای Desktop از اینترفیس موازی ATA استفاده می نمایند. حداکثر سرعت انتقال داده در این نوع اینترفیس ها ، 100 و یا 133 مگابایت در ثانیه است. بر اساس مجموعه تست های انجام شده بر روی اینترفیس های ATA/133 ، مشخص شده است که سرعت آنان تاثیر مشهودی را در افزایش کارائی بدنبال نداشته است ، چراکه درایوهای موجود امکان استفاده مناسب از سرعت بالای انتقال داده در باندهای عریض را دارا نمی باشند. ( درایوهای موجود در سرعت بالای 100 و یا بیشتر ممکن است دچار مشکل شوند ). اکثر مادربردهای قدیمی ( MotherBoard ) از ATA/133 حمایت نمی نمایند.بنابراین برای استفاده از این نوع درایوها ، می بایست کارت های جانبی بر روی سیستم نصب گردد . خوشبختانه درایوهائی که دارای استاندارد ATA/133 می باشند ، امکان حمایت از استاندارد ATA/100 را نیز دارا می باشند .

درایوهائی که از اینترفیس های سریال ATA ( در مقابل اینترفیس های موازی ) استفاده می نمایند ، بتدریج متداول می گردند .از اینترفیس های فوق در مواردیکه با مشکل سرعت در ارتباط با اینترفیس های موازی برخورد می شود ، استفاده می گردد(اینترفیس های سریال ATA مشکل کمبود سرعت را برطرف می نمایند) . این نوع درایوها ، قادر به انتقال 150 مگابایت در ثانیه بوده و این میزان در سالیان آینده به مرز 600 مگابایت در ثانیه خواهد رسید . بر اساس تست های انجام شده ،استفاده از یک اینترفیس سریال ATA بر روی سیستم هائی که شامل یک درایو می باشند ، مزایای عمده ای را بدنبال نداشته است.

در صورت استفاده از چندین درایو بر روی یک اینترفیس مشابه ، از پهنای باند اضافی بطور مطلوب استفاده و نتایج مثبتی را بدنبال خواهد داشت . استفاده از درایوهای ATA با اینترفیس سریال ، طی سالیان آینده در اکثر کامپیوترهای شخصی بکار گرفته خواهد شد .

 

تراکم ناحیه ای :(Areal Density)

این عدد، مقدار داده قابل ذخیره روی یک اینچ مربع از سطح مغناطیسی پلتر را معین می کند . هرچه که شما داده ها را نزدیکتر به هم قرار دهید، تراکم ناحیه ای بیشتری دارید .تراکم ناحیه ای معمولا با واحد گیگابیت در اینچ مربع بیان می شود تراکمهای بالاتر معمولا نشاندهنده درایوهای سریعتر هستند. برای مثال، چنانچه تراکم ناحیه ای پلتردیسک را دو برابر کنید، هد درایو به منظور خواندن یا نوشتن یک مقدار داده یکسان روی پلتر، به تنها نصف حرکت حالت قبل احتیاج دارد .افزایش تراکم ناحیه ای باعث کاهش حجم ظاهری پلتر درایو می شود که آن هم به نوع خود، سبب افزایش بازدهی در جای دیگر، فرضا صرفه جویی در مصرف برق می شود .

نرخ انتقال مستمریا منظم :(Sustained Transfer Rate)
این نرخ بیان می کند که هارددرایو با چه سرعتی می تواند یک فایل پیوسته را سرویس دهی کند و معمولا بر حسب گیگابایت در ثانیه بیان می شود . نرخ انتقال مستمر داده ، جزو مهمترین ویژگیهای هارددرایو محسوب می شود اما اغلب پیش می آید که به صورت غلط ارائه شود . نرخ انتقال مستمر، سرعت هارددرایو را در انتقال یک فایل حجیم که به طور منظم و پشت سرهم روی سکتورهای دیسک قرار گرفته ، مشخص می کند اما چنانچه شما اغلب با فایلهای کوچکتری که در سراسر دیسک پراکنده هستند ، کار می کنید ، زمان جستجو ویژگی کاربردی تر و مهمتری است .

هاردهای external:

استفاده از درایوهای external در صورت لزوم .با استفاده از این نوع درایوها می توان اطلاعات مهم و حیاتی را در زمانیکه در محل کار خود نمی باشیم ، حفاظت نمود. در مواردیکه نیازمند جابجائی حجم بالائی از اطلاعات می باشیم ، استفاده از درایوهای external می تواند یکی از گزینه های موجود باشد .قیمت درایوهای فوق ، نسبت به درایوهای معمولی که در درون کیس نصب می شوند، بیشتر بوده و جهت ارتباط با سیستم از پورت های USB2.0 استفاده می نمایند.

 

 

معرفی هارد های SATA:

این نوع هاردها از کابلهای مخصوص Sata Link و یا فیبر نوری جهت انتقال اطلاعات استفاده می کنند سرعت انتقال داده در این نوع کابلها 1.5Gb/s است .بافر داخلی این هارها برابر 8Mb است که باعث افزایش سرعت در خواندن می شود این بافر محل نگه داشتن اطلاعاتی است که به مرور از آن استفاده می شود تا هر گاه سیستم عامل اطلاعاتی را در خواست کنند سریع به وسیله این بافر به آن داده شود. دور این هارد برابر 7200 RPM است.

مشخصات هارد SATA:

Maximum Capacity of 200.0 GB
Ultra SATA 150
9.3 ms Average Seek Time
2MB & 8MB Cache Buffer
FDB Motors
7200 RPM

       

مشخصات هارد معمولی پلاس:

Maximum Capacity of 80.0 GB
Fast ATA/Enhanced IDE compatible
Ultra ATA/133 Data Transfer Rate
2 MB SDRAM Cache Buffer
<8 ms Seek Time
RPM72۰۰