هارد دیسك

بر روی هر كامپیوتر حداقل یك هارد دیسك وجود دارد. برخی از سیستم ها ممكن است دارای بیش از یك هارد دیسك باشند. هارد دیسك یك محیط ذخیره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نماید . اطلاعات دیجتال در كامییوتر می بایست بگونه ای تبدیل گردند كه بتوان آنها را بصورت دائم بر روی هارد دیسك مغناطیسی ذخیره كرد.

مبانی هارد دیسك

هارد دیسك در سال 1950 اختراع گردید. هارد دیسك های اولیه شامل دیسك های بزرگ با قطر 20 اینچ ( 50/8 سانتیمتر) بوده وتنها توان ذخیره سازی چندین مگابایت بیشتر را داشتند. به این نوع دیسك ها در ابتدا " دیسك ثابت " می گفتند. در ادامه بهمنظور تمایز آنها با فلاپی دیسك ها از واژه " هارد دیسك " استفاده گردید. هارد دیسك ها دارای یك Platter ( صفحه ) برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. عملكرد یك هارد دیسك مشابه یك نوار كاست بوده و از یك روش یكسان برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. هارد دیسك ونوار كاست از امكانات ذخیره سازی مغناطیسی یكسانی نیز استفاده می نمایند.در چنین مواردی می توان بسادگی اطلاعاتی را حذف یا مجددا" بازنویسی كرد. اطلاعات ذخیره شده بر روی هر یك از رسانه های فوق ، سالیان سال باقی خواهند ماند. علیرغم وجود شباهت های موجود ، رسانه های فوق در مواردی نیز با یكدیگر متفاوت می باشند:

- لایه مغناطیسی بر روی یك نوار كاست بر روی یك سطح پلاستیكی نازك توزیع می گردد. در هارد دیسك لایه مغناطیسی بر روی یك دیسك شیشه ای یا یك آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبی صیقل داده می شود.

- در نوار كاست برای استفاده از هر یك از آیتم های ذخیره شده می بایست بصورت ترتیبی ( سرعت معمولی و یا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امكان بازیابی ( شنیدن ) آیتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد دیسك ها می توان بسرعت در هر نقطه دلخواه مستقر و اقدام به بازیابی ( خواندن و یا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر كرد.

در یك نوار كاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن می بایست سطح نوار را مستقیما" لمس نماید. در هارد دیسك هد خواندن و نوشتن در روی دیسك به پرواز در می آید! ( هرگز آن را لمس نخواهد كرد )

- نوار كاست موجود در ضبط صوت در هر ثانیه 2 اینچ ( 5/08 سانتیمتر ) جابجا می گردد. گرداننده هارد دیسك می تواند هد مربوط به هارد دیسك را در هر ثانیه 3000 اینچ به چرخش در آورد .

یك هارد دیسك پیشرفته قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالائی از اطلاعات در فضائی اندك و بازیابی اطلاعات با سرعت بسیار بالا است . اطلاعات ذخیره شده برروی هارد دیسك در قالب مجموعه ای از فایل ها ذخیره می گردند. فایل نامی دیگر برای مجموعه ای از بایت ها است كه بهنوعی در آنها اطلاعاتی مرتبط به هم ذخیره شده است . زمانیكه برنامه ای اجراء و در خواست فایلی را داشته باشد، هارد دیسك اطلاعات را بازیابی و آنها برای استفاده پردازنده ارسال خواهد كرد.

برای اندازه گیری كارآئی یك هارد دیسك از دو روش عمده استفاده می گردد:

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

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

كالبد شكافی هارد دیسك

بهترین روش شناخت نحوه عملكرد هارد دیسك كالبد شكافی آن است .شكل زیر یك هارد دیسك را نشان می دهد:


یك پوسته ( قاب ) آلومینیومی كه كنترل كننده هارد دیسك در درون آن ( یك سمت دیگر ) قرار دارد. كنترل كننده فوق مكانیزمهای خواندن ، نوشتن و موتوری كه باعث چرخش صفحات هارد دیسك می شود را كنترل می نماید.

در نزدیكی برد كنترل كننده كانكتورهای مربوط به موتوری كه باعث چرخش صفحات هارد می شود قرار دارد.

در صورتیكه روكش مربوطه را از روی درایو برداریم با وضعیتی مشابه شكل زیر برخورد خواهیم كرد.


در تصویر فوق موارد زیر مشاهده می گردد:

-Platters ( صفحات ) این صفحات می توانند با سرعت 3600 تا 7200 دور در دقیقه چرخش نمایند.

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

بهمنظور افزایش ظرفیت هارد دیسك می توان تعدادی از صفحات را استفاده كرد . شكل زیر هارد دیسكی با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان می دهد.


مكانیزمی كه باعث حركت بازوها بر روی هارد دیسك می گردد ، سرعت و دقت را تضمین می نماید. در این راستا از یك موتور خطی با سرعت بالا استفاده می گردد.

ذخیره سازی داده ها

اطلاعات بر روی سطح هر یك از صفحات هارد دیسك در مجموعه هائی با نام سكتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایرمتحدالمركزی می باشند ( نواحی زرد) كه بر روی هر یك از آنها تعداد محدودی سكتور(نواحی آبی ) با ظرفیت بین 256 ، 512 بایت ایجاد می گردد. سكتورهای فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در واحد های دیگر با نام " كلاستر " سازماندهی می گردند. زمانیكه یك درایو تحت عملیاتی با نامLow level format قرار می گیرد، شیارها و سكتورها ایجاد می گردند. درادامه و زمانیكه درایوHigh 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 انتخاب یك هارد دیسك

هارد دیسك (Hard disk ) ، یكی از مهمترین عناصر سخت افزاری دركامپیوتر پس از پردازنده و حافظه است. از هارد دیسك ، بمنظور ذخیره سازی اطلاعات استفاده می گردد . اطلاعات مربوط به راه اندازی سیستم ، برنامه ها و داده ها، جملگی بر روی هارد دیسك ذخیره می گردند. در زمان انجام برخی عملیات خاص توسط كامپیوتر، نظیر ویرایش فیلم ها ، بازی های كامپیوتری و یا پخش موزیك ، استفاده از یك هارد دیسك با ظرفیت بالا، سرعت مناسب و قابل اطمینان ، بطرز محسوسی بهبود محیط عملیاتی خصوصا" ذخیره و بازیابی اطلاعات را بدنبال خواهد داشت . در سالیان اخیر تكنولوژی ساخت هارد دیسك بسرعت و در ابعاد متفاوت رشد و گسترش یافته است . در این مقاله ، به بررسی پارامترهای لازم در خصوص انتخاب یك هارد دیسك خواهیم پرداخت .

جایگاه هارد دیسك

با توجه به رشد چشمگیر تكنولوژی ساخت هارد دیسك ، ظرفیت آنان درفواصل زمانی بین دوازده تا هیجده ماه ، دو برابر می شود . بدین ترتیب ،عملا" كامپیوترهای شخصی بسمت ماشین های چند رسانه ای حركت نموده كه می توان حجم بالائی از اطلاعات شامل صوت ، تصویر و گرافیك را بر روی آنان ذخیره نمود. بیشترین ظرفیت هارد دیسك قابل نصب بر روی كامپیوترهایDesktop ، معادل 250 گیگابایت می باشد. طرفیت فوق ، ده برابر بیش از ظرفیت هارد دیسك های سه سال پیش است . در اوایل سال 2003 میلادی ، هارد دیسك های با ظرفیت 320 گیگا بایت مطرح شده اند. تولید كنندگان در صدد ارائه اینترفیس های سریالATA بوده كه نسبت به مدل های پیشین ( اینترفیس های موازیATA ) دارای سرعت بمراتب بیشتری می باشند. محصولات تولید شده در سال آینده ، از تكنولوژی فوق استفاده خواهند كرد. عملكرد تمامی هارد دیسك ها در زمان اجرای یك برنامه مشابه یكدیگر بوده و استفاده از درایوهای با سرعت بالا، مزایا و امتیازات متعددی را برای كاربرانی كه قصد پردازش داده هائی با حجم بالا ( تصاویر و ویدئوهای دیجیتال ) را دارند ، بدنبال خواهد داشت.بر اساس آزمایشات متعدد انجام شده توسط برنامهPhotoshop ، مشخص شده است كه انجام عملیات پیچیده ای نظیر : اعمال فیلترها ، گردش و ویرایش تصاویر در هارد دیسك های با سرعت بالا ، شصت درصد سریعتر از سیستم هائی است كه دارای درایوهائی با سرعت پائین می باشند.

ویژگی ها ی مهم

از مهمترین ویژگی های مرتبط با هارد دیسك ، می توان به موارد زیر اشاره نمود :

ظرفیت
: اغلب كامپیوترهای شخصی در حال حاضر از هارد دیسك هائی با ظرفیت معادل بیست گیگابایت ، استفاده می نمایند. ظرفیت فوق ، بمراتب بیش از انداره مورد نیاز كاربرانی است كه صرفا" از هارد دیسك بمنزله ابزاری بمنظور ذخیره سازی اطلاعات استفاده می نمایند . ظرفیت هارد دیسك برای كاربرانی همچون طراحان آثار گرافیكی و یا افرادیكه بر روی فیلم های ویدئویی كار می كنند ، از اهمیت بیشتری برخوردار است . مثلا" ضبط تصاویردر مدت زمان محدود از یك دوربین فیلم برداری ، چندین گیگابایت ظرفیت هارد دیسك را اشغال خواهد كرد . در صورت ضرورت استفاده از فضای ذخیره سازی بالا ، می توان از یك هارد با ظرفیت بالا و یا دو هارد دیسك ،استفاده نمود. در چنین حالتی می توان هارد موجود را نگهداری و متناسب با نیاز، اقدام به تهیه و نصب هارد دوم نمود. مثلا" در صورتیكه به یك هارد با ظرفیت 160 گیگابایت نیاز باشد و هارد دیسك موجود 80 گیگابایت ظرفیت داشته باشد ، می توان با تهیه یك هارد دیسك دیگر و با ظرفیت 80 گیگابایت ، نیاز خود را مرتفع نمود ( تامین 160 گیگابایت فضای ذخیره سازی ، مشروط به وجود پتانسیل لازم ازلحاظ توانائی حمایت برد اصلی سیستم ) .

سرعت دورانی
:.سرعت دوران ( چرخش ) هارد دیسك هایATA موجود ، 5400 یا 7200 دور در دقیقه (rpm ) می باشد . درایوهائی كه دارای سرعت 7200 دور در دقیقه می باشند، معمولا" ( در تمامی موارد صادق نخواهد بود ) دارای سرعت بیشتری در ارتباط با بازیابی اطلاعات ، می باشند . در آزمایشاتی كه بر روی یك نمونه درایو با سرعت 5200 دور در دقیقه انجام شده است ، مشاهده شده است كه سرعت تكثیر اطلاعاتی به اندازه 1/2 گیگابایت ، حدود 33 % سریعتر از سرعت درایوهای 7200 دور در دقیقه می باشد! در بعضی موارد، پارامترهای دیگری نظیر نوع الگوریتم استفاده شده بمنظور بازیابی اطلاعات، تاثیر مستقیمی بر كارآئی یك درایو دارد.

اینترفیس
: تقریبا" تمامی كامپیوترهایDesktop از اینترفیس موازیATA استفاده می نمایند.. حداكثر 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 هایATA/133، مشخص شده است كه سرعت آنان تاثیر مشهودی را در افزایش كارائی بدنبال نداشته است ، چراكه درایوهای موجود امكان استفاده مناسب از سرعت بالای انتقال داده در باندهای عریض را دارا نمی باشند. ( درایوهای موجود در سرعت بالای 100 و یا بیشتر ممكن است دچار مشكل شوند ). اكثر مادربردهای قدیمی (MotherBoard ) ازATA/133 حمایت نمی نمایند.بنابراین برای استفاده از این نوع درایوها ، می بایست كارت های جانبی بر روی سیستم نصب گردد . خوشبختانه درایوهائی كه دارای استانداردATA/133 می باشند ، امكان حمایت از استانداردATA/100 را نیز دارا می باشند .
درایوهائی كه از اینترفیس های سریال ATA ( در مقابل اینترفیس های موازی ) استفاده می نمایند ، بتدریج متداول می گردند .از اینترفیس های فوق در مواردیكه با مشكل سرعت در ارتباط با اینترفیس های موازی برخورد می شود ، استفاده می گردد(اینترفیس های سریال ATA مشكل كمبود 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 یك اینترفیس سریال ATA بر روی سیستم هائی كه شامل یك درایو می باشند ، مزایای عمده ای را بدنبال نداشته است ( از پهنای باند اضافه عملا" استفاده نمی گردد) . در صورت استفاده از چندین درایو بر روی یك 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 اكثر كامپیوترهای شخصی بكار گرفته خواهد شد .

حافظه موقت ( بافر )
: زمانیكه یك سیستم درخواست اطلاعاتی را می نماید ، هارد دیسك علاوه بر اینكه می بایست بازیابی داده درخواستی ر ا انجام دهد بلكه مسئولیت استقرار (load ) داده در بافر مربوطه به خود را نیز برعهده دارد . بدین ترتیب در صورتیكه پردازنده درخواست مجدد همان اطلاعات قبلی را داشته باشد ، اطلاعات مورد نیاز آن از طریق بافر هارد دیسك تامین خواهد شد . استفاده از دو مگابایت بافر، ظرفیت مناسبی در این رابطه می باشد . در مواردیكه از برنامه های خاصی نظیر فتوشاپ ، استفاده می شود ، ظرفیت هشت مگابایت برای بافر ، منظقی بوده و اثرات مثبتی را در رابطه با افزایش كارائی سیستم بدنبال خواهد داشت .

تشریح مشخصات

تعیین ظرفیت ، یكی از اولین و در عین حال مهمترین تصمیات در رابطه با انتخاب یك هارد دیسك می باشد .هارد دیسك های با ظرفیت بالا همیشه از لحاظ قیمت گرانتر می باشند،چرا كه توزیع آخرین مدل ها و ظرفیت ها درماه های نخست تولید بسیار اندك بوده و همین عامل افزایش قیمت آنان را بدنبال خواهد داشت.برای تهیه یك هارد دیسك با ظرفیت مطلوب می توان پس از كاهش قیمت آخرین مدل های ارائه شده ، اقدام لازم را انجام داد .( تامین هارد دیسك مورد نظر پس از فروكش نمودن جو ایجاد شده در ماه های نخست تولید ) . پارامترهای زیر را می توان در زمان انتخاب یك هارد دیسك در نظر گرفت :

ظرفیت
: حداقل ( بیست تا چهل گیگابایت ) ، پیشنهادی ( شصت تا هشتاد گیگابایت ) ، حداكثر ( یكصد تا دویست و پنجاه گیگابایت )
تهیه هارد دیسك هایی با ظرفیت بالاتر از نیاز موجود، تصمیمی منطقی می باشد . قیمت هارد دیسك های با ظرفیت بیشتر همواره بالاتر از ظرفیت های پائین تر می باشد ( تفاوت زیاد نمی باشد) بعنوان نمونه،تفاوت ظرفیت هاردیسك های 60GB با 80GB چیزی در حدود 20GB می باشد كه این ظرفیت قابل توجهی است اما از نظر قیمتی این هاردیسك ها اختلاف چندانی با هم ندارند.

سرعت دوران

: حداقل ( 5400 دور در دقیقه) ،پیشنهادی ( 5400 تا 7200 دور در دقیقه ) ، حداكثر ( 5400 تا 7200 دور در دقیقه )
بالا بودن سرعت دوران یك هاردیسك نشاندهنده بالا بودن سرعت ذخیره و بازیابی اطلاعات است. درصورتیكه از كامپیوتر بمنظور انجام كارهای چندرسانه ای استفاده می گردد ، بالا بودن تعداد دور در دقیقه یك هاردیسك بسیار حائز اهمیت است. این خصوصیت هارددیسك در برنامه هایی نظیر word و یا استفاده از اینترنت ، چندان مشهود نخواهد بود .هارددیسك ها ی با ظرفیت بالا ، اغلب دارای سرعت دوران كمتری می باشند ( 5400rpm ) .

سرعت اینترفیس
: حداقل (Ultra ATA/100 or ATA 133) ، پیشنهادی (Ultra ATA/100 or ATA 133 ) ، حداكثر (Ultra ATA/100 or ATA 133)
تفاوت سرعت بین درایوهای ATA/100 و ATA/133 برای اكثر كاربران مشهود و قابل ملاحظه نخواهد بود. برای اینكه از سرعت درایوهای انتخابی بطرز موثری استفاده شود، می بایست سرعت آنان با كامپیوتر سازگار باشد ، در غیر اینصورت می بایست ار كارت هائی استفاده شود كه سرعت درایو را با سرعت كامپیوتر هماهنگ نماید.

سرعت جستجو
: حداقل (8ms و یا پائین تر) ، پیشنهادی ( 8ms تا 9ms ) ، حداكثر ( 9ms )
متوسط سرعت جستجو ( بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می گردد) در واقع به سرعت پیدا نمودن اطلاعات ( یك بخش خاص از داده ) ذخیره شده در یك درایو اطلاق می شود.اكثر كاربران در زمان انتخاب یك هارد دیسك به موضوع فوق توجه نكرده و حتی در فعالیت های روزمره خود با كامپیوتر كمبودی از این بابت را حس نمی نمایند . در مواردیكه اطلاعات در بخش های متفاوت هارد ذخیره شده باشد، یافتن هر بخش از اطلاعات ذخیره شده و ارتباط بین آنان ، زمان مختص خود را خواهد داشت .

اندازه بافر
: حداقل (دو مگابایت) ، پیشنهادی (دو مگابایت و یا هشت مگابایـت ) ، حداكثر (دو مگا بایت و یا هشت مگابایت)
بافر ،‌ یك حافظهCache بر روی درایو بوده كه بطور موقت اطلاعات در آن ذخیره شده تا در صورتیكه پردازنده مجددا" درخواست آنان را داشته باشد ، اطلاعات از محل فوق و با سرعت بیشتری در اختیار پردازنده قرار داده شوند. اكثر هارددیسك ها به طور معمول دارای بافری به ظرفیت دو مگابایت می باشند(درایوهایی با بافر بالاتر نیز وجود داشته كه از آنان برای اهداف خاصی استفاده می گردد).

نكاتی دررابطه با تهیه هارد دیسك

استفاده از كامپیوترهای جدیدتر
. كامپیوترهای جدیدتر قادر به استفاده مطلوب از مزایای یك درایو با ظرفیت بالا می باشند ( افزایش كارائی ) . سیستمی كه دارای پردازنده ای با سرعت پائین و یا میزان اندكی حافظه اصلی می باشد ، نمی تواند از تمام ظرفیت و پتناسیل های هارددیسك انتخابی ، بنحو احسن استفاده نماید. در صورتیكه یك كامپیوتر ارزش ارتقاء را داشته باشد ( سیستم موجود دارای كارآئی لازم می باشد ) می توان بمنظور دستیابی به ظرفیت ذخیره سازی بیشتر ، هارد آن را بتنهائی ارتقاء داد.

اطمینان از وجود فضای كافی درون كیس
.اكثر كیس های استفاده شده در كامپیوترهای شخصی حداقل دارای یك و یا چندین محل برای نصب هارد می باشند.با استفاده از دفترچة‌ راهنما و یا با باز نمودن كیس ، می توان بررسی لازم در خصوص وجود فضای كافی را انجام داد( خصوصا" در مواردیكه قصد استفاده از یك هارد جدید و نگهداری هارد قدیم وجود داشته باشد ).

تهیه هارد دیسك با ظرفیت بیشتر از نیاز اولیه
.پیشنهاد می گردد همواره هارد دیسكی با ظرفیت بیش از نیاز اولیه ، انتخاب گردد. ظرفیت انتخابی می بایست پاسخگوی نیازهای آینده بوده و لازم است باتوجه به نوع استفاده از كامپیوتر در حال و آینده ، تصمیم مناسبی در اینخصوص اتخاذ گردد.

سازگاری سرعت هارد انتخابی با سرعت اینترفیس كامپیوت
ر. سرعت درایوهای ATA/100 و ATA/133 بمراتب از سرعت اینترفیس های كامپیوتر بیشتر است ( خصوصا" اگر از زمان خرید كامپیوتر یك سال گذشته باشد). قبل از انتخاب هارد دیسك ،می بایست با استفاده از دفترچه های راهنمای كامپیوتر كه فروشندگان ارائه می نمایند، سرعت اینترفیس های كامپیوتر را مشخص نمود.

تهیه هارد دیسك با قیمت مناسب
.رقابت تنگانتنگی بین تولید كنندگان درایوها وجود داشته و اكثر فروشندگان كاربران را بدلیل اختلاف ناچیز قیمت ، ترغیب به تهیه هارد دیسك های با ظرفیت بالاتر می نمایند. این امر در خصوص درایوهایی با ظرفیت پایین تر صادق است چرا كه آخرین ظرفیت های موجود در بازار به علت تولید كم دارای قیمت بالاتری هستند. بنابران پیشنهاد می گردد هرگز به دنبال آخرین ظرفیت موجود در بازار نباشید.

تهیه بسته كامل( كیت ) درایو
.این نوع بسته ها شامل قطعه سخت افزاری،‌كابل ها ،‌دفترچه راهنما و در برخی موارد درایور مورد نظر برای نصب می باشد.

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