دیسک سخت

Poll without page-refresh

	del.icio.us
	Digg
	Furl
	Reddit
	Rojo
	Add to OnlyWire

این مقاله به تمیزکاری نیاز دارد. لطفاً آن را تا جایی که ممکن است از نظر املا، انشا، چیدمان و درستی بهتر کنید. سپس این الگو را از بالای مقاله حذف کنید. محتویات این مقاله ممکن است غیرقابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشد یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کرده باشد.

دیسک سخت

دیسک سخت (hard disk) یکی از قطعات رایانه است.

دیسک سخت وسیله‌ای است با یک یا چند صفحه انعطاف‌پذیر که سطح آنها با موادی پوشش داده شده که بتوان داده‌ها را به طور مغناطیسی بر روی آنها ضبط نمود. این وسیله علاوه بر صفحه‌های مذکور حاوی هدهای خواندن/نوشتن، سازوکار تعیین محل هد، و موتوری است که در محفظه‌ای جای داده می‌شود تا از آلودگی‌های خارجی در امان باشد این محیط محافظت شده به هدها امکان می‌‌دهد تا به اندازه ۱۰ تا ۲۵ میلیونم اینچ از سطح صفحه‌ای که عموماً ۳۶۰۰ تا ۲۷۰۰ دور در دقیقه می‌‌زند فاصله داشته باشد بنایراین حجم داده‌های قابل ذخیره سازی وسرعت دستیابی به آنها نسبت به فلاپی‌دیسک‌ها بسیار بیشتر است . در ديسكهاي سخت جديد كه به آنها دوربالا نيز گفته مي شود، سرعت چرخش ديسك به 10000 دور در دقيقه مي رسد. ظرفيت ديسك هاي سخت به مراتب از فلاپي ديسك ها بيشتر بوده و هر روز به ظرفيت آنها افزوده مي‌شود به عنوان مثال امروزه ظرفيت متوسط ديسك هاي سخت در حدود 700 گيگا بايت است. در دیسک های سخت چند صفحه دیسک جای داده می‌شود تا دیسک گردان بتواتند به بیش از یک صفحه دستیابی داشته باشد.

تکنولوژی ساخت

يک ديسک سخت اطلاعات را روی يک يا چند ديسکت مدور تخت که صفحه ناميده می شوند ذخيره می کند. صفحات بر روی يک محور استوار می شوند در حاليکه در بين هر صفحه يک جدا کننده يا اسپيسر و در انتهای پايينی آن محور موتور قرار دارد. برای خواندن و نئشتن بر روی سطح صفحات ، درايو از يک قطعه کوچک الکترو مغناطيسی استفاده می کند که يک سر اين قطعه در انتهای بازوی محرک واقع شده است و هر سر آن روی سطح صفحه می باشد. صفحات با سرعت بسيار بالايي در حال چرخش هستند تا به نوک های بازوی محرک اجازه حرکت سريع را بدهند. در مقابل نوک ديگر بازوی محرک مرکز چرخش بازوست و در قسمت انتهايي آن يک پيچک صدا وجود دارد که سر بازو را حرکت می دهد. بالا و پايين هر پيچک صدا(پيچ تنظيم) يک آهنربای زمين شده قرار دارد که اين عمل باعث می شود سر بازو به قسمت مرکزی و يا به سمت نوار کناری ديسک به صورت شعاعی حرکت کند.

قسمت کنترل کننده ديسک از يک مبدل آنالوگ به ديجيتال برای کنترل جريان الکتريکی استفاده می کند که از طريق ييچ تنظيم که در بازوی محرک قرار دارد اين عمل صورت می گيرد.پيچ تنظيم به صورت يک آهنربای مغناطيسی عمل می کند و يک ميدان مغناطيسی توليد می کند که اين ميدان متقابلا بر ميدان مغناطيسی ايجاد شده توسط مغناطيس کننده های موجود در بالا و پايين پيچ تنظيم تاثير می گذارد و اين فرآيند باعث می شود تا پيچ تنظيم بتواند بازوی محرک و در نتيجه نوک ديگر متصل به بازوی محرک را به حرکت در آورد.بنابر اين اگر پيچ تنظيم از يک انتها به سمت جلو فشرده شود ، قطعه از سمت بالايي به سمت مرکز ديسک و اگر از انتهای ديگر فشرده شود ، قطعه از قسمت بالايي به سمت لبه های ديسک حرکت می کند. مبدل ديجيتال به آنالوگ باعث می شود که کنترل کننده های ديسک در يک مرحله بسيار کوچک و مستقيما به سمت سرها حرکت کنند.

صفحات از مواد غير مغناطیسی مثل آلومینیوم و شیشه ساخته شده اند و با یک لایه بسیار نازک مغناطیسی پوشانده شده اند. دیسکهای قدیمی ازاکسید آهن3 به عنوان ماده مغناطیس کننده استفاده شده در حالیکه در دیسکهای امروزی از آلیاژهای کبالت استفاده می شود.

قسمت درونی یک دیسک سخت همراه با صفحات و محور چرخاننده موتوری با توپی متحرک.سمت چپ قسمت مرکزی بازوی محرک (نوک خواندن و نوشتن)قرار گرفته. نوک قرمز و سفید آن در قسمت انتهاِیی بازو قرار دارد. سر لغزنده آن نیز درست پشت نوک آن یعنی در سطح پايينی بازو قرار گرفته. سیمهای نارنجی رنگ کنار بازو نوک بازو را به قسمت کنترل مرتبط می کنند. نقطه مرکزی (محور) شامل یک پیچ مدور می باشد که قبل از صفحه فلزی قرار گرفته. صفحه فلزی نیم دایره ای در قسمت بالایی در گوشه سمت چپ قرار گرفته که در واقع یک آهنربای دایم جهت حرکت بازوست.پیچ تنظیم در قسمت پایینی قرار گرفته که شامل یک آهنربای ثانویه در قسمت زیر آن می باشد. فیلتر هوا در داخل محفظه پلاستیکی در سمت چپ پايطن آن قرار گرفته.

سطح مغناطیسی هر یک از صفحات به تعداد زیادی نواحی مغناطیسی با اندازه میکرومتری تقسیم شده اند.که هر یک از آنها برای کد گذاری یک واحد دودویی منفرد شامل اطلاعات استفاده می شود. در هارد درایو های امروی هر یک از این نواحی مغناطیسی ترکیبی از چند صد ذره مغناطیسی می باشند. هر قسمت مغناطیسی به صورت یک دو قطبی مغناطیسی می باشد که یک میدان مغناطیسی متمرکز در اطراف خود ایجاد می کنندکه این میدان نوک نوشتاری سطح مغناطیسی را با ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی در اطراف آن مغناطیس می کند. دیسکهای سخت امروزی از یک بوبین (القاگر)برای خواندن اطلاعات آنهم از طریق ایجاد میدان مغناطیسی توسطآهنربای الکتریکی استفاده می کنند.نسخه های اخیر شامل نوکهای القایی ،نوکهای نوار مغناطیسی (MIG) و با نوکهای غشای نازک می باشند. نوکهای تولید شده امروزی المانهای نوشتن و خواندن جدا از هم هستند اما هر کدام در مجاورت یکدیگرند و تنها سهم کوچکی از بازوی محرک راتشکیل می دهند. المان خواندنی معمولاً از نوع مقاومت مغناطیسی است در حالیکه المان نوستنی از نوع غشای نازک القایی است.^[۱].

ساختار دیسکهای سخت طوری محکم به هم بسته شده که از ورود گردو خاک و دیگر منابع آلودگی به داخل آن جلوگیری کند. در واقع این ذرات مزاحم عملکرد صحیح دیسکهای سخت هستند.دیسکهای سخت هوابندی شده (مانع از ورود هوا)نیستند ، اما از یک فیلتر هوا برای جلوگیری از ورود هوا به محفظه درونی دیسکها استفاده می کنند. چرخش صفحات باعث ایجاد یک جریان هوای گرددابی می شود که این جریان هرگونه ذرات و گرد و غبار را به سمت فیلتر حرکت می دهند. همچنین چرخش صفحات به نوکهای دیسکهای سخت اجازه می دهد تاتوسط همان جریان ایجاد شده در بالای سطح صفحات به صورت شناور بمانند.

استفاده از صفحات سخت و محکم و آب بندی واحدها باعث افزایش قدرت و استحکام آنها نسبت به floppy disk ها می شود.در نتیجه دیسکهای سخت می توانند مقدار بیشتری از اطلاعات را نسبت به فلاپی دیسکها در خود ذخیره کنند. و همچنین دسترسی به اطلاعات نیز بسیار سریعتر است. در سال 2007 یک نمونه تولیدی دیسک سخت در یک ایستگاه کاری حدود 160 گیگا بایت تا 1 ترا بایت اطلاعات را در خود ذخیره می کند در حالیکه چرخشی حدود 7200 یا 10000 درو در دقیقه (RPM) دارد^[۲].در هارد درایو موبایلها و لپ تاپها که از نظر فیزیکی کوچک‌تر از کامپیوتر های شخصی هستند لزوما کم حجمتر و کند تر هستند. در سال 1990 حداکثر چرخش 4200 دور در دقیقه بود^[۳].در سال 2007 هارد درایو نمونه هایی از تلفن های همراه با سرعت چرخش 5400 دور در دقیقه و با هزینه ای بسیار ناچیز موجود می باشد.

ظرفيت و سرعت دسترسی

دیسک سخت یک کامپیوتر شخصی که ظرفیت آن بر حسب گیگا بایت بیان شده است.تابع به صورت لگاریتمی می باشد که خط ثابت به صورت نمایی افزایش یافته است

افزایش نمایی وار در حافظه دیسکها و سرعت دسترسی به اطلاعات در هارد درایوها به تولید کنندگان تجاری قابلیت تولید دیسکهای سخت با ظرفیت ذخیره سازی بالا برای کاربرد بهتر مصرف کنندگان ایجاد می کنند.مانندشرکت اپل آی پد اجرا کننده های موسیقی و شرکت TiVO ضبط کننده تصویری ^[۴]. به علاوه وجود تعداد زیادی از چیپهای ذخیره سازی بستر مناسیب را برای تنوع سیستم‌هایی که ساختارشان بر طبق صفحات وب است ایجاد کرده که در آنها به ظرفیت بسیار بالایی نیاز است. همانند سیستم جستجو و ایمیلی که توسط شرکتهای بزرگی همچون گوگل سفارش داده شده است.

روش اصلی برای کاهش زمان دسترسی به اطلاعات افزایش سرعت چرخش می باشد. در حالسکه راه اصلی برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی افزایش چگالی سطحی است. نائب رئيس شرکا سی گیت تکنولوژی رشد آتی در مورد چگالی دیسکهارا به اندازه 40% در هر سال پیش بینی کرده است. .^[۵]

از سال 2006 دیسک درایوها از تکنولوژی ذخیره سازی به صورت عمودی استفاده می کنند تا بتوانند میزان ذخیره اطلاعات و توان عملیاتی را افزایش دهند.

اولین دیسک سخت 3.5 اینچی که قابلیت ذخیره 1 ترا بایت اطلاعات را داشت از نوع الگو:هیتاچی دسک استار7کی 1000 بود.این درایئ شامل 5 صفحه بود که هر کدام ازحدود 400 گیگا بایت حافظه تشکیل شده بود که قادر بود 935.5گیگا بایت فضای قابل استفاده ایجاد کند.^[۶] هیتاچی از آن زمان با تولید دیسکهای سخت 1 ترا بایت به شرکتهای سامسونگ و سی گیت پیوست. .^[۷]

اسامی استاندارد	پهنا	بیشترین ظرفیت تا تاریخ(2007)	صفحات(حداکثر مقدار)
5.25" FH	146 mm	47 GB ^[۸]	14
5.25" HH	146 mm	19.3 GB ^[۹]	4^[۱۰]
3.5"	102 mm	1.2 TB	5
2.5"	69.9 mm	250 GB ^[۱۱]	3
1.8" (PCMCIA)	54 mm	100 GB ^[۱۲]
1.8" (ATA-7 LIF)	53.8 mm	== این مطالب همه دروغ میباشند این سایت هک شده است == متن پررنگ اندازه گیری ظرفیت : ظرفیت یک دیسک سخت می تواند توسط ضرب تعداد سیلندرها،تعداد نوکها،تعداد شیارها ،تعداد شیار بایتها محاسبه شود. در یک درایو ATA بزرگ‌تر از 8 گیگا بایت ،مقادیر به صورت 16383 سیلندر، 16 نوک، 63 شیار برای سازگاری با سیستم‌های عامل قدیمی تر می باشند . باید توجه داشته باشیم که مقدار سیلندرها،نوکها،شیارهای یک درایو پیشرفته معادل مقادیر واقعی در هنگام کارکرد نیستند و در قسمت ذخیره سازی بیت ها تعداد بخش‌های مختلف توسط نواحی آنها شناخته می شوند. تولید کنندگان دیسکها سخت ظرفیت دیسکها را با استفاده از پیشوندهای سیستم SI مگا،گیگا،ترا معین می کنند که به اختصار به صورت M،G،T بیان می‌شوند. بایت نیز به صورت B بیان می شود. سیستم‌های عامل متناوبا میزان ظرفیت را با استفاده از همین علامتهای اختصاری گزارش می کنند، البته با ترجمه آنها به صورت دودویی. برای مثال پیشوند الگو:مگا همچنین به صورت 2 (1048576) بیان می شود که تقریباً معادل 1000000 است. کاربردهای مشابه برای اندازه های بزرگ‌تر با پیشوندهای دیگر به کار می روند.این نتایج در تفاوتهای محاسباتی بین سازندگان دیسکها به صورت ظرفیت و مشخصات سیستم بیان می شوند. این اختلاف در رنج های چند گیگا بایتی مشهود تر است. برای مثال الگو:ویندوز ماکروسافتظرفیت دیسکها را هم به صورت دهدهی با افزایش ارقام تا 12 تعریف کرده و هم به صورت دودویی با افزایش ارقام تا 3 . بنابر این یک دیسک که توسط شرکت سازنده آن به عنوان ```30 گیگا بایتی``` تعیین شده است ممکن است توسط ویندوز 2000 به دو صورت 30065098بایتی و هم به صورت 28.0 گیگابایتی بیان شود. اگر چه به دلیل سودمندی بیشتر ویندوز از این امکان استفاده کرده باشد که یک گیگا بایت را به صورت 1.073.741.824 بایت ( 2بایت) گزارش می کند در حالیکه سیستم عامل آنرا 28.0 گیگا بایت گزارش کند. تاریخچه سالها پیش دیسکهای سخت بسیار بزرگ و سنگین بودند و برای محیطهای حفاظت شده مانند مرکز اطلاعات یا اداره های بزرگ ،بسیار مناسبتر از محیطهای صنعتی (به دلیل ظرافت و میزان دقت) و اداره های کوچک و خانه ها (به دلیل اندازه و توان مصرفی بالای آنها) بودند. پیش از اوایل سال 1980 بیشتر دیسکهای سخت صفحات 8 اینچی(20 سانتی متری) یا 14 اینچی ( 35 سانتی متری) داشتند که شامل تجهیزات مدارات متحرک با سطح ساختمانی زیاد بودند(به خصوص دیسکهای بزرگ تجهیزات متحرک که گاهی به نام ماشینهای عیب یاب عنوان می شوند.).و در موارد بسیاری به جریان بالا یا حتی توان سه فاز نیاز دارند . آنهم به دلیل وجود موتورهای بزرگی که در ساختار آنها به کار رفته بود. به همین دلیل ، دیسکهای سخت به طور رایج تا سال 1980 برای میکرو کامپیوتر ها مورد استفاده قرار نگرفت. بعد از 1980 شرکت سی گیت تکنولوژی نوع ST-506 را ساخت که اولین دیسک سخت 5.25 اینچی با ظرفیت 5 مگا بایت بود. در حقیقت در پیکر بندی کارخانه ای (کامپیوتر های شخصی شرکتIBM) با دیسکهای سخت تجهیز نشده بود. بیشتر دیسکهای سخت میکرو کامپیوتر ها در اوایل سال 1980 تحت نام کارخانه سازنده اشان به فروش نمی رفتند مگر توسط شرکتOEMs آنهم به عنوان یک بخش از دستگاههای جانبی بزرگ ( مانند Corves Disk System و Apple Profile. کامپیوترهای نوع XTشرکت IBM شاما دیسک سخت داخلی بودند. و این روند شرووعی به سمت خرید دیسکهای خام ( حتی توسط سفارشات پستی )شد که به طور مستقیم و بی واسطه به سیستم وصل می شدند. تولید کنندگان دیسکهای سخت شروع به بازار یابی برای مصرف کنندگان ، همانند شرکت OEMs نمودند و در اواسط 1990 ، دیسکهای سخت در هر مغازه جزئی فروشی نیز یافت می شد. زمانیکه دیسکهای داخلی یکی از گزینه های انتخاب کامپیوتر هتی شخصی شدند ، دیسکهای خارجی همچنان در اپل مکینتاش و دیگر تولید کنندگان مورد استفاده بود. اولین اپل مکینتاش بین سالهای 1984 و 1986 ساخته شد که یک ساختمان کاملاً بسته داشتند و هیچ دیسک سخت داخلی و یا خارجی دیگر را پوشش نمی داد. در سال 1986 اپل یک پورت SCSI در پشت قطعه مزبور افزود که ارتباطات خارجی را امکان پذیر می نمود. درایو هایی که شامل SCSI های خارجی بودند در میکرو کامپیوتر های قدیمی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گرفتند مانند سری اپل 2 که به طور وسیعی در سرویسها مورد استفاده بودند.(کاربردی که همچنان نیز مورد توجه است). در اواخر 1990 پورتهای خروجی با سرعت بالا مانند USB و Fire Wire باعث شدند سیستم‌هایی با دسکهای خارجی در انواع کامپیوترهای شخصی بیشتر مورد توجه قرار گیرند به خصوص برای استفاده کنندگان از لپ تاپها ، کاربرهایی که از سیستم عامل لینوکس استفاده می کنند و همچنین کاربرهایی که می خواهند مقدار زیادی اطلاعات را بین دو یا چند منطقه مبادله کنند . بیشتر تولید کنندگان دیسکهای سخت امروزه دیسکها خود را با پورتهای خروجی دار می سازند. مشخصات دیسکهای سخت : ظرفیت دیسک سخت معمولاً بر حسب گیگا بایت بیان می‌شود. هاردهای قدیمی تر که ظرفیت کمتری نیز داشتند بر حسب مگا بایت بیان می شدند. سرعت انتقال اطلاعات در قسمت داخلی در بازه 44.2 مگابایت در ثانیه تا 74.5 مگابایت در ثانیه تغییر می کند و این در حالیست که سرعت انتقال اطلاعات در واحد های خارجی 74.0 مگا بایت در ثانیه تا 111.4 مگا بایت در ثانیه متغییر است. یک دیسک سخت با زمان دسترسی تصادفی در بازه های بین 5 میلی ثانیه تا 15 میلی ثانیه تغییرات دارد. اندازه فیزیکی یک دیسمک سخت بر حسب اینچ بیان می شود. اکثر هارد درایوها که د رکامپیوتر های شخصی از آنها استفاده می شود حدود 3.5 اینچ عرض دارند و این در حالیست که لپ تاپها و کامپیوتر های قابل حمل حدود 2.5 اینچ عرض دارند. در اوایل سال 2007 کارخانجات تولید هارد، اقدام به فروش SATA و SAS های 2.5 اینچی برای استفاده در کامپیوتر های شخصی و اداری نمودند. یک سازه رایج که امروزه به طور وسیعی از آن در ساخت اجرا کننده های موسیقی و نوت بوکهااستفاده می شود سازه 1.8 اینچی ATA-7LIF نام دارد که دارای حدود 100 گیگا بایت حافظه ذخیره سازی با توان تلفاتی پایین و خواندن اطلاعات به طور سریع می باشند. سری 1.8 اینچی قبلی که در ظرفیتهای 2-5 گیگا بایتی موجود می باشند مستقیما قابل اتصال به کامپیوترهای شخصی هستند از این دسته سری کوچک‌تر 1 اینچی این سازه ها ساخته شد و طراحی آن بدینگونه بود که در CF های نوع 2 جای گیرد و این سازه همچنین برای انجام ذخیره سازی در وسسایل قابل حمل مثل دوربینهای دیجیتالی مورد استفاده قرار می گرفت. در واقع سازه 1 اینچی یک سازه عملی بود که از میکرو درایوهای شرکت IBM نشات گرفته بودند. اما در حال حاضر ، عموماً فقط سازه یک اینچی نامیده می شوند.و این به دلیل آن است که تولید کنندگان دیگر نیز محصولات مشابهی تولید می کنند. همچنین سری 0.85 اینچی نیز وجود دارد که کارخانه توشیبا آن را برای استفاده در سیستم تلفنهای همراه و کاربردهای مشابه عرضه کرده است. که از این سری محصولات می توان SD/MMC های سازگار با دیسکهای سخت را نام برد که برای کاربردهای ذخیره سازی تصویری تا ظرفیت 4 گیگا بایت بهینه شده اند. اندازه طراحی نسبت به نوع عملکرد در نام گذلری قطعات بیشتر مد نظر قرار می گیرد. اسامی قطعات بیانگر عرض قطعه می باشد که روی دیسک مندرج شده است . یک درایو 5.25 اینچی دارای عرض وافعی 5.75 اینچ است و یک درایو 3.5 اینچی به عرض 4 و 2.5 اینچی با عرض 2.75 می باشد. یک درایو 1.8 اینچی می تواند اجزای مختلفی داشته باشد که به نوع کاربرد و عوامل ساخت آن بستگی دارد. یک درایو نوع PCMCIA عرض 54 میلی متری دارددر حالیکه درایو ATA-7LIF عرض 2.12 اینچی دارد. دیسکهای سخت زمانیکه دارای ارتفاعی معادل 3.25 اینچ باشند یک دیسک سخت با ارتفاع کامل نامیده می شوند. و با ارتفاع 1.625 اینچ دارای ارتفاع نیم هستند. یک هارد با ارتفاع کم یا مقطع کوچک ارتفتع حدود 1 اینچ دارد. درایوهای با مقطع خیلی کوچک ارتفاعی حدود 0.75 اینچ ، 0.65 اینچ و 0.4 اینچ و یا 0.37 اینچ دارند. پانویس‌ها ↑ http://www.hitachigst.com/hdd/technolo/gmr/gmr.htm ↑ http://anandtech.com/storage/showdoc.aspx?i=2922&p=1 Review of Western Digital's fastest HDD as of February 2007 ↑ The 1999 Disk/Trend Hard Disk Drive Report lists 81 mobile HDDs having rotational speeds ranging from 3,634 to 4,900 RPM with 44 models operating at 4200RPM ↑ Walter, Chip. "Kryder's Law", Scientific American, Verlagsgruppe Georg von Holtzbrinck GmbH, 25 July 2005. Retrieved on 2006-10-29. ↑ http://www.hardwarezone.com/articles/view.php?cid=1&id=1805&pg=2 ↑ Hitachi's 7K1000 Terabyte Hard Drive ↑ Seagate, Samsung Begin to Ship 1TB Desktop Hard Drives ↑ Seagate Elite 47, shipped 12/97 per 1998 Disk/Trend Report - Rigid Disk Drives ↑ Quantum Bigfoot TS, shipped 10/98 per 1999 Disk/Trend Report - Rigid Disk Drives ↑ The Quantum Bigfoot TS used a maximum of 3 platters, other earlier and lower capacity product used up to 4 platters in a 5.25" HH form factor, e.g. Microscience HH1090 circa 1989. ↑ WD Brings 250 GB HDDs to Notebooks. 070720 tomshardware.com ↑ Toshiba MK1011GAH - World's First 100 GB 1.8-Inch HDD. 070808 laptoping.com ‎