مبانی کامپیوتر- الهام نظری- دوشنبه ها ساعت 1 تا 3 – دانشگاه سوره

ساختار داخلی هارد دیسک

یک دیسک سخت اطلاعات را روی یک یا چند دیسکت مدور تخت که صفحه نامیده می‌شوند ذخیره می‌کند. صفحات بر روی یک محور استوار می‌شوند در حالیکه در بین هر صفحه یک جدا کننده یا اسپیسر و در انتهای پایینی آن محور موتور قرار دارد. برای خواندن و نئشتن بر روی سطح صفحات ، درایو از یک قطعه کوچک الکترو مغناطیسی استفاده می‌کند که یک سر این قطعه در انتهای بازوی محرک واقع شده است و هر سر آن روی سطح صفحه می‌باشد. صفحات با سرعت بسیار بالایی در حال چرخش هستند تا به نوک های بازوی محرک اجازه حرکت سریع را بدهند. در مقابل نوک دیگر بازوی محرک مرکز چرخش بازوست و در قسمت انتهایی آن یک پیچک صدا وجود دارد که سر بازو را حرکت می‌دهد. بالا و پایین هر پیچک صدا(پیچ تنظیم) یک آهنربای زمین شده قرار دارد که این عمل باعث می‌شود سر بازو به قسمت مرکزی و یا به سمت نوار کناری دیسک به صورت شعاعی حرکت کند. قسمت کنترل کننده دیسک از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می‌کند که از طریق ییچ تنظیم که در بازوی محرک قرار دارد این عمل صورت می گیرد.پیچ تنظیم به صورت یک آهنربای مغناطیسی عمل می‌کند و یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند که این میدان متقابلا بر میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط مغناطیس کننده‌های موجود در بالا و پایین پیچ تنظیم تاثیر می گذارد و این فرآیند باعث می‌شود تا پیچ تنظیم بتواند بازوی محرک و در نتیجه نوک دیگر متصل به بازوی محرک را به حرکت در آورد.بنابر این اگر پیچ تنظیم از یک انتها به سمت جلو فشرده شود ، قطعه از سمت بالایی به سمت مرکز دیسک و اگر از انتهای دیگر فشرده شود ، قطعه از قسمت بالایی به سمت لبه‌های دیسک حرکت می‌کند. مبدل دیجیتال به آنالوگ باعث می‌شود که کنترل کننده‌های دیسک در یک مرحله بسیار کوچک و مستقیما به سمت سرها حرکت کنند. صفحات از مواد غیر 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 می‌شود. 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 پایینی بازو قرار گرفته. سیمهای نارنجی رنگ کنار بازو نوک بازو را به قسمت کنترل مرتبط می‌کنند. نقطه مرکزی (محور) شامل یک پیچ مدور می‌باشد که قبل از صفحه فلزی قرار گرفته. صفحه فلزی نیم دایره‌ای 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 می‌باشد. فیلتر هوا در داخل محفظه پلاستیکی در سمت چپ پایطن 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 می‌شود. در هارد درایو های امروی هر یک از این نواحی مغناطیسی ترکیبی از چند صد ذره مغناطیسی می‌باشند. هر قسمت مغناطیسی به صورت یک دو قطبی مغناطیسی می‌باشد که یک میدان مغناطیسی متمرکز در اطراف خود ایجاد می‌کنندکه این میدان نوک نوشتاری سطح مغناطیسی را با ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی در اطراف آن مغناطیس می‌کند. دیسکهای سخت امروزی از یک بوبین (القاگر)برای خواندن اطلاعات آنهم از طریق ایجاد میدان مغناطیسی توسطآهنربای الکتریکی استفاده می‌کنند.نسخه‌های اخیر شامل نوکهای القایی ،نوکهای نوار مغناطیسی (MIG) و با نوکهای غشای نازک می‌باشند. 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 می‌دهند. 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 می‌کنند. چرخش صفحات باعث ایجاد یک جریان هوای گرددابی می‌شود که این جریان هرگونه ذرات و گرد و غبار را به سمت فیلتر حرکت می‌دهند. همچنین چرخش صفحات به نوکهای دیسکهای سخت اجازه می‌دهد 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 می‌شود.در نتیجه دیسکهای سخت می‌توانند 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 می‌کند 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 نمونه‌هایی از تلفن های همراه با سرعت چرخش540 دور در دقیقه و با هزینه‌ای بسیار ناچیز موجود می‌باشد.

هارد دیسک های حالت جامد چیست؟
شرکت سامسونگ اقدام به طراحی و ساخت سری جدیدی از رسانه ها تحت عنوان flash نمود که جایگزین هارد های قدیمی تر شد و هارد دیسک های جدید که (solid state disk) نام دارند که به طور خلاصه تحت عنوان ssd بیان می شوند. به این گونه هارد ها هارد های حالت جامد گفته می شود زیرا در آن هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد .هارد دیسک های معمولی شامل چندین دیسک گردان و هد متحرکند که در هارد دیسک های حالت جامد این خصوصیات وجود ندارند.و به جای آنها از حافظه های فلاش و حافظه های SDRAM استفاده می شود .

خصوصیات هارد دیسک های حالت جامد SSD :

1. هارد دیسک های SSD به دلیل نداشتن قطعات متحرک زمان تأخیر کمتری نسبت به هارد های متحرک معمولی دارند.
۲٫ از لحاظ مصرف انرژی و تولید حرارت در کامپیوتر ها قابل ذکر است که هارد های جامد یا SSD انرژی کمتری استفاده می کنند و به مراتب حرارت کمتری تولید می کنند که با توجه به شرایط ذکر شده استفاده از این نوع هارد ها در کامپیوتر های لپ تاپ بسیار ایده آل و مقرون به صرفه است.
۳٫ هارد دیسک های جامد از نظر قیمت در مقایسه با هارد دیسک های معمولی قیمت قابل توجهی در ابتدای عرضه خواهند داشت.

 هارد دیسك های اكسترنال

امروزه حجم برنامه ها و اطلاعات بسیار زیاد شده است به طوری كه برای جابه جایی اطلاعات دچار مشكل می شویم. در حال حاضر حافظه های فلش با ظرفیت بالاتر از 8 گیگابایت پیدا نمی شود و از قیمت بالایی هم ظرفیت های 8 گیگابایتی برخورد دارند. وسایل ذخیره سازی همانند DVD ها هم به همان ظرفیت چها گیگابایتی قناعت كرده اند. و از فناوری های جدید چون Blue-Ray و یا HD-DVD نیز خبری نیست. بنابراین بهترین گزینه برای انتقال قایل های حجیم هارد دیسك های قابل حمل هستند.



انواع هارد دیسك اكسترنال: هارد دیسك های اكسترنال به دو دسته ی Portable , External تقسیم بندی می شود. هارد دیسك های External بیشتر برای ذخیره سازی اطلاعات و محلی برای نگهداری و پشتیبان گیری از آنها مورد استفاده قرار می گیرند و چندان از آن ها برای انتقال در دفعات زیاد استفاده نمی شود. (به دلیل وزن و اندازه بزرگ) در عین حال ظرفیت های بزرگ و سرعت اتنقال بالا تنها در این رده وجود دارد. در نقطه ی مقابل هارد دیسك های Portable یا قابل حمل وجود دارند كه اندازه كوچكی دارند و معمولا از طریق پورت USB2.0 به كامپیوتر متصل می شوند.

مزیت هارد دیسك اكسترنال: هارد دیسك های قابل حمل یا خارجی ساختاری كامل شبیه به هاردهای معمولی دارند. یعنی اطلاعات بوسیله ی هد ثابت روی پلاترهای چرخان ذخیره و یا خوانده می شود. اما به هارد دیسك های اكترنال ضمیمه های دیگری نیز اضافه شده است كه آن ها را از هاردهای معمولی متمایز می كند.

محافظت از اطلاعات: هاردهای معمولی چون در داخل كیس نصب می شوند و در یك جای ثابت قرار می گیرند هیچ محافظی در برابر ضربه و شوك وارده ندارند. پس كافی است كه ضربه ای به آنها وارد شود تا اطلاعات هارد از دست برود. ولی در هارد دیسك های قابل حمل، هارد دیسك كاملا در داخل یك محیط ضد ضربه قرار گرفته است كه می تواند باعث دفع اكثر ضربه های ناخواسته شود. به خاطر همین است كه از این نوع هارد ها در وسایل قابل حمل مانند گوشی های موبایل هم استفاده می شود.

اتصال ساده و راحت: برخلاف هارد دیسك های معمولی كه نصب آن ها درد سر زیادی دارند، اتصال هارد دیسك های قابل حمل تنها با یك كابل برقرار می شود. بر انتقال هم از رابط هایی مانند Firwire 400 , USB2.0 و جدیدا هم ESATA، استفاده می شود كه در برخی از مدل ها حتی دو نوع بورت ارتباطی وجود دارد نا امكان رد و بدل اطالعاتی با هر نوع كامپیوتری مهیا باشد. نكته دیگر امكان HotPLUG است كه برای اتصال و قطع كردن هارد نیازی به خاموش كردن سیستم ندارید.

انتقال بی دردسر اطلاعات: همراه بسیاری از این نوع هارد دیسك ها نرم افزارهایی هم برای پشتیبان گیری و یا انتقال سریع اطلاعات صرفه می شود. در برخی از مدلها هم امكان پشتیبانگیری خودكار تنها با فشار یك دكمه هم وجود دارد.

رمز نگاری اطلاعات: در بسیاری از هاردها امكان حفاظت از اطلاعات وجود دارد. یعنی اینكه اطلاعات به صورت كد شده در داخل هارد دیسك ذخیره می شوند تا شخص دیگری در صورت دسترسی به آنها نتواند از اطلاعات شما سوء استفاده كند.

نكات كلیدی: پیش از هر كاری نیاز خود را تعیین كنید: ذخیره سازی اطلاعات روی یك مدیای خارجی یا انتقال اطلاعات به دفعات زیاد بین كامپیوترهای مختلف. این موضوع مشخص می كند كه شما نیاز به هارد دیسك اكسترنال دارید یا یك هارد دیسك قابل حمل

ظرفیت: ظرفیت هارد دیكس مهم ترین پارامتر در تعیین قیمت آن است. شما می توانید مدل هایی از 10 گیگابایت تا یك ترابایت را انتخاب كنید. و این بستگی به شما و بودجه ی شما دارد كه چه ظرفیتی انتخاب كنید.

سرعت چرخش و میزان بافر: سرعت چرخش هارد دیسك ها كه با واحد دور در دقیقه (LPM) بیان می شود، نشان دهنده ی میزان و سرعت انتقال اطلاعات است كه به طور معمول این میزان در حدود 7200 دور در دقیقه و یا 5400 دور است. كه طبیعتا هر چه از این میزان بیش تر باشد سرعت تبادل اطلاعات هم بیش تر خواهد بود.

میزان بافر هم از 2 تا 16 مگابایت متغیر است كه هر چه این میزان بیش تر باشد بهتر است. اما بدانید كه بافر تاثیر خیلی زیادی در روند كار هارد ندارد.

نوع رابط: در حال حاضر هارد دیسك های اكترنال با پورت های Fire wire , USB2.0 به وفور در بازار موجودند. پورت Esata هم به تازگی در برخی از هاردها تعبیه شده است. اگر عمومیت برای شما اهمیت دارد بهترین انتخاب USB2.0 است كه البته سرعت كمتری نسبت به دو پورت دیگر دراد Firewire سرعت انتقال اطلاعات خوبی دارد ولی روی هر كامپیوتری نیست.

eSATA هم دارای بیشتر سعرت است و اتصال آن ساده است اما به تازگی مورد استفاده قرار گرفته است. به طور كلی انتخاب مدلی كه حداقل دو نوع پورت خروجی را داشته باشد بیار مناسب است.

اندازه: این مسئله هم ممكن است برای افرادی اهمیت داشته باشد. هر چند مدل های كوچك تر امكانات محدود تری دارند همانند تنوع در پورت ها و سرعت پایین تر و حجم كمتر، اما این مسئله در كنار وزن كمتر و قابلیت حمل راحت تر، شاید قابل چشم پوشی باشد.