انواع هارد دیسک

معرفی دقیق هارد دیسک

این مقاله به معرفی دقیق هارد دیسک، از جمله انواع آن، انواع اصلی رابط، ساختار فیزیکی، ساختار منطقی و غیره می پردازد.

هارد دیسک یکی از رسانه های ذخیره سازی اصلی کامپیوتر است. از یک یا چند بشقاب آلومینیومی یا شیشه ای تشکیل شده است. دیسک با مواد فرومغناطیسی پوشیده شده است. اکثریت قریب به اتفاق هارد دیسک ها به طور دائم در درایور هارد دیسک ثابت هستند.

معرفی مختصر

انواع هارد دیسک

هارد دیسک را می توان به سه نوع تقسیم کرد:

1. درایوهای حالت جامد (SSD، هارد دیسک جدید)، که ذرات فلش را برای ذخیره کردن استفاده می کنند.

2. هارد دیسک مکانیکی (HDD، هارد دیسک سنتی) معمولا از دیسک مغناطیسی برای نگهداری داده ها استفاده می کند.

3. هارد دیسک مخلوط (HHD یا هارد دیسک هیبریدی، یک هارد دیسک جدید که بر اساس هارد دیسک مکانیکی سنتی ساخته شده است). این هارد دیسک است که دیسک مغناطیسی و فلش مموری را با هم ادغام می کند.

فن آوری

1. تنظیم مجدد سر و فناوری صرفه جویی در انرژی: برای رسیدن به هدف صرفه جویی در انرژی، سر را در اوقات فراغت انجام دهید.

2. فناوری چند هد (اغلب در سرور و مرکز پایگاه داده اعمال می شود): افزودن چندین هد بر روی یک دیسک برای تسریع سرعت خواندن/نوشتن دیسک. یا استفاده از چندین سر مغناطیسی روی چندین دیسک برای بهبود سرعت خواندن و نوشتن.

ظرفیت

به عنوان یک حافظه‌دهنده داده در سیستم کامپیوتری، پارامتر اصلی دیسک ظرفیت است. واحدهای ظرفیت هارد دیسک: مگابایت (MB/MiB)، گیگابایت (GB/GiB)، ترابایت (TB/TiB)

سازندگان اغلب از گیگابایت (1 گرم = 1000 مگابایت) به عنوان واحد دیسک سخت استفاده می کنند. اما در سیستم عامل ویندوز، هنوز از کلمه “GB” برای نشان دادن “GiB” استفاده می کند. بنابراین، هنگامی که در بایوس یا در فرآیند قالب‌بندی هستیم، می‌توانیم ببینیم که ظرفیت دیسک کمتر از مقدار اسمی سازنده است.

نشانگر ظرفیت هارد دیسک نیز شامل ظرفیت تک دیسک است. هرچه ظرفیت تک دیسک بزرگتر باشد، هزینه واحد کمتر است. در نتیجه میانگین زمان دسترسی کوتاهتر خواهد بود.

معمولاً، هرچه ظرفیت هارد دیسک بیشتر باشد، واحد بایت ارزان‌تر است (به جز هارد دیسکی که ظرفیت بیشتری نسبت به هارد دیسک دارد).

سرعت چرخشی/سرعت دوک (R/M)

سرعت چرخش یک پارامتر مهم برای علامت گذاری کلاس هارد دیسک است. این عامل کلیدی برای تعیین نرخ انتقال داخلی است. علاوه بر این، مستقیماً بر سرعت هارد دیسک تأثیر می گذارد. اگر سرعت بالا باشد، زمان دسترسی کوتاه‌تر می‌شود و عملکرد کلی هارد دیسک نیز می‌تواند بهتر باشد.

سرعت چرخش هارد دیسک خانگی 5400 R/M یا 7200 R/M است. کاربران لپ تاپ اغلب از دیسک با سرعت چرخش 4200 R/M یا 5400 R/M استفاده می کنند. برخی از شرکت ها هارد دیسک نوت بوک را با سرعت 10000 R/M منتشر کرده اند (در بازار فعلی نسبتا نادر است).

کاربران سرور بالاترین عملکرد هارد دیسک را درخواست می کنند و سرعت چرخش SCSI آن همیشه 10000 R/M یا حتی 15000 R/M است. سرعت چرخش در سرور به عملکرد بالاتری نسبت به محصولات خانگی نیاز دارد.

سرعت اسپیندل بالا می تواند میانگین زمان جستجو و زمان واقعی خواندن و نوشتن را کوتاه کند. با بهبود مداوم سرعت چرخش هارد دیسک، برخی از مشکلات (مانند سایش دوک موتور و صدای کار) نیز ظاهر می شود.

همچنین بخوانید:حافظه دو کاناله چیست؟

میانگین زمان دسترسی

این مفهوم برای اندازه گیری زمان لازم برای طی کردن مسیر دیسک تا یافتن داده های مورد نیاز استفاده می شود. سرعت خواندن و نوشتن هارد دیسک را نشان می دهد. میانگین زمان دسترسی شامل زمان جستجوی هارد دیسک و زمان انتظار است.

میانگین زمان جستجو با حرکت هد شروع می شود و با یافتن مسیر مشخص شده به پایان می رسد. هر چه کوتاه تر بهتر

زمان انتظار یا تأخیر زمانی است که برای وارد کردن بخش مورد نیاز تحت مکانیسم خواندن و نوشتن استفاده می شود. متوسط تأخیر نیمی از دوره چرخشی است.

نرخ انتقال داده (MB/s)

نرخ انتقال داده به معنای سرعت خواندن و نوشتن هارد دیسک است. می توان آن را به نرخ انتقال داده داخلی و خارجی تقسیم کرد.

نرخ انتقال داخلی، که به عنوان نرخ انتقال پایدار نیز شناخته می‌شود، می‌تواند عملکرد را در زمانی که بافر دیسک سخت در دسترس نیست منعکس کند. این عمدتا به سرعت چرخش هارد دیسک بستگی دارد.

External Transfer Rate یا Burst Data Transfer Rate، نرخ انتقالی است که توسط گذرگاه سیستم و بافر هارد دیسک تولید می شود. با نوع رابط هارد دیسک و اندازه حافظه پنهان مرتبط است.

برای رابط Fast ATA، بیشترین سرعت انتقال هارد اکسترنال 16.6 مگابایت بر ثانیه است. و در مورد رابط Ultra ATA، سرعت می تواند به 33.3 مگابایت بر ثانیه برسد.

در سال 2012، دو مرد جوان یک SSD با سرعت انتقال 1.5 گیگابایت در ثانیه ساختند.

حافظه کش

حافظه کش در کنترلر دیسک سخت قرار دارد. این بافر بین حافظه داخلی هارد دیسک و رابط خارجی است. اندازه و سرعت حافظه نهان می تواند مستقیماً بر نرخ انتقال هارد دیسک تأثیر بگذارد. کش می تواند عملکرد کلی هارد دیسک را تا حد زیادی بهبود بخشد. هنگامی که هارد دیسک به داده ها دسترسی می دهد، تبادل مداوم داده ها بین دیسک و حافظه ضروری است. اگر حافظه پنهان بزرگی وجود دارد، می توانید داده های موقت را در حافظه پنهان ذخیره کنید تا بار سیستم را کاهش داده و سرعت انتقال داده ها را بهبود بخشد.

انواع رابط

1. IDEیکپارچه درایو الکترونیک

معمولاً به عنوان پورت موازی PATA شناخته می شود.

2. . ATAپیوست فناوری پیشرفته

برای اتصال مادربرد و هارد دیسک از کابل پورت موازی سنتی 40 پین استفاده می کند. حداکثر سرعت رابط خارجی تا 133 مگابایت بر ثانیه است. به دلیل ضد پارگی ضعیف و خنک کننده بد کامپیوتر، خط موازی به تدریج با SATA جایگزین خواهد شد.

3. SATA سریال ATA

حالت اتصال سریال را می پذیرد. باس سریال ATA از سیگنال ساعت تعبیه شده استفاده می کند و توانایی تصحیح خطای قوی تری دارد. در مقایسه با موارد قبلی، می تواند دستورالعمل انتقال را بررسی کرده و خطاها را به طور خودکار تصحیح کند.

SATA II

برخلاف SATA، سرعت انتقال خارجی SATA II از 150 مگابایت بر ثانیه به 300 مگابایت بر ثانیه بهبود یافته است. علاوه بر این، ویژگی های دیگری مانند NCQ (صف فرمان بومی)، ضربدر پورت، چرخش پلکانی و غیره نیز دارد. اما همه هارد دیسک های SATA نمی توانند از فناوری NCQ پشتیبانی کنند. نه تنها هارد دیسک، بلکه کنترلر SATA چیپست مادربرد نیز باید از NCQ پشتیبانی کند.

SATA III (SATARevision3.0)

سرعت انتقال دو برابر شده و به 6 گیگابیت بر ثانیه رسیده است. با SATARevision2.6 (یا SATA3Gbps) سازگار است. رابط و خط داده تغییر نمی کنند.

4. SAS (Serial Attached SCSI)

از فناوری سریال استفاده می کند تا سرعت انتقال بالاتری به دست آورد. و با کوتاه کردن خط پیوند، فضای داخلی را بهبود می بخشد. این رابط برای بهینه سازی کارایی سیستم ذخیره سازی، در دسترس بودن و قابلیت گسترش طراحی شده است. و همچنین سازگاری با هارد دیسک SATA را فراهم می کند.

5. SCSI  رابط سیستم کامپیوتری کوچک

کاملاً با IDE ATA متفاوت است. رابط IDE یک رابط معمولی استاندارد رایانه شخصی است. و SCSI به طور خاص برای هارد دیسک طراحی نشده است. دارای فناوری انتقال داده با سرعت بالا است که به طور گسترده در ماشین های کوچک استفاده می شود. رابط SCSI دارای مزایای بسیاری مانند محدوده برنامه گسترده، چندوظیفگی، پهنای باند زیاد، استفاده کم از CPU و اتصال داغ است. به دلیل قیمت بالا، محبوبیت آن دشوار است. بنابراین، SCSI عمدتاً در سرورهای متوسط یا بالا و ایستگاه های کاری درجه بالا اعمال می شود.

سیگیت- تولیدات عمدتاً برای شرکت ها، رایانه های رومیزی، دستگاه های تلفن همراه و لوازم الکترونیکی مصرفی (CE) استفاده می شود.

توجه: سیگیت نازک ترین هارد 2 ترابایتی موبایل جهان را در سال 2016 عرضه کرده است.)

وسترن دیجیتال – ارائه محصولات ذخیره سازی برای هر پنج قاره

توجه: گفته می شود که وسترن دیجیتال® شرکت خرید SanDisk Corporation را در 12 می 2016 تکمیل کرده است

پست – بازیابی اطلاعات هارد اکسترنال WD تحت کنترل است، آماده است تا هر زمان که بخواهید از جزئیات بازیابی WD HDD مطلع شوید.

HITACH – عمدتاً هارد دیسک های رایانه رومیزی و هارد دیسک های نوت بوک را تولید می کند. سپس توسط وسترن دیجیتال خریداری شد.

TOSHIBA – تولیدات اصلی دستگاه های ذخیره سازی سیار هستند.

توجه: ممکن است هارد اکسترنال توشیبا توسط کامپیوتر شناسایی نشود، باید با آرامش و حوصله با مشکل برخورد کنید.)

سامسونگ – هارد دیسک های آن برای رایانه های رومیزی، دستگاه های تلفن همراه و محصولات الکترونیکی استفاده می شود. در سال 2011، سیگیت تجارت هارد دیسک سامسونگ را خریداری کرد.

توجه: ممکن است داده ها از یک دستگاه سامسونگ به طور ناگهانی از بین بروند؛ در اینجا، بازیابی اطلاعات Samsung Galaxy S6 را به عنوان مثال در نظر می گیریم تا نحوه بازیابی اطلاعات را از دستگاه سامسونگ به شما نشان دهیم.)

اندازه های متفاوت

هارد دیسک 5 اینچی رومیزی – به طور گسترده در انواع کامپیوترهای رومیزی استفاده می شود.

هارد دیسک 5 اینچی نوت بوک – مورد استفاده در نوت بوک، کامپیوتر همه کاره، پخش کننده هارد دیسک موبایل و هارد دیسک قابل حمل.

میکرو هارد 8 اینچی – در لپ تاپ فوق نازک، هارد دیسک موبایل و اپل پلیر استفاده می شود.

میکرو هارد 1.3 اینچی – این فقط برای هارد دیسک موبایل سامسونگ است.

میکرو هارد دیسک 0 اینچی (طراحی شده توسط IBM) – با رعایت استانداردهای CF II، میکرو هارد دیسک های MicroDrive (یا MD) را می توان در دوربین های دیجیتال SLR یافت.

میکرو هارد 85 اینچی – فقط توسط هیتاچی استفاده می شود.

کانال فیبر

این برای بهبود سرعت و انعطاف پذیری سیستم های ذخیره سازی هارد دیسک توسعه یافته است. این توسعه یافته است تا سرعت ارتباط سیستم چند هارد دیسک را تا حد زیادی بهبود بخشد. از ویژگی های اصلی آن می توان به هات پلاگین، پهنای باند پرسرعت، اتصال از راه دور و پشتیبانی از تجهیزات زیاد اشاره کرد.

کانال فیبر برای سیستم هارد دیسک سرور طراحی شده است. این می تواند نیازهای انتقال داده بالا در ایستگاه های کاری پیشرفته، سرورها، شبکه های فرعی ذخیره سازی انبوه و تجهیزات جانبی را از طریق هاب ها، سوئیچ ها و اتصال نقطه به نقطه بین سیستم های ارتباطی داده های دو طرفه یا سریال برآورده کند.

ساختار فیزیکی و ساختار منطقی هارد دیسک

ساختار فیزیکی

سر مغناطیسی:

هدها نه تنها گران ترین بخش هارد دیسک هستند، بلکه مهم ترین پیوند در فناوری هارد دیسک هستند. سر سنتی یک سر القای الکترومغناطیسی است که ترکیبی از خواندن و نوشتن است. اما عملیات خواندن و نوشتن کاملاً با یکدیگر متفاوت است که منجر به محدودیت در طراحی هارد دیسک می شود.

هدهای مقاومت مغناطیسی از ساختار سر جداگانه استفاده می کنند: سر نوشتن همچنان از سر القایی سنتی استفاده می کند

و سر خواندن از نوع جدید سر MR استفاده می کند. علاوه بر این، از طریق تغییرات مقاومت، هدهای MR می توانند تغییرات دامنه سیگنال را القا کنند. نسبت به تغییرات سیگنال کاملاً حساس است و همچنین می تواند دقت خواندن داده ها را افزایش دهد.

دامنه سیگنال خواندن ربطی به عرض مسیر ندارد، بنابراین می توان مسیر را باریک کرد تا چگالی دیسک (تا 200 مگابایت در اینچ مکعب) بهبود یابد. سرهای MR به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. سرهای GMR (مقاومت مغناطیسی غول پیکر) که از ساختار چند لایه و مواد با اثر مقاومت مغناطیسی بهتر استفاده می کنند) نیز شروع به گسترش کردند.

مسیر:

در هارد دیسک به قسمت دایره‌ای که می‌توان بدون حرکت بازوی دسترسی درایو از آن استفاده کرد، مسیر نامیده می‌شود. دایره های متحدالمرکزی در سطح دیسک وجود دارد و اطلاعات در آنها ذخیره می شود. هر دایره برابر با یک مسیر است. چند صد تا چند هزار تراک در یک محدوده دیسک وجود دارد (یک هارد دیسک مدرن حتی ده ها هزار آهنگ در هر صفحه دارد<).

بخش:

یک مسیر دیسک را می توان به قوس های زیادی تقسیم کرد و به این کمان ها بخش دیسک می گویند. داده ها را می توان با دانستن تعداد بخش و مسیر متمرکزی که از آن بخش می گذرد، مکان یابی کرد.

سیلندر:

هارد دیسک معمولا از مجموعه ای از صفحات دیسک تشکیل شده است و هر یک از آنها به تعداد مساوی تراک تقسیم می شوند.

هنگامی که سر برای یک سطح روی یک مسیر قرار دارد، سرهای سطوح دیگر نیز روی مسیرهای مربوطه قرار دارند. تمام مسیرهای مربوطه که با هم گرفته می شوند سیلندر نامیده می شوند. یک استوانه که توسط آهنگ ها تشکیل شده است، تقسیمی از داده ها در دیسک است. مقدار سیلندرهای دیسک برابر با مقدار تراک است.

ساختار منطقی

هندسه دیسک سه بعدی:

سال ها پیش، مردم از ساختاری مشابه ساختار درایو فلاپی دیسک برای تولید هارد دیسک استفاده می کردند. به این معنی که هر تراک از هارد دیسک تعداد سکتورهای یکسانی دارد.

سپس هندسه دیسک سه بعدی وجود دارد، یعنی سرها (255 تا بزرگترین عدد – با 8 فضای ذخیره باینری)، سیلندرها (1023 به بزرگترین عدد – با 10 فضای ذخیره سازی باینری)، بخش ها (63 به بزرگترین عدد – با شش حافظه باینری). ) و روش آدرس دهی مربوطه.

تماس قطعی بایوس 13hex:

برای انتقال اطلاعات وقفه در فرآیند ورودی و خروجی استفاده می شود. این می تواند بسیاری از عملکردها مانند تنظیم مجدد دیسک، خواندن و نوشتن، کالیبراسیون، موقعیت یابی، تشخیص، قالب بندی و غیره را تکمیل کند. از حالت آدرس دهی CHS استفاده می کند، بنابراین حداکثر می تواند به 8 گیگابایت هارد دیسک (1 مگابایت = 1048576 بایت) دسترسی داشته باشد.

به منظور شکستن محدودیت 8 گیگابایتی، West Phoenix و Digital Technologies به طور مشترک استاندارد EDD (خدمات درایو دیسک پیشرفته BIOS) را برای پشتیبانی از LBA 64 بیتی راه اندازی کردند. همچنین می تواند از رسانه های قابل جابجایی (مانند هارد دیسک فعال) پشتیبانی کند.

ساختار مدرن:

در هارد دیسک قدیمی مد روز، هر آهنگ با تعداد بخش ها اشتراک دارد. تراکم ضبط آهنگ بیرونی بسیار کمتر از مسیر داخلی است که فضای دیسک زیادی را هدر می دهد (مانند فلاپی دیسک ها)

به منظور حل این مشکل برای بهبود ظرفیت هارد، افراد ساختار چگالی را تغییر دادند. به این معنا که تعداد بخش‌های مسیر بیرونی بیشتر از مسیر داخلی است. پس از آن، هارد دیسک دیگر صاحب هندسه دیسک سه بعدی نیست. و حالت آدرس دهی نیز به آدرس دهی خطی (یا استفاده از بخش برای آدرس دهی) تغییر یافته است.

به منظور سازگاری با نرم افزار قدیمی که از هندسه دیسک سه بعدی استفاده می کند، یک مترجم آدرس (مسئول ترجمه هندسه دیسک سه بعدی قدیمی به پارامترهای خطی جدید) در کنترل کننده هارد دیسک نصب شده است.

از آنجایی که یک کارت RAID ممکن است از انواع مختلف رابط استفاده کند، بنابراین در اینجا به معرفی مختصری از مزایای RAID می پردازیم.

1. سرعت انتقال سریع

این می تواند باعث شود بسیاری از درایوهای دیسک به طور همزمان داده ها را در برخی از حالت های RAID منتقل کنند. و این درایوهای دیسک به طور منطقی در یک درایو دیسک گروه بندی می شوند. بنابراین، RAID می تواند به سرعتی بسیار سریعتر از درایوهای تک دیسک دست یابد. سرعت CPU به سرعت در حال رشد است، اما انتقال اطلاعات دیسک را نمی توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید، بنابراین باید برنامه ای برای حل تضاد بین آنها داشته باشید.

2. امنیت بالاتر.

در مقایسه با درایوهای دیسک معمولی، حالت RAID انواع مختلفی از عملکردهای تعمیر داده را ارائه می دهد. هنگامی که یک درایو دیسک دچار نقص شدید شد، می توانید از درایو دیسک دیگری در RAID برای بازیابی اطلاعات استفاده کنید.

اطلاعات تعمیر و نگهداری در مورد هارد دیسک

علائم خرابی هارد دیسک

نکات عیب یابی S.M.A.R.T.

1. این یک برنامه تشخیص خودکار داخلی در هارد دیسک است. این بدان معنی است که برخی از ایرادات فیزیکی در هارد دیسک شما وجود دارد.

2. خرابی های مکرر اما نامنظم، به خصوص هنگام بوت کردن ویندوز.

3. هنگامی که ما در حال اجرای یک برنامه هستیم، خطا رخ می دهد، یا حتی زمانی که در حال اسکن دیسک هستیم، سیستم عامل از کار می افتد.

4. تعدادی از خطاها یا بدسکتورها اسکن می شوند. و روند بررسی ویندوز با جزئیات گزارش خواهد شد.

5. هارد دیسک در بایوس قابل شناسایی نیست. یا در BIOS یافت می شود اما ویندوز نمی تواند آن را پیدا کند. این جدی ترین خرابی است.

نکات نگهداری هارد دیسک

مراقب محیط اطراف باشید

1. هارد دیسک از سوراخ تنفسی استفاده می کند که دارای یک فیلتر فوق العاده ظریف برای ارتباط با دنیای خارج است. و می تواند در محیط داخلی که دستگاه تصفیه ندارد کار کند. استفاده از آن در شرایط گرم، سرد، گرد و غبار یا مرطوب باعث آسیب دیدن دیسک می شود.

2. کامپیوتر را به ترتیب درست خاموش کنید

لطفا به نور هارد در پنل توجه کنید. فقط زمانی که چراغ از حرکت باز ایستاد، می توانید رایانه را خاموش کنید. جلوگیری از خاموش شدن نادرست دستگاه ممکن است باعث از بین رفتن هارد دیسک شود.

3. هارد دیسک را در حال اجرا حرکت ندهید.

هنگامی که دیسک با سرعت بالا کار می کند، لرزش ملایم ممکن است بین سر و صفحه دیسک اصطکاک ایجاد کند. در فرآیند نصب یا پیاده کردن، باید از رفتارهایی مانند لرزش شدید یا برخورد اجتناب شود.

4. کاهش عملیات مکرر روی یک برنامه یا یک سیستم عملیاتی

خواندن و نوشتن روی یک قسمت از یک هارد دیسک باعث ایجاد تراک های بد می شود. شما می توانید دو سیستم عامل را نصب کنید تا از خواندن و نوشتن برای مدت طولانی روی یک سکتور خودداری کنید.

5. از هارد دیسک به درستی استفاده کنید

در محیط گرمای بالا در تابستان، بهتر است هارد دیسک خود را کمتر از 10 ساعت کار کنید. علاوه بر این، نباید به مدت 8 ساعت به طور مداوم کار کند.

6. یکپارچه سازی که درایو در دوره ثابت

به دلیل عملیات مکرر، بخش های آزاد در دیسک ها به قسمت های ناپیوسته دیسک پراکنده می شوند. بنابراین، فایل ها را نمی توان در بخش های پیوسته نگه داشت. هنگام خواندن و نوشتن، هد به جلو و عقب حرکت می کند، که سرعت دسترسی به دیسک را کاهش می دهد و بر زمان سرویس دیسک تأثیر می گذارد. ایجاد یکپارچه سازی در فواصل منظم واقعاً یک امر ضروری است.

7. منبع تغذیه پایدار را فراهم کنید

کاربران باید از قدرت با عملکرد پایدار استفاده کنند. هنگامی که منبع تغذیه پایدار یا ناکافی باشد، به راحتی می توان به از دست دادن اطلاعات یا آسیب به هارد دیسک منجر شد.

8. کامپیوتر را مجبور به خاموش شدن نکنید

این باعث ایجاد اصطکاک شدید بین هارد دیسک و نشانگر سر می شود. پس از مدت ها، مسیر هارد دیسک آسیب می بیند.