هارد دیسک ها چطور عمل می کنند؟

بدون شک، هر شخصی که اطلاعات کمی در مورد فناوری اطلاعات و شبکه های کامپیوتری داشته باشد نام هارد دیسک را شنیده است. هارد دیسک یا دیسک سخت، حافظه ای است که از آن به عنوان ذخیره سازی اطلاعات استفاده می شود و در اغلب مواقع، حافظه دائمی کامپیوترها محسوب می شود.

آنچه در این مقاله می خوانید:

این حافظه ذخیره سازی شامل دو نوع اینترنال (داخلی) و اکسترنال (خارجی) می باشد.

البته باید متذکر شویم علاوه بر انواع بالا، این حافظه دائمی کامپیوتر را از نظر معماری داخلی هم تقسیم بندی کرده اند که شامل دو دسته HDD و SSD می باشد. از آنجایی که این قسمت، مهم ترین و بزرگترین حافظه کامپیوترها شناخته می شوند بسیاری از افراد تمایل دارند بدانند هارد دیسک ها چطور کار می کنند؟ از این رو ما در این محتوا در مورد نحوه عملکرد این قسمت از کامپیوتر، صحبت می کنیم.

حال اگر تمایل دارید بدانید هارد دیسک ها چطور کار می کنند و از چه اجزایی تشکیل شده اند می توانید با ما در ادامه مطلب همراه باشید.

هارد HDD چیست؟

همان طور که اشاره نمودیم HDD یک نوع هارد دیسک است که مخفف واژه Hard Disk Drive می باشد. Hard Disk Drive یعنی دیسک درایو سخت. از آنجایی که خواندن و نوشتن اطلاعات در این نوع هاردها به کمک یک قطعه ی متحرک انجام می گیرد به این نوع هارد دیسک، هارد مکانیکی نیز می گویند. از دیگر شاخصه های این نوع هارد این است که دارای حافظه ای ۳۲۰GB تا ۱۰TB است و سرعت آن به ۵۴۰۰RPM تا ۷۲۰۰RPM می رسد.

این نوع هارد را با نام های دیگری هم می شناسند که از جمله آن ها می توان به Hard Drive یا درایو سخت، Disk Drive یا دیسک درایو، Hard Disk یا دیسک سخت، Fixed Disk یا دیسک ثابت و Disk File یا دیسک فایل ها اشاره نمود.

معرفی هاردهای NVME و انواع مختلف آن

هارد دیسک چیست و چه وظیفه ای دارد؟

هارد دیسک یا دیسک سخت، مهم ترین و بزرگ ترین حافظه کامپیوتر است چرا که تقریباً تمام محتویات کامپیوتر اعم از سیستم عامل، برنامه ها و … در این حافظه دائمی، ذخیره می شوند. شاید تصور کنید حافظه ای با چنین ظرفیتی باید ابعاد بزرگی داشته باشد. در صورتی که اصلاً اینگونه نیست. ابعاد این حافظه بین ۵/۳ تا ۶ اینچ است. یعنی به اندازه ی ابعاد یک کتابچه.

البته باید متذکر شویم در ابتدا این هاردها از ابعاد بزرگی برخوردار بودند و ابعاد آن ها به ۲۰ اینچ می رسید. نکته جالب اینجاست که با این ابعاد بزرگ، ظرفیت بالایی نداشتند.

این نوع هاردها فقط یک وظیفه مهم دارند و آن هم، حفظ و نگهداری اطلاعات به صورت دائمی است. شاید این سوال به ذهنتان خطور کند که ذخیره دائمی یعنی چه؟

از آنجایی که تا اطلاعات ذخیره شده در هارد دیسک اعم از اطلاعات دیجیتالی و … حذف نشوند بر روی سکتور باقی می مانند. به همین دلیل به این حافظه، حافظه ی دائمی می گویند.

هارد دیسک از چه اجزایی تشکیل شده است؟

طبیعتاً چنین حافظه ای با این ظرفیت، باید از اجزای متعددی تشکیل شده باشد تا همگی در کنار هم بتوانند این خدمات متنوع را به کاربران، ارائه دهند. از جمله قطعات هارد دیسک که نقش ذخیره یا خواندن اطلاعات را دارند عبارتند از:

Actuator یا کنترل کننده مرکزی: وظیفه این قطعه، کنترل کردن بازوی مکانیکی است. از آنجایی که این قطعه، باید تمام قسمت های هارد دیسک را کنترل کند آن را مغز هارد دیسک نیز می دانند. طبیعتاً چنین وظایف عظیمی، به دقت بالایی نیاز دارد. به همین دلیل قسمت Actuator یکی از قطعات دقیق هارد دیسک شناخته می شود. از دیگر وظایف این قسمت، برقراری ارتباط با سایر بخش های کامپیوتر است.
Head Arm یا بازوی مکانیکی: وظیفه این قسمت، رساندن Head به قسمت مورد نظر است. با این اوصاف، بازوی مکانیکی این قابلیت را دارد که Head را از قسمت های مرکزی به بخش های کناری برساند.
Read/Write Head یا خواندن و نوشتن Head: این قسمت، داده ها و اطلاعات را به صورت ۰ و ۱ می خواند.
Platter یا دیسک: این قسمت، همان داده هایی که به صورت ۰ و ۱ هستند را در قسمت ریز، حفظ می کند. قسمت های بسیار ریز هارد دیسک، سکتور می گویند که قابلیت نگهداری یک بیت را دارند. معمولاً جنس این دیسک ها از شیشه یا سرامیک است و فاقد خاصیت مغناطیسی می باشند.
Spindle یا موتور چرخان دیسک: همان طور که از نام این قطعه مشخص است وظیفه Spindle، چرخاندن دیسک ها یا همان Platter می باشد.

تفاوت هارد SSD با HDD در چیست؟

نحوه عملکرد هارد دیسک ها چگونه است؟

مطمئناً با این همه قسمت ها و قطعات متنوع و پیچیده و با وظایف متنوع، این سوال به ذهن کاربران خطور می کند که هارد دیسک ها چطور کار می کنند؟

در این راستا باید بگوییم قدم اول عملکرد هارد دیسک ها، تفسیر اطلاعات ارسالی یا دریافتی به همراه دستورها از هارد دیسک است که توسط Disk Controller یا کنترل کننده دیسک انجام می گیرد. در واقع، هدف از تفسیر این اطلاعات، این است که ابتدا هارد دیسک، محل قرارگیری داده ها را تشخیص دهد و بر اساس آن دریابد که عمل خواندن را شروع کند یا نوشتن را.

به طور کلی، Disk Controller زمانی وارد عمل می شود که یک قسمت از کامپیوتر مثل سیستم عامل یا سایر قطعات سخت افزاری نیاز به ذخیره یا دریافت اطلاعات داشته باشند.

مرحله دوم، ارسال دستور از دیسک کنترلر، به قسمت Actuator است. در این مرحله، وظیفه ی Actuator، هدایت بازوی مکانیکی Head به سایر قسمت های Platter می باشد. دلیل این امر این است که معمولاً داده ها و اطلاعات یک فایل در قسمت های مختلفی از Platter یا دیسک ذخیره می شوند. لذا Actuator، بازوی مکانیکی Head را به قسمت های مختلفی از دیسک هدایت می کند.

هرسوالی که داری در انجمن مطرح کن

مرحله سوم، بر عهده قسمت Head است. نوع فعالیت Head با توجه به نوع دستور یعنی خواندن یا نوشتن اطلاعات است و بعد از تعیین آن، فعالیت خود را بر روی سکتور فیزیکی آغاز می کند. بنابراین، اگر دیسک کنترلر، دستور خواندن اطلاعات را داشته باشد Head در قدم اول باید اطلاعات مغناطیسی ۰ و ۱ را روی دیسک خوانده و سپس، آن را به قسمت Actuator ارسال کند.

اما اگر، دستور دیسک کنترلر، مبنی بر ذخیره اطلاعات باشد ابتدا باید داده ها به صورت تک تک به Head ارسال شوند تا Head بتواند این داده ها را به صورت ۰ و ۱ در دیسک، ذخیره کند.