اجزای مکانیکی هارد دیسک

اجزای مکانیکی هارد دیسک

در یک نمای کلی از هارد دیسک به ترتیب عملکرد به قطعات زیر می رسیم:

• Ribbon Cable:

اطلاعات از طریق کابل Ribbon و IC متصل به آن وارد مجموعه Actuator می شود

•  Actuator:

به معنی محرک می باشد و پوسته ای است که روی Actuator Coil قرار دارد

• Actuator Coil:

سیم پیچی است که VCM نیز نامیده می شود.

این سیم‌پیچ درون یک آهنربای مغناطیسی قرار دارد

و با اعمال جریان به سیم پیچ، اصل جریان در سیم پیچ، در محدوده مشخص باعث حرکت رفت و برگشت،

اصل حرکت یا چرخش در بازوی محرک یا Actuator Arm می شود

• Actuator Arm:

به آن بازوی محرک نیز گفته می‌شود و حرکت آن باعث حرکت مجموعه Head می‌شود

• Actuator Axis:  

برای حرکت بازوی محرک نیاز به یک یاتاقان داریم تا بازو حول محور عمودی یاتاقان چرخش کند

•  IC AMP:

این IC روی بازوی محرک نصب می شود و وظیفه تقویت جریان را بر عهده دارد

• مجموعه Head:

شامل بخش‌ها Head و Flap و Slider می باشد

از Head برای خواندن و نوشتن اطلاعات به صورت مغناطیسی روی Platter استفاده می شود

•  Platter:

به آن Plate یا صفحه نیز گفته می‌شود

و برای ذخیره اطلاعات به صورت مغناطیسی روی آن استفاده می شود

جنس Plate از شیشه یا پلاستیک سفت شده یا فلز یا سرامیک می باشد که روی آن را با مواد مغناطیسی شونده مانند اکسید آهن پوشانده اند

• Spindle:

از موتور Spindle برای چرخش صفحات استفاده می شود

معمولا سرعت Spindle در هاردهای IDE برابر ۴۵۰۰ تا ۵۴۰۰ دور بر دقیقه (RPM) و در هاردهای SATA بین ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ دور بر دقیقه(RPM) می باشد.

• Ribbon Cable:

اطلاعات از طریق کابل Ribbon و IC متصل به آن وارد مجموعه Actuator می شود.

•  Actuator:

در این بخش با استفاده از سیگنال های الکتریکی که به سیم پیچ یا Actuator Coil اعمال می شود،

بازوی محرک یا Actuator Arm حول یاتاقان می چرخد، که به آن VCM نیز می گویند.

این سیم پیچ درون یک آهنربای مغناطیسی قرار دارد

و با اعمال جریان به سیم پیچ در محدوده ای مشخص باعث حرکت رفت و برگشت در بازوی محرک یا Actuator Arm می شود.

و حرکت آن باعث حرکت مجموعه Head می شود.

• Head:

برای خواندن و نوشتن اطلاعات بصورت مغناطیسی روی صفحات هارد استفاده می شود.

Head از یک سیم پیچ یا Coil و یک ماده فرو مغناطیس تشکیل شده است.

در اثر اعمال جریان به Coil باعث ایجاد میدان مغناطیسی می شویم

و در اثر میدان مغناطیسی ایجاد شده ماده فرو مغناطیس موجود در Head آهنربا می شود

و با نزدیک شدن به سطح Plate روی آن تاثیر می گذارد.

با حرکت Head روی سطح Plate در هارد با دادن جریان به سیم پیچ یا Coil در Head باعث می شویم

که ماده فرو مغناطیس هد آهنربا شود و روی Plate تاثیر بگذارد.

• Platter:

صفحات Plate از چندین لایه تشکیل شده است که در شکل مشاهده می کنید.

جنس Plate از شیشه، فلز یا سرامیک می باشد که روی سطح آن را با مواد مغناطیس شونده مانند اکسید آهن پوشانده اند.

این IC روی بازوی محرک نصب می شود و وظیفه تقویت جریان را بر عهده دارد.

شامل بخش های Slider و Flap و Head می باشد.

از موتور Spindle برای چرخش صفحات استفاده می شود.

معمولا سرعت Spindle در هاردهای IDE برابر 5400 دور در دقیقه (RPM) و در هاردهای SATA بین 7200 تا 15000 دور در دقیقه (RPM) می باشد.

روش کار هارد:

بعد از اینکه بخش الکترونیکیT اطلاعات دیجیتالی را از پردازشگر دریافت کرد

آن را بصورت سیگنال الکتریکی به سیم پیچ Actuator Coil اعمال می کند.

در اثر اعمال جریان به دو سر سیم پیچ در برابر میدان مغناطیسی آهنربا، سیم پیچ عکس العمل نشان می دهد

و بدین صورت باعث چرخش بازوی محرک حول محورActuator Axis می شود

در نتیجه این سیگنال های الکتریکی به Head می رسند و Head با ایجاد میدان مغناطیسی روی Plate اطلاعات دیجیتال خود را ثبت می کند

Track ،Sector ،Cluster ،Cylinder:

ما روی پلاتر بخش‌هایی داریم به عنوان ترک، سکتور، کلاستر، سیلندر،

این بخش ها در کنار هم آدرس هایی را تولید می کنند که شما بتونید اطلاعات تان را روی دیسک ذخیره کنید.

• Platter:

صفحاتی هستند که اطلاعات روی آن ها ذخیره می شود.

• Track:

دایره های هم مرکز در پلاتر هستند که اطلاعات بر روی آن ها ذخیره می شود

و به آن شیار هم گفته می شود.

هر Track به بخش های کوچکتری به نام سکتور تقسیم می شود.

در واقع سکتورها کوچکترین بخش در Platter ها هستند که اطلاعات در آنها ذخیره می شود.

• Sector:

هر سکتور به اندازه 512 بایت فضا برای ذخیره سازی اطلاعات دارد.

در حقیقت یک سکتور کوچکترین جزء آدرس دهی در هارد می باشد.

نام دیگری که برای سکتور وجود دارد LBA یا Logical Block Addressing می باشد

• Cylinder:

به مجموع های از شیار ها یا Track ها که با فاصله یکسانی از مرکز Platter قرار گرفته اند گفته می شود.

به عنوان مثال اگر یک هارد دیسک شامل 4 عدد Platter و در هر صفحه 600 عدد Track وجود داشته باشد

بنابراین این هارد دارای 600 عدد Cylinder می باشد.

به بیرونی ترین سیلندر، Cylinder Zero یا سیلندر صفر گفته می شود.

ظرفیت هارد برابر است با تعداد سیلندر ها * ظرفیت سیلندرها
ظرفیت سیلندر برابر است با:

تعداد Track ها در هر سیلندر * ظرفیت Track ها برابر است با تعداد سکتورها * ظرفیت هر سکتور (512 بایت)
تعداد Track ها در یک سیلندر بستگی به تعداد Platter ها دارد.

دو روش برای مدیریت فایل یا سازماندهی داده ها در هارد دیسک وجود دارد.

• سازماندهی Track ها بر اساس سکتور، هر Track به بخش های کوچک 512 بایتی به نام سکتور تقسیم می شود.

شماره گذاری سکتورها ممکن بصورت متناوب باشد. از خوشه بندی یا Cluster استفاده می شود.

• سازماندهی Track ها بر اساس بلوک

Cluster  یا خوشه بندی سکتور ها:

در مفهوم ساده از ترکیب چند سکتور Cluster ایجاد می شود.

هر هارد دیسک فرمت شده ای از واحدهای کوچکی به نام کلاستر تشکیل شده است.

وقتی شما با یکی از فایل سیستم های FAT32 یا NTFS پارتیشن های خود را فرمت می کنید

در حقیقت اندازه کلاسترهای موجود در شیارها را تعیین می کنید.

فایل های سیستمی در یک سیستم عامل به ساختار کلی نام گذاری، ذخیره سازی و سازماندهی فایل ها گفته می شود.

سیستم فایل ها، داده ها را به واحدهای کوچکتری به نام Cluster تقسیم بندی می کند.

هر کلاستر می تواند بخشی از یک فایل را نگه دارد.

یک فایل ممکن است چندین کلاستر را به خود اختصاص دهد یا مقداری سکتور خالی در آخرین کلاستر باقی بماند.

کلاستر های کوچک می توانند داده های بیشتری را در خود جای دهند؛ چرا که فضاهای بلا استفاده کمتری باقی می ماند

و کلاسترهای بزرگ می توانند کارایی و بازدهی سیستم را بالا ببرند

چرا که هزینه کمتری از منابع CPU و هارد، صرف بازیابی اطلاعات می شود بازیابی اطلاعات سریعتر انجام می شود.

هر چقدر اندازه کلاستر کوچکتر باشد و تعداد کلاستر ها بیشتر باشد، ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات در هارد بیشتر می شود.

فايل سيستم:

يک متد براي ذخيره و بازیابی اطلاعات هستند.

اصولا کار فايل سيستم، ذخيره اطلاعات روي يک بانک اطلاعاتي است تا سيستم ‌عامل، امکان مرتب‌ کردن، دستکاري و بازيابي اطلاعات را داشته باشد.

انواع فایل های سیستم:

FAT یاFile Allocation Table می باشد و در واقع جدولی می باشد که اطلاعات مربوط به ذخیره سازی فایل در آن قرار دارد.

این جدول در ابتدای هارد دیسک و در هر پارتیشن وجود دارد.

وقتی سیستم عامل می خواهد فایلی را از هارد بخواند با FAT مشورت می کند

و با استفاده از جدول FAT اطلاعات مربوط به فایل مذکور از جمله شماره کلاستر و سکتورها و دیگر مشخصات فایل مشخص می شود.

فايل سيستم ‌هاي FAT به علت ساختار نسبتا ساده آن، معمولا روي فلاپي ‌ديسک‌ ها، حافظه ‌هاي فلش، دوربين‌ هاي ديجيتال و بسياري ديگر از دستگاه ‌هاي قابل حمل مورد استفاده قرار مي ‌گيرد.

فايل سيستم FAT تقريبا با تمام سيستم‌ عامل‌ هاي موجود سازگاري دارد

و يک راه مناسب براي به اشتراک گذاشتن فايل‌ ها در بين سيستم‌ عامل ‌هاي مختلف است.

• FAT16:

فايل سيستم FAT16 در سال 1981 ابداع شد و به دوران سيستم ‌عامل DOS برمي‌ گردد.

مهم ‌ترين برتري‌ که اين فايل سيستم دارد سازگاري آن با تمام سيستم ‌عامل ‌هاي مايکروسافت و Linux و بعضي از نسخه ‌هاي UNIX است.

بزرگترین پارتیشنی که می توان با استفاده از فایل سیستم FAT16 ساخت برابر 4 گیگا بایت می باشد.

سایز کلاستر در این پارتیشن برابر 64 کیلو بایت خواهد بود.

• FAT32:

فايل سيستم FAT32 که همراه ويندوز 95 معرفي شد يک نسخه کامل‌ تر شده نسخه قبلي آن يعني FAT16 است

که امکان تخصيص خوشه ‌هاي بيشتري را به ازاي هر پارتيشن مي ‌دهد.

همين باعث افزايش کاربري بسيار بيشتر از فايل سيستم FAT16 مي ‌شود

اما اين فرمت هم تمام محدوديت‌ هاي ديگر FAT16 را به ‌همراه خود دارد.

FAT32 يک محدوديت مهم ديگر نيز به محدوديت‌ هاي FAT16 اضافه مي ‌کند و

آن اين است که سيستم‌ عامل‌ هاي ديگري که FAT16 را پشتيباني مي ‌کند از FAT32 پشتيباني نمي ‌کنند.

مهم ‌ترين اين سيستم‌ عامل ‌ها NT ،UNIX و Linux است

بزرگترین پارتیشنی که می توان با استفاده از فایل سیستم FAT32 ساخت برابر 32 گیگابایت می باشد.

سایز کلاستر در این پارتیشن برابر 32 کیلو بایت خواهد بود.

سایز بزرگترین فایل در این پارتیشن برابر 4 گیگابایت می باشد؛ یعنی قادر نیستید فایلی بیشتر از 4 گیگابایت را ایجاد کنید.

• NTFS:

یا New Technology File System می باشد.

این فایل سیستم در سال 1993 توسط مايکروسافت معرفي شد و هارد ديسک‌ هايي با حجم کمتر از 256 ترابايت را پشتيباني مي ‌کند.

اين فايل سيستم با افزايش امنيت، امکان فشرده کردن فايل‌ ها و حتي رمزگذاري را امکان‌ پذير ساخت.

فایل سیستم NTFS از جدولی به نام MFT یا Master File Table می باشد استفاده می کند.

در هر پارتیشن یک فایل سیستم NTFS وجود دارد در نتیجه هر پارتیشن دارای یک جدول MFT می باشد.

درون این جدول اطلاعات کاملی از فایل های ذخیره شده وجود دارد مانند:

صفات فایل، اسم فایل، اندازه فایل، اطلاعات امنیتی و هر مورد دیگری که در جدول MFT فایل مذکور وجود دارد.

فایل سیستم NTFS می تواند تعداد کلاسترهای بیشتر و با سایز کمتری را پشتیبانی کند.

از خصوصیت مهم فایل سیستم NTFS می توان به سطح دسترسی به فایل ها اشاره کرد.

در NTFS تا حجم 16 ترا بایت برای پارتیشن، سایز کلاستر برابر 4 کیلو بایت می باشد و اندازه پارتیشن تاثیری روی اندازه کلاستر ندارد.

بزرگترین سایز فایل برابر 17 ترا بایت می باشد.

بزرگترین سایز پارتیشن در حالت کاربردی برابر 2 ترا بایت می باشد ولی این سایز می تواند به مقدار های خیلی بیشتری هم برسد.

بیشترین تعداد فایل در هر پارتیشن برابر 4 میلیون می باشد.

فایل سیستم NTFS از فایل سیستمهای قدیمی تر قابلیت ذخیره سازی اطلاعات و سرعت بازیابی بیشتری دارد.

اندازه کلاستر در NTFS از FAT32 کمتر و تعداد کلاستر ها بیشتر است.

از امکانات NTFS می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• • Encryption
  • Compression
  • File and Folder Level security
  • Disk Quota

ذخیره سازی اطلاعات در هر پارتیشن هارد در چهارچوب مشخصی بصورت زیر می باشد.

هر پارتیشن بطور مجزا دارای 4 بخش زیر می باشد.

• Boot:

این سکتور حاوی اطلاعاتی درباره Boot و نوع File System موجود در پارتیشن می باشد.

• File System:

جدول فایل سیستم ها مثل FAT یا MFT در این بخش قرار دارد و حاوی آدرس های خالی سکتورها و دیگر اطلاعات می باشد.

در این منطقه مشخص می شود که فایل دقیقا در کدام سکتور و کلاستر قرار دارد.

• Root:

آدرس نواحی اشغال شده در این منطقه قرار دارد.

• Data Area:

اطلاعات در سکتورهای این قسمت ذخیره خواهند شد.

در ابتدای پارتیشن C سکتوری برای Boot Record وجود دارد و بعد از آن نواحی Table File System ،Root و Data Area وجود دارد.

پارتیشن D هم مانند C در ابتدا با Boot Record که اطلاعاتی درباره بوت و نوع فایل سیستم دارد وجود دارد.

MBR یاMaster Boot Record:

سکتور MBR همیشه در ابتدای هارد و در 512 بایت اول هارد می باشد.

مهمترین کاری که MBR انجام می دهد دانستن اطلاعات درباره پارتیشن فعال (پارتیشنی که سیستم عامل در آن قرار دارد) می باشد.

سکتور MBR در مراحل بوت سیستم عامل و بالا آمدن آن نقش بسیار مهمی دارد

و اگر این سکتور 512 بایتی دچار مشکل یا ویروس شود سیستم عامل کامپیوتر بالا نخواهد آمد چرا که اطلاعات بوت در آن قرار دارد.

Access Time:

به زمان دسترسی به اطلاعات ذخیره شده روی هارد گفته می شود.

Access Time بین 150 تا 500 میکرو ثانیه مرز بد سکتور می باشد.

این مدت زمان بدین معنی است که بین 150 تا 500 میکرو ثانیه طول می کشد تا اطلاعات از هارد خوانده شود.

خواندن اطلاعات در زمانی بالاتر از 500 میکرو ثانیه خط قرمز است.

بد سکتور:

حالتی است که سکتور خراب شده باشد و نتواند رکوردها (فایل) را در خود نگه دارد.

در این حالت نمی توان اطلاعاتی را روی سکتور ذخیره کرد.

بد سکتور به دلایل مختلفی اتفاق می افتد

که شایعترین آن ها شامل موارد زیر می باشد:

• فرسایش هارد
• ویروس و نرم افزارهای معیوب و مخرب
• ضربه و تکان های شدید
• فرمت کردن زیاد هارد
• جابجایی هارد زمانی که هنوز داغ است یعنی به محض قطع کردن برق هارد

Seek Time:

زمان دسترسی به اطلاعات بر روی دیسک را می گویند که بر حسب میلی ثانیه، میکرو ثانیه و نانو ثانیه محاسبه می شود

Rotational Latency:

مقدار زمانی که طول می کشد تا به موقعیت مورد نظر برسیم.

RPP یا Revolutions Per Minute:

تعداد دور موتور هارد در هر دقیقه را می گویند، هر چقدر بیشتر باشد سرعت دسترسی ما به اطلاعات بیشتر خواهد شد

سرعت چرخش (RPM) در هاردها بسیار متنوع است و رابط‌های کاربری در هاردها عبارتند از:

• 1.5Gb
• 3.0Gb
• 6Gb
• 12Gb SAS
• SATA
• فیبر نوری

بیشتر نسل‌های کنونی هاردهای 2.5 اینچی با سرعت 10K، نسبت به نسل‌های قدیمی 3.5 اینچی با سرعت 10K کارایی یکسان و یا حتی بهتری دارند.

جهت شرکت در دوره های تعمیرات بر روی این لینک کلیک نمایید

صفحات اجتماعی فراز نتورک جهت اطلاع رسانی های جدید در خدمت شماست.