هارد چیست؟ هارد دیسک یکی از قطعات اساسی و اصلی حافظه جانبی در سیستم است که به منظور ذخیره سازی اطلاعات ضبط و نگهداری داده ها استفاده می شود. از هارد دیسک برای پشتیبان گیری داده هایی که درون سیستم قرار گرفته‌اند نیز استفاده می شود. در این موقعیت اگر هارد شما دچار مشکل شود به راحتی این امکان برای شما وجود دارد تا تمامی فایل ها و داده های خود را به هارد دیسک دیگری انتقال دهید. امروزه هارد دیسک ها در حجم های بسیار بالا وجود دارند و می توانند تا ترابایت ها حجم برای شما ایجاد کنند. در ادامه سری مقالات معرفی و آموزش سخت افزار کامپیوتر با ما همراه باشید تا با این قطعه کاربردی بیشتر آشنا شوید.

دوره معرفی شده در ویدئو

هارد چیست؟

زمانی که داده هایی را در سیستم خود ذخیره می کنید یا هنگامی که برنامه ای را روی سیستم خود نصب می کنید تمامی این اطلاعات روی این دستگاه ذخیره،ضبط و نوشته می شوند. بطور کلی داده ها بصورت مغناطیسی ذخیره میشوند پس زمانی که سیستم خود را خاموش می‌کنید اطلاعات ثبت شده بر روی هارد شما دست نخورده باقی خواهد ماند و از بین نمی روند. به بیان دیگری می توان گفت هارد دیسک یک دستگاه الکترومکانیکی برای ذخیره سازی داده ها و اطلاعات دیجیتالی است.

همان طور که در techtarget نیز به آن اشاره شده است هارد دیسک یا هارد دیسک سخت، یک نوع واحد ذخیره‌سازی داده است که در کامپیوترها و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این دستگاه قادر به ذخیره سازی دائمی داده‌ها، فایل‌ها و برنامه‌ها است. هارد دیسک‌ها اغلب به صورت یک صفحه چرخان با پلاک مغناطیسی درون یک جعبه محافظ قرار می‌گیرند. داده‌ها روی پلاک‌ها به روش مغناطش ذخیره شده و می‌توانند در آنجا باقی بمانند حتی بعد از خاموش کردن سیستم است. هارد دیسک‌ها توسط سیستم عامل و نرم‌افزارهای مختلف قابل دسترسی و مدیریت هستند. البته در حال حاضر روند به سمت استفاده از حافظه‌های SSD با سرعت بالا برای ذخیره‌سازی داده‌ها در حال تغییر است.

کاربرد هارد در نمایش تصویر

به طور معمول هارد ما پر از صفر ها و یک ها است. پردازنده ما صفرها و یک ها را پردازش می کند تا در نهایت ما بتوانیم خروجی مورد نظر خود را مشاهده کنیم. تمامی این صفر و یک ها درون هارد سیستم قرار گرفته اند به همین دلیل پردازنده با دسترسی به آن ها پردازش خود را آغاز می کند. هر تصویری که در سیستم ما وجود دارد در حقیقت با پسوندی که ذخیره شده در هارد با آن عنوان صد ها هزار صفر و یک در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. این صفر و یک ها در قالب jpg یا هر پسوند دیگری ذخیره سازی شده اند.

حال هنگامی که ما بر روی آن کلیک می کنیم تمامی صفر و یک ها از هارد دیسک سیستم به سمت پردازنده ارسال می شود و پردازنده اقدام به پردازش آن‌ها می کند و در نهایت آن تصویر یا فیلم را برای ما به نمایش در می آورد.  این تمام فرایندی است که در سیستم شما رخ می دهد تا بتوانید یک تصویر یا بازی را مشاهده کنید.

تاریخچه هارد

هارد دیسک یکی از قدیمی‌ترین روش‌های ذخیره‌سازی داده است و تاریخچه اش به دهه 1950 بازمی‌گردد. در سال 1956، شرکت IBM نخستین هارد دیسک تجاری را تحت عنوان “IBM 350 Disk File” معرفی کرد. این هارد دیسک با قابلیت ذخیره‌سازی 5 مگابایت داده، اندازه‌ی یک اتاق خواب کوچک را داشت و با سرعت 1200 دور در دقیقه چرخش می‌کرد. از آن پس، هارد دیسک‌ها به صورت پیوسته پیشرفت کرده و ظرفیت، سرعت و کارایی آن‌ها ارتقا یافته است.

در دهه‌های بعدی، هارد دیسک‌ها تحولات زیادی را تجربه کردند. اندازه‌ی فیزیکی آنها بسیار کوچک‌تر شد و به ظرفیت‌های بالاتری دست یافتند. همچنین، تکنولوژی جدیدی مانند تکنولوژی مغناطیسی و همچنین حافظه نانویی در هارد دیسک‌ها به‌کار گرفته شد است. امروزه، هارد دیسک‌ها همچنان با عنوان راهکارهای اصلی ذخیره‌سازی در سیستم ها استفاده می‌شوند. با این حال، حافظه‌های جامد SSD در حال ظهور هستند و به دلیل سرعت بالا و صرفه‌جویی در فضا و هزینه در بسیاری از سیستم‌ها جایگزینی مناسبی برای هارد دیسک‌ها محسوب می‌شوند.

انواع هارد چیست

جنبه های گوناگونی انواع هارد دیسک ها را می توان از لحاظ نوع کاربری، هارد اکسترنال و اینترنال، هارد ssd و hdd، درگاه های ارتباطی، اندازه و سایز و غیره مورد بررسی کرد. هارد دیسک ها از نظر نوع کاربری در سایزها و اندازه های بسیار متفاوتی وجود دارند به عنوان مثال بر روی گوشی های نوکیای قدیمی هاردی با ظرفیت هشت گیگابایت قرار گرفته است. معمول و متعارف ترین سایز و اندازه یک هارد دیسک  2.5 اینچ یا 3.5 اینچ می باشد. در نظر داشته باشید که یکی از مهم ترین نکات که باید به آن توجه کرد طبقه بندی هارد دیسک‌ها است. به عنوان مثال رده خانگی، ذخیره تصاویر و فیلم، ذخیره دیتا به صورت بیت و چهار ساعته و…

امروزه هارد ها در دو نوع اینترنال و اکسترنال در بازارها موجود می باشند. هارد های ssd و hdd مهمترین و پرکاربردترین نوع آن ها هستند که از آن ها می توان در لپ تاپ‌ها استفاده کرد. هارد ssd  سه تا چهار برابر سریع تر از هارد مکانیکی است به همین دلیل کارایی لپ تاپ شما را تحت تاثیر قرار خواهد داد. شما با توجه به نوع کار و حیطه فعالیت خود می‌توانید مدل مورد نیاز خود را انتخاب و تهیه نمایید. در این قسمت انواع هارد دیسک ها و کاربردشان را به شما معرفی خواهیم کرد.

هارد اینترنال

هارد دیسک اینترنال یا همان حافظه داخلی سیستم این توانایی را دارد تا تمامی برنامه ها، فایل ها و داده های سیستم شما را ذخیره کرده و از آن ها محافظت کند بدون اینکه هیچ گونه نگرانی و دغدغه‌ای بابت پاک و حذف شدن آن ها داشته باشید. هارد اینترنال هاردی است که درون سیستم شما قرار گرفته و مستقیما به مادربرد متصل می باشد. تعویض و ارتقای هارد در کامپیوتر های دسکتاپی بسیار آسان است، تنها کافی است که هارد قبلی را از مادربرد جدا کرده و هارد جدید سیستم خود را متصل کنید. اما برعکس ارتقای هارد در لپ تاپ به این آسانی نیست و شما برای تعویض هارد خود ابتدا باید سایت تولیدکننده را مطالعه کنید تا بتوانید هارد سیستم خود را به درستی تعویض کنید.

بخاطر داشته باشید که هارد اینترنال برای متصل شدن به مادربرد از کابل های sas ,sata,ide ,ata,  scsi استفاده می‌کند. از نظر قیمت هارد های اینترنال با توجه به میزان حافظه و برندی که دارند متغییر می باشند. به بیانی دیگر می توان گفت هر چه میزان حافظه و فضای ذخیره سازی آن ها بیشتر باشد و همچنین شرکت سازنده آن معروف تر باشد به مراتب هزینه آن هارد نیز بالاتر خواهد بود. از نظر ظرفیت ذخیره سازی این دسته از هارد می توان گفت بطور معمول بین یک تا هجده ترابایت است.البته این نکته را در نظر داشته باشید که می توانید بسته به نیاز خود برای ذخیره سازی بیشتر تعداد هارد های سیستم خود را افزایش دهید.

هارد اکسترنال

هارد اکسترنال، هاردی است که به صورت مستقل و پورتال است و خارج از سیستم شما قرار دارد. اگر شما علاقمند هستید تا اطلاعات و داده های خود را بصورت شخصی و همیشگی نگهداری کنید، استفاده از هارد اکسترنال براش شما بسیار ضروری است.

هارد اکسترنال در دو نوع portable  و desktop در بازار های سرار جهان موجود می باشند. نوع desktop هارد اکسترنال به دلیل وزن بالا و حجم بالایی که دارد بیشتر برای پشتیبان گیری از داده ها و اطلاعات و همچنین ذخیره سازی آن ها استفاده می شود. همچنین نوع desktop این هارد دارای سرعت بیشتر و میزان حافظه بسیار بالا و چشمگیر است. portable   نوع دیگری از هارد های اکسترنال هستند که میتوانند بطور معمول از طریق کابل thunderbolt یا usb به سیستم شما متصل شوند. از این نوع هارد بیشتر برای ذخیره سازی محتوا و فیلم هایی که از کیفیت بسیار بالا و hd برخوردار هستند، استفاده می شود چرا که به بهترین شیوه ممکن می تواند اطلاعات و فایل های پشتیبان را نگهداری و ذخیره کند.

تفاوت عمده هارد اکسترنال با هارد اینترنال در این موضوع است که شما به راحتی می توانید هارد دیسک اکسترنال خود را از سیستم جدا کنید اما هارد های اینترنال معمولا داخل سیستم قرار گرفته اند و به راحتی قابل جدا شدن نیستند.

آشنایی با اجزا و قطعات داخلی هارد دیسک

همانطور که میدانیم طراحی هارد دیسک ها بگونه ای است که اجزای داخلی آن قابل مشاهده نمی باشد. در ادامه قصد داریم تا به معرفی و بررسی اجزای داخلی هارد دیسک ها بپردازیم:

ساختار هارد از دو قسمت اساسی  مهم تشکیل شده:

1.قسمت مکانیکی هارد یا همان hard drive assembly

2.برد الکترونیکی هارد یا همان  logic board

یک هارد دیسک از قطعات داخلی تشکیل شده است که عبارتند از:

1.محفظه و یا مدیا

2.پلاتر یا دیسک چرخان

3.فلپ انعطاف‌پذیر

4.هد هارد

5.درپوش هارد دیسک

6.بازوی نگهدارنده هارد

7. Voice Coil Motor یا vcm

8.کنترل کننده مرکزی یا همان Actuator

9.موتور چرخان یا همان اسپیندل

10.اسلایدر هد هارد

انواع هارد از لحاظ تکنولوژی

امروزه برای بالا بردن سرعت سیستم های خود معمولا یا اقدام به خرید سیستم های قدرتمند می کنیم یا سعی می کنیم تا اجزای سیستم خود را ارتقا دهیم تا بتواند پاسخگوی نیاز های ما باشند. با توجه به تمامی این ها باز هم نمی توانیم به قطع بگوییم که کدام انتخاب بهتر است؛ چرا که هر کدام از آنها دارای مزایا و معایبی متعددی می باشند. نکته ای که قبل از خرید هارد مورد نیاز خود بهتر است آن را در نظر داشته باشید این است که هارد انتخابی شما باید از لحاظ تکنولوژی، عملکرد،  امنیت و سرعت ذخیره سازی در جایگاه مناسبی قرار داشته باشد. هارد دیسک ها از نظر تکنولوژی و عملکردشان به دو دسته ssd و hdd دسته بندی می شوند، که در ادامه تمامی آن ها را برای شما بیان خواهیم کرد.

ssd و hdd

ssd و hdd دو نوع فناوری ذخیره سازی در دستگاه های الکترونیکی هستند که با توجه به نوع عملکرد، سرعت، دوام و هزینه با یکدیگر تفاوت های بسیاری دارند.

Hdd چیست؟

Hard drive disc یا همان hdd دیسک سخت افزاری است. دیسک سخت افزاری جایی است که می‌توانید تمامی داده ها، فایل ها، اطلاعات خود را ذخیره و نگهداری کنید. حافظه داخلی گوشی های تلفن همراه همان هارد آن ها است همان جایی که تمامی اطلاعات خود را ذخیره می کنیم. Hdd یک حافظه با ذخیره سازی دائمی است و هیچ موقع اطلاعات و داده ها از آن حذف نخواهد شد مگر آنکه ضربه بخورد و بشکند یا دچار مشکل سخت افزاری شود.

 ذخیره سازی اطلاعات در این نوع تکنولوژی بر روی پلنر ذخیره و نگهداری می شود. پس از نگهداری داده ها با همکاری و کمک بازوی های متحرک یا هد، محتوا و اطلاعات خوانده خواهد شد. هارد دیسک hdd این قابلیت را دارد تا داده ها و اطلاعاتی که حجم بسیار بالایی دارند را با هزینه کمتری ارائه دهد. سرعت خواندن و نوشتن هارد دیسک hdd نسبتا پایین تر از نوع ssd است. هارد دیسک های hdd در برابر ضربه ها و ارزش ها بسیار حساس تر هستند و ممکن است در صورت تحمل ضربه شدید اطلاعاتشان پراکنده شود.

Ssd چیست؟

Solid state drive یا همان ssd دیسک حالت جامد می باشد که از چیپ‌های نیمه هادی برای ذخیره و دسترسی به داده ها استفاده می کند. این هارد دیسک می تواند اطلاعات و داده ها را با سرعت بسیار بالا و بطور مستقیم نگهداری و حفظ کند. در حقیقت می توان گفت هارد های ssd نسخه های بسیار پیشرفته تری از فلش مموری ها هستند که از این توانایی برخوردارند تا اطلاعات بسیار بالایی را در خود ذخیره کرده و از آن‌ها نگهداری کنند. ssd سرعت خواندن و نوشتن بسیار بالاتری نسبت به سایر انواع هارد دیسک ها دارد که منجر به اجرای سریع‌تر سیستم و برنامه‌ها می‌شود. هارد دیسک های حالت جامد به دلیل نبودن قطعات مکانیکی از مقاومت بیشتری در برابر ضربه‌ها و لرزش‌ها دارد. این نکته را در نظر داشته باشید که این دسته از هارد دیسک ها نسبت به نوع hdd قیمت شان بالاتر است به مراتب کارایی بسیار فوق العاده و چشمگیر و همچنین عمر بالایی خواهند گذاشت.

به طور کلی می توان گفت ssd به دلیل سرعت بالا، اعتماد ‌پذیری بیشتر و کارایی بهتر برای سیستم‌هایی که از سرعت برتر و ضروری بودن دسترسی به داده‌ها تبعیت می‌کنند، ترجیح داده می‌شود. اما hdd برای نیازهای ذخیره‌سازی بزرگتر و بودجه کمتر گزینه بسیار مناسبی محسوب می شود.

مزایا و معایب هارد چیست

هارد دیسک‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند، در ادامه برخی از مزایا و معایب هارد دیسک ها را بیان خواهیم کرد:

مزایا:

1.      ظرفیت بالا: هارد دیسک‌ها اغلب با ظرفیت بالا عرضه می‌شوند، که به شما این اجازه را می‌دهد تا حجم زیادی از داده‌ها را بدون بروز هیچ گونه مشکلی ذخیره کنید.

2.      هزینه قابل قبول: در مقایسه با روش‌های دیگر ذخیره‌سازی، هارد دیسک‌ها به طور عمومی هزینه بسیار کمتری دارند و با توجه به فضای ذخیره‌سازی بالا، برای شما بسیار مقرون به صرفه می باشند.

3.      سرعت خواندن و نوشتن: هارد دیسک‌ها با سرعت قابل قبولی اطلاعات را به صورت پیوسته می خوانند و می نویسند.

4.      دوام بالا: در مقایسه با روش‌های ذخیره‌سازی دیگر همانند حافظه فلش، هارد دیسک‌ها از دوام بسیار بالاتری برخوردار می باشند و معمولاً مقاومت بالاتری در برابر آسیب‌های غیرمترقبه همچون ضربه‌ها و لرزش‌ها دارند.

معایب:

1.      سرعت محدود: در مقایسه با روش‌های ذخیره‌سازی دیگر مانند حافظه جامد (SSD)، هارد دیسک‌ها سرعت خواندن و نوشتن کمتری دارند. این مسئله ممکن است منجر به زمان بیشتری برای بارگذاری سیستم عامل ها و برنامه‌ها شود.

2.      حساسیت به ضربه: هارد دیسک‌ها در مقابل ضربه‌ها و لرزش‌ها حساس‌تر هستند و ممکن است در صورت تحمل ضربه شدید، بازدهی آنها کاهش یابد، اطلاعاتشان پراکنده شده یا حتی خراب شوند.

3.      حجم و اندازه: هارد دیسک‌ها به دلیل مکانیکی بودن و استفاده از قطعات حرکتی، حجم بیشتری نسبت به حافظه های جامد دارند.

4.      مصرف انرژی: هارد دیسک‌ها به دلیل نیاز به موتورها و قطعات حرکتی، میزان مصرف انرژی بیشتری نسبت حافظه های جامد دارند.

لازم به ذکر است که با پیشرفت فناوری، روش‌های دیگر ذخیره‌سازی همانند حافظه جامد (SSD) نیز رشد چشم گیری کرده‌ است و برخی از معایب هارد دیسک‌ها را به طور کامل برطرف شده است.

کنترلر در هارد به چه صورت عمل می کند؟

کنترلر وظیفه نوشتن بر دیسک و خواندن از آن را برعهده دارد. در حقیقت این دستگاه وظیفه دارد تا به هارد بگوید چه کاری را انجام دهد و اجزای هارد را چگونه به حرکت درآورد. زمانی که سیستم اطلاعاتی را می خواند و یا آن ها را می نویسد، کنترلر دیسک جدول fat یا همان file allocation table هارد را مورد بررسی قرار می دهد تا موقعیت فایل و منطقه نوشتن قابل دسترس را تعیین نماید. می توان گفت دیسک کنترلر به actuator این دستور را می دهد تا بازوی نوشتن و خواندن را به حرکت درآورد و سپس هد نوشتن و خواندن را تنظیم می کند. معمولا فایل ها بین چندین پلاتر تقسیم می‌ شوند تا در نهایت هد بتواند میان مکان های گوناگون حرکت کند و به کلیه اطلاعات و داده ها دسترسی کامل داشته باشد.

بهتر است بدانید که نوشتن و خواندن روی هارد به صورت مغناطیسی انجام می شود. اگر قرار است تا اطلاعات و داده ها از روی پلاتر خوانده شود، پولاریتی های مغناطیسی را از پلاتر خواهد خواند. یک سری پولاریتی 1 و سری دیگر آن صفر است. با خواندن و مشاهده این دیتای باینری سیستم خواهد فهمید که چه نوع دیتایی بر روی پلاتر وجود دارد.

 حال اگر قرار است داده ها و اطلاعات روی پلاتر نوشته شود، هد وظیفه دارد تا نوشتن و خواندن پولاریتی های مغناطیسی را تنظیم کند تا در نهایت به صورت یک یا صفر قرار گرفته و در زمان های دیگر به راحتی خوانده شوند.

چگونه یک هارد دیسک کار می کند؟

داده ها و دستورات به وسیله کنترل کننده دیسک تفسیر می‌شوند. هارد دیسک به کمک این تفسیر ها متوجه می‌شود که با توجه به دستورات مکان مورد نظر این نوع داده در کجا قرار گرفته است. به همین ترتیب عمل خواندن و نوشتن را آغاز می کند.

زمانی که یک قطعه سخت افزاری نیاز دارد تا یک داده ذخیره یا دریافت شود، در این هنگام کنترل کننده وارد عمل خواهد شد و دستور مورد نیاز را ارسال می کند.

در این مرحله actuator این وظیفه را برعهده دارد تا هد را به سایر قسمت های پلاتر هدایت کند، چرا که این امکان وجود دارد تا داده های فایل در قسمت های مختلفی از پلاتر ذخیره شوند. هد وظیفه دارد تا فعالیت خود را بر sector فیزیکی انتخاب شده آغاز کند و دستورات خواندن و یا نوشتن را انجام دهد.

درحالتی که کنترل کننده دستور خواندن را صادر کند در این هنگام موظف است تا اطلاعات و داده های صفر و یک را بر قسمت ‌های گوناگون پلاتر بخواند و در نهایت آن را به کنترل کننده مرکزی ارسال کند. سپس هد داده‌های خوانده شده را برمی گرداند به  کنترل کننده دیسک تا پردازش شوند.

اگر کنترل کننده دیسک به منظور ذخیره کردن، داده ای را به hard disk ارسال کند  در این حالت actuator این وظیفه را برعهده دارد تا داده های مورد نظر را تک به تک به هد ارسال کند تا در نهایت هد تمامی این داده ها را در فضاهای ذخیره‌سازی به صورت صفر و یک ذخیره کند.

مقاله” هارد چیست” را در اینجا به پایان میرسانیم، متشکریم که تا انتهای این آموزش همراه ما بودید اگر در رابطه با هارد و کاربرد های آن سوالی داشتید، می‌توانید در قسمت نظرات سوالات خود را مطرح کنید تا در کمترین زمان ممکن پاسخ مناسبی دریافت کنید.