تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک

ذخیره سازی اطلاعات در هارد دیسک

نحوه ذخیره اطلاعات در هارد دیسک یکی از پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌های حال حاضر صنعت IT در جهان می‌باشد. پیشرفت‌های این تکنولوژی چیزی کمتر از تکنولوژی‌های صنعت هوا فضا ندارد و بلکه هم پیچیده‌تر باشد. در حالی که هر روز نیاز به فضای ذخیره کردن داده‌ها افزایش پیدا می‌کند، کمپانی‌های تولید کننده هارد دیسک، همواره بر این تلاش هستند که فضای ذخیره اطلاعات بر روی هاردها را افزایش دهند.

برای این که هارد فضای ذخیره‌ی بیشتری داشته باشد باید مقیاس اندازه‌ی قسمت‌هایی که اطلاعات روی آن‌ها ذخیره سازی می‌شوند را کوچک‌تر کرد. اما یکی از اصلی‌ترین مشکلاتی که پیش می آید تغییر پیدا کردن جهت مغناطیسی برای صفر و یک‌های ذخیره سازی اطلاعات است. این اتفاق به دلیل اثر ابرمغناطیس ایجاد می‌شود.

برای برطرف شدن مشکل ذکر شده باید جنس پلاتر را به موادی که مقاومت مغناطیسی بالاتری دارند تغییر داد که ذخیره سازی مغناطیسی روی قسمت‌های کناری، تاثیرگذاری حداقلی داشته باشند. حال که مقاومت مغناطیسی بالا رفته باید به صورت نقطه‌ای و با استفاده از انرژی، مقاومت مغناطیسی آن‌ها را کاهش داد تا اطلاعات به راحتی و با دقت بالاتری توسط هدهای مورد نیاز که اندازه کوچک‌تری باید داشته باشند، روی دیسک‌ها ذخیره شوند. توجه داشته باشید که با کوچک‌تر شدن هد، منتقل کننده مغناطیسی هد نیز ضعیف‌تر می‌شود.

برای درک ساختار و نحوه کارکرد هارد بهتره با اجزا تشکیل دهنده آن هم آشنایی داشته باشید، پس قبل از صحبت در مورد تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک، قصد داریم به صورت خلاصه قطعات داخلی هارد را به شما معرفی کنیم تا نحوه ذخیره سازی اطلاعات در هارد دیسک را بهتر درک کنید.

قطعات مغناطیسی هارددیسک

پلاتر (دیسک) و هد قطعات اصلی هستند که امکان ذخیره و بازیابی اطلاعات را فراهم می‌آورند. داده‌ها به طور مداوم روی پلاترهای چرخان ذخیره می‌شوند. پلاترها دیسک‌هایی هستند که از جنس آلومنیوم، شیشه و یا سرامیک ساخته می‌شوند و یک یا هر دو طرف آن با یک لایه نازک از مواد مغناطیسی مانند کبالت پوشش داده می‌شود. مواد تشکیل دهنده دیسک سمی نیستند و شما می‌توانید در وسایل شخصی هم از آن‌ها استفاده کنید. پلاتر در وسط خود یک حفره دارد که روی یک موتور چرخشی نصب می‌شود.

اکثر هارد دیسک‌ها با سرعت 5400 یا 7200 دور در دقیقه می‌چرخند. پلاتر‌ها با چند لایه از مواد دیگر پوشش داده می‌شوند. برای خواندن و نوشتن اطلاعات از دیسک از دو هد نوشتن و خواندن استفاده می‌شود. هد‌ها در نزدیکی سطح مغناطیسی قرار می‌گیرند و در واقع به دیسک‌ها نمی‌چسبند. گرچه به دلایل مختلفی هد می‌تواند به دیسک بچسبد که موجب خراش خوردن ماده مغناطیسی و از بین رفتن اطلاعات می‌شود.
از جمله قطعات مغناطیسی موجود در هارد مگنت یا همان آهن ربای داخلی است که باعث ایجاد یک توالی الکتریکی جهت به حرکت درآمد بازوی نگهدارنده هد می‌شود.

قطعات الکترومکانیکی هارد دیسک

در هارد دیسک‌ها از دو قطعه الکترومکانیکی مختلف استفاده می‌شود که یکی اسپیندل موتور است که برای نگهداشتن و چرخش دیسک استفاده می‌شود و دیگری بازوی محرک است که برای قرار دادن هد خواندن و نوشتن در مسیر مورد نظر و حفظ موقعیت هد در طول مسیر استفاده می‌شود.

اسپیندل موتور

به طور معمول از یک موتور DC برای چرخاندن دیسک‌های پشته‌ای استفاده می‌شود. هارد‌هایی که دارای عملکرد بالا هستند 10000 دور یا بیشتر در دقیقه می‌چرخند در حالی که اکثر مدل‌های هارد دسکتاپ و لپ‌تاپ از سرعت 5400 یا 7200 دور در دقیقه استفاده می‌کنند.

محرک یا بازوی نگهدارنده‌ی هد

حرکت هد خواندن و نوشتن بین سطوح مختلف دیسک توسط یک بازوی محرک انجام می‌شود. در حالی که محرک های مورد استفاده در روز‌های اول از کابل و قرقره استفاده می‌کردند. چنین طراحی‌هایی توسط محرک‌های هیدرولیکی که در اواخر دهه 60 و اویل دهه 70 معرفی شدند جایگزین گشتند. برخی از نسل‌های اول هارد دیسک‌ها از مورتور‌های stepper به عنوان محرک استفاده می‌کردند. با افزایش تراکم مسیر‌های اطلاعاتی کنترل حلقه باز شکست خورد. VCM یک محرک از نوع سیم پیچ متحرک است که در آن یک سیم پیچ (کویل) را در میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهن ربای نصب شده روی محفظه هارد دیسک معلق نگه می‌دارد.

بازو‌های محرکی که از فولاد یا آلومنیوم ضخیم ساخته می‌شوند برای نگهداشتن هد خواندن و نوشتن در بالای سطح دیسک مناسب نیستند. یک بازوی کشیده به نام سیستم تعلیق، هد کشویی را حمل می‌کند. این سیستم تعلیق از ورق‌های نازک استیل ضدزنگ ساخته شده و به بازوی محرک وصل می‌شوند. در هارد‌های امروزی HSA یک حرکت قوسی (و نه خطی) را دارد. هر اسلایدر هد به سیستم تعلیق وصل می‌شود.

قطعات مکانیکی Hard Disk

به پوشش بیرونی هارد محفظه گفته می‌شود. این پوشش برای نصب هارد در سیستم فراهم شده است و از سایر قطعات هارددیسک مانند اسپیندل موتور، بازوی محرک هد، قطعات الکترونیکی و غیره حمایت می‌کند. محفظه شامل دو بخش اصلی است (پوشش بالایی و بیس پلات). تمام قطعات روی بیس پلات مونتاژ می‌شوند. بعد محفظه با استفاده از واشر‌های نصب شده قسمت بالایی را می‌پوشاند. محیط داخل محفظه باید تمیز باشد. هر ذره در رابط هد دیسک می‌تواند باعث ایجاد خراش و در نتیجه از بین رفتن اطلاعات شود. به همین دلیل است که مراکز بازیابی اطلاعات (مانند هارد ریکاوری) از اتاق‌تمیز یا کلین‌روم استفاده می‌کنند.

قطعات الکترونیکی هارد

قطعات اکترونیکی هارد دیسک را می‌توان به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:

– قطعات الکترونیکی برای خواندن و نوشتن که به عنوان قطعات الکترونیکی کانال شناخته می‌شوند.

– قطعات الکترونیکی برای چرخش دیسک و قرار گرفتن هد خواندن و نوشتن که به عنوان کانال servo شناخته می‌شوند.

– قطعات الکترونیکی برای کنترل عملیات مختلف (مانند خواندن داده، نوشتن داده و غیره) دیسک یا کنترلر دیسک

– قطعات الکترونیکی برای ارتباط با سیستم میزبان

– رم، رام و غیره

بسیاری از این قطعات عملکردی غالبا در یک تراشه واحد (ASIC) ترکیب می‌شوند. در نتیجه ما بسیاری از IC‌ها را در PCB‌ها یا مدار‌های چاپی هارد دیسک نمی‌بینیم.

نحوه کار تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک

همان طور که گفیتم هارد دیسک از یک سری دیسک روی هم قرار گرفته ساخته شده است که سطح این دیسک‌ها با مواد مغناطیسی پوشانده شده‌اند. هارد با تحت میدان قرار دادن این مواد مغناطیسی اطلاعات را ذخیره می‌کند. این اطلاعات با چرخش صفحات نوشته می‌شوند و این کار توسط همان هد خواندن و نوشتن انجام می‌شود. به ازای هر دیسک یک هد وجود دارد که همه آن‌ها روی یک بازوی مشترک قرار گرفته‌اند.

همان طور که صفحات به شکل دورانی می‌چرخند بازوی محرک هدها را روی یک مسیر منحنی به حرکت در می‌آورد با این کار هر هد می‌تواند به تمام سطح صفحه در حال چرخش دسترسی پیدا کند. هد نوشتن در نزدیکی محدوده‌های مغناطیسی یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می‌کند و آن را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. هد خواندن و نوشتن روی یک بالشتک هوا که دارای ضخامت چند نانومتری است قرار دارد و این فاصله باعث می‌شود که دیسک در برابر گرد و غبار، ذرات دود، مو و غیره مقاوم باشد.

امیدواریم در این مقاله توانسته باشیم شما را با تکنولوژی ذخیره سازی هارد دیسک آشنا کنیم، چنانچه در رابطه با مقاله امروز هارد ریکاوری نظر و یا پیشنهادی دارید می‌توانید در بخش نظرات زیر با ما در میان بگذارید.