هارد دیسک

هارد دیسک یا دیسک سخت (HDD) یک دستگاه ذخیره‌سازی اطلاعات در رایانه‌ها به شمار می‌رود. این قطعه معمولا به صورت داخلی در رایانه نصب می‌شود و مستقیما به کنترل‌کننده دیسک مادربرد رایانه متصل خواهد شد. HDD شامل یک یا چند دیسک است که در داخل یک محفظه مهر و موم شده با هوا قرار دارد. داده‌ها با استفاده از یک هد مغناطیسی روی دیسک‌ها نوشته می‌شوند. این هد یا سر مغناطیسی در حین چرخش به سرعت روی دیسک‌ها حرکت می‌کند.

HDD داخلی در یک محفظه درایو قرار دارد و با استفاده از کابل ATA، SCSI یا SATA به مادربرد متصل می‌شود. برق آن نیز با اتصال به PSU کامپیوتر (منبع تغذیه) تامین می‌شود. نمونه‌هایی از داده‌های ذخیره‌شده در هارد دیسک کامپیوتر شامل سیستم‌عامل، نرم‌افزار نصب‌شده و فایل‌های شخصی کاربر هستند. در این مقاله از امارات کامپیوتر با ویژگی‌ها و اطلاعات کامل HDD ها آشنا خواهید شد.

هارد دیسک چیست؟

درایوهای انواع هارد دیسک از دیسک‌های مغناطیسی (معروف به پلاتر) ساخته شده‌اند که به سرعت می‌چرخند. آن‌ها معمولا بین 5400 تا 15000 RPM یا دور در دقیقه سرعت دارند. هرچه دیسک مغناطیسی سریع‌تر بچرخد، رایانه شما سریع‌تر می‌تواند به اطلاعات لازم دسترسی پیدا کند.

تمام داده‌های دیجیتال یک رایانه به شکل کدهای باینری می‌آیند؛ مجموعه‌ای از صفر و یک‌ها که می‌توانند هر قطعه اطلاعاتی را نشان دهند. هدهای خواندن و نوشتن یک دیسک سخت برای وارد کردن این صفر و یک‌ها با مغناطیس کردن بخش‌هایی از پلاتر استفاده می‌شوند. هر بخش کوچکی از پلاتر دارای یک بیت است که برابر با 1 یا 0 خواهد بود.

هر زمان که تغییری مانند ذخیره یک فایل جدید یا حذف یک فایل ایجاد شود، هد مغناطیسی دیسک سخت پلاتر را مطابق با آن تنظیم می‌کند. شما می‌توانید آن را مانند یک پخش‌کننده ضبط تصویر کنید، با سی دی حاوی اطلاعات که بازوها همان هدهایی هستند که این اطلاعات را اسکن می‌کنند. داده‌ها به صورت مغناطیسی ذخیره می‌شوند، پس HDD IH دستگاه‌های غیر فرار هستند؛ به این معنی که حتی در زمان خاموش بودن کامپیوتر هم داده‌ها را حفظ می‌کنند.

هارد دیسک چه کاری انجام می‌دهد؟

بهترین هارد دیسک هم درنهایت، کار ذخیره‌سازی داده‌ها را انجام می‌دهد. این داده‌ها شامل تمام عکس‌ها، فیلم‌ها، موسیقی، اسناد و برنامه‌های کاربردی شما می‌شود. فراتر از آن، کد سیستم‌عامل، چارچوب‌ها و درایورهای رایانه شما نیز در دیسک سخت ذخیره خواهند شد. ظرفیت HDD بر حسب مگابایت (MB)، گیگابایت (GB) و ترابایت (TB) مشخص می‌شود.

این درایو با RAM (حافظه دسترسی تصادفی) متفاوت است. رم وسیله ذخیره‌سازی موقت در رایانه است که برای ذخیره داده‌ها به برق نیاز دارد و باعث فرار بودن آن می‌شود. یعنی تنها زمانی که رایانه روشن است، داده‌ها را ذخیره خواهد کرد. همچنین RAM داده‌های شخصی را ذخیره نمی‌کند و فقط برای ذخیره داده‌های رایانه استفاده می‌شود.

بنابراین دیسک سخت یک دستگاه ذخیره‌سازی است که برای نگهداری طولانی‌مدت فایل‌ها و داده‌های شما لازم خواهد بود. درواقع هر زمان که فایلی را در رایانه خود ذخیره می‌کنید، آن را در هارد دیسک سخت رایانه خود ذخیره کرده‌اید. دیسک سخت مانند یک محفظه بایگانی برای فایل‌های دیجیتال شما محسوب می‌شود.

تاریخچه هارد دیسک

اولین تولید شرکت IBM با عنوان دیسک ذخیره‌سازی 350 در سال 1957 و به عنوان جزئی از سیستمIBM 305 RAMAC عرضه شد. این دیسک تقریبا به اندازه دو یخچال متوسط بود و پنج میلیون کاراکتر شش بیتی با حجم 3.75 مگابایت را در پشته‌ای از 50 دیسک ذخیره می‌کرد!

در سال 1962، دیسک ذخیره‌سازی IBM 350 با IBM 1301 جایگزین شد. مدل جدید 50 پلاتر داشت که هر کدام حدود 1/8 اینچ ضخامت و 24 اینچ قطر داشتند. IBM 350 برای خواندن و نوشتن داده‌ها تنها از دو هد استفاده می‌کرد. اما مدل 1301 از آرایه‌ای از هدها (یکی در هر بشقاب) بهره می‌برد که به عنوان یک واحد کل حرکت می‌کردند.

بنابراین عملیات خواندن و نوشتن در مدل 1301 به سیلندر شباهت داشت و هدها در حدود 250 میکرو اینچ (حدود 6 میکرومتر) بالای سطح پلاتر حرکت می‌کردند. کابینت 1301 به اندازه سه یخچال خانگی بود که در کنار هم قرار گرفته باشند و معادل 21 میلیون بایت هشت بیتی را در خود ذخیره می‌کرد. زمان دسترسی به فایل‌ها هم حدود یک ربع ثانیه بود.

هارد دیسک چگونه کار می‌کند؟

HDD های مدرن با مغناطیس کردن یک لایه نازک از مواد فرو مغناطیسی در دو طرف دیسک، داده‌ها را ضبط می‌کنند. تغییرات متوالی در جهت مغناطیسی بیانگر بیت‌های داده باینری هستند. داده‌ها از روی دیسک و با تشخیص انتقال مغناطیسی خوانده می‌شوند. داده‌های کاربر با استفاده از یک طرح رمزگذاری، کدگذاری می‌شوند که نحوه نمایش داده‌ها توسط انتقال مغناطیسی را تعیین می‌کند.

یک هارد دیسک با طراحی معمولی شامل یک دوک است که دیسک‌های دایره‌ای مسطح به نام پلاتر را نگه می‌دارد. پلاترها از مواد غیر مغناطیسی، معمولا آلیاژ آلومینیوم، شیشه یا سرامیک ساخته می‌شوند. آن‌ها با یک لایه کم‌عمق از مواد مغناطیسی که معمولا 10 تا 20 نانومتر عمق دارند، با یک لایه خارجی کربن برای محافظت بهتر پوشانده شده‌اند.

کامپیوترها به هارد دیسک نیاز دارند؟

کامپیوتر به یک سیستم‌عامل نیاز دارد تا کاربران بتوانند با آن تعامل داشته باشند و از آن استفاده کنند. سیستم‌عامل حرکات صفحه‌کلید و ماوس را تفسیر می‌کند و امکان استفاده از نرم‌افزارهایی مانند مرورگر اینترنت، آفیس و بازی‌های ویدیویی را فراهم می‌سازد.

برای نصب یک سیستم‌عامل در کامپیوتر به مناسب ترین هارد دیسک یا یک گزینه ذخیره‌سازی دیگر مانند SSD نیاز دارید. دستگاه ذخیره‌سازی، محیط لازم را برای نصب و اجرای سیستم‌عامل فراهم می‌کند. البته یک HDD برای نصب هر برنامه یا فایل دیگری در رایانه شما نیز مورد نیاز خواهد بود. هنگام بارگیری فایل‌ها در رایانه، آن‌ها به طور دائم در HDD ذخیره می‌شوند تا زمانی که حذف گردند.

رایانه‌های مدرن اغلب از SSD (درایو حالت جامد) به‌عنوان دستگاه ذخیره‌سازی اولیه استفاده می‌کنند. هارد دیسک‌ها در هنگام خواندن و نوشتن داده‌ها کندتر از SSD هستند، اما ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتری را نسبت به قیمت خود ارائه می‌دهند.

این روزها هاردهای داخلی می‌توانند به حداکثر ظرفیت 20 ترابایت برسند. از زمان ظهور SSD، درایوهای HDD به عنوان ذخیره‌سازی ثانویه رایانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما همچنان به عنوان یک گزینه ذخیره‌سازی کاملا قابل اعتماد هستند.

آیا همه کامپیوترها هارد دیسک دارند؟

هارد دیسک ها در کامپیوترهای اولیه وجود نداشتند، زیرا هنوز اختراع نشده یا خیلی گران بودند. با این حال، امروزه تقریبا همه رایانه‌ها دارای یک HDD یا یک دستگاه ذخیره‌سازی دیگر هستند که وظایف آن را بر عهده دارند. کامپیوترهای امروزی و مدرن اغلب فاقد HDD هستند. رایانه‌های خانگی و لپ تاپ‌ها معمولا از درایو حالت جامد (SDD) استفاده می‌کنند. ایستگاه‌های کاری هم که بدون دیسک ذخیره‌سازی هستند، اغلب از فضای ابری استفاده می‌کنند.

کامپیوتر بدون دیسک سخت فقط می‌تواند روشن شود و عملیات POST را انجام دهد. همچنین بسته به نحوه پیکربندی بایوس (BIOS)، سایر دستگاه‌های قابل بوت را هم برای فایل‌ها بررسی می‌کند. به عنوان مثال، اگر دستگاه USB در راه‌اندازی بایوس فعال شده باشد، می‌توانید از یک درایو فلش USB برای بوت رایانه بدون خرید هارد دیسک استفاده کنید.

اگرچه ممکن است یک دیسک سخت همچنان به عنوان حافظه اصلی رایانه‌ها مورد استفاده قرار گیرد، نصب آن به عنوان درایو ثانویه هم معمول است. به عنوان مثال، SSD اولیه ممکن است شامل سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای نصب شده باشد. یک هارد HDD ثانویه هم می‌تواند اسناد، دانلودها و فایل‌های صوتی یا تصویری را در خود جای دهد.

تفاوت هارد HDD و هارد SSD

به عبارت ساده، یک SSD از ذخیره‌سازی فلش استفاده می‌کند و هیچ قطعه متحرکی ندارد. درنتیجه، آن‌ها کوچک‌ هستند و فضای کمتری را در یک کیس کامپیوتر اشغال خواهند کرد. حتی در برخی موارد، مستقیما روی مادربرد نصب می‌شوند. حافظه SSD بسیار سریع‌تر از معادل HDD خود است.

فضای ذخیره‌سازی HDD از نوار مغناطیسی تشکیل شده است و قطعات مکانیکی دارد. آن‌ها از SSD بزرگ‌تر هستند و خواندن و نوشتن آن‌ها بسیار کندتر خواهد بود. بنابراین هنگام روشن کردن یا بوت رایانه خود متوجه می‌شوید که سرعت SSD بسیار بالاتر از حتی قوی ترین هارد دیسک موجود در بازار خواهد بود.

انواع هارد دیسک

انواع دیسک سخت به خاطر نحوه اتصال آن‌ها به رایانه از یکدیگر تفکیک می‌شوند. به طور کلی، درایوهای PATA، SATA، SCSI و NVMe وجود دارند. در این بخش از مقاله امارات کامپیوتر می‌خواهیم هر یک از انواع دیسک‌های سخت را تا حد امکان به شکل مختصر توضیح دهیم.

1. دیسک سخت PATA

رابط‌های PATA برای اولین بار توسط Compaq و Western Digital در سال 1986 به بازار معرفی شدند. آن‌ها می‌توانند تا 80 گیگابایت ظرفیت داشته باشند و اطلاعات را با سرعت 133 مگابایت بر ثانیه انتقال دهند.

این مدل به دلیل استفاده از یک رابط ATA موازی برای اتصال به رایانه، Parallel Advanced Technology Attachment نامیده شد. به غیر از PATA، آن‌ را درایو الکترونیک یکپارچه (IDE) و درایو الکترونیک مجتمع پیشرفته (EIDE) نیز می‌نامند.

رابط‌های PATA از قطعات متحرک مکانیکی ساخته شده‌اند و مبتنی بر فناوری سیگنال‌دهی موازی هستند. به این معنی که می‌توانند چندین بیت داده را به طور هم‌زمان منتقل کنند.

2. دیسک سخت SATA

در سالیان اخیر، بسیاری از رایانه‌های رومیزی و لپ تاپ‌ها از رابط SATA برخوردار شده‌اند. زیرا SATA از نظر اندازه، مصرف انرژی و حتی قیمت، جایگزین بهتری برای رابط‌های PATA محسوب می‌شود.

حالت اتصال SATA به کامپیوتر مانند PATA باقی می‌ماند، اما برای انتقال داده‌ها به جای فناوری سیگنال‌دهی موازی از فناوری سیگنال‌دهی سریالی استفاده می‌کند. این بدان معنی است که می‌تواند داده‌ها را به صورت یک بیت در یک زمان انتقال دهد.

مزیت قابل توجهی که رابط‌های SATA نسبت به رابط‌های PATA دارند، انتقال داده‌ها با سرعت 150 تا 300 مگابایت بر ثانیه است. علاوه بر این، آن‌ها کابل‌های نازک‌تری دارند و دارای محدودیت کابل یک متر هستند.

3. دیسک سخت SCSI

هارد دیسک SCSI به دلایل زیادی مانند قدرت عملیات شبانه‌روزی، سرعت، ذخیره‌سازی و چندین مورد دیگر نسبت به رابط‌های SATA و PATA ارتقا یافته است. هارد دیسک‌های SCSI برای اتصال خود از یک رابط سیستم کامپیوتری کوچک استفاده می‌کنند. این رابط استاندارد برای اتصال دستگاه‌های جانبی مانند چاپگر، اسکنر و غیره نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بهتر از همه، آن‌ها امکان اتصال دستگاه‌های جانبی مانند چاپگر، اسکنر و سایر هارد دیسک‌ها را می‌دهند. علاوه بر این، رابط SCSI داده‌ها را با سرعت 320 مگابایت بر ثانیه انتقال می‌دهد و می‌توان آن‌ها را به صورت داخلی یا خارجی به رایانه متصل کرد.

اتصالات از طریق SCSI در رایانه‌های شخصی اکنون به وسیله USB جایگزین شده است. این بدان معنی است که SCSI دیگر به عنوان سخت‌افزار کاربران عادی استفاده نمی‌شود.

4. دیسک سخت NVMe

رابط NVMe یک انقلاب در فناوری دیسک‌های سخت به شمار می‌رود. این رابط برای کارهای سخت و محاسباتی فشرده ساخته شده است. بنابراین نسبت به رابط‌های فوق‌الذکر یک ارتقا کامل محسوب می‌شود. به دلیل عملکرد و مقیاس‌پذیری بالا، آن را بیشتر در مراکز داده و کامپیوترهای جدیدتر خواهید یافت. در حال حاضر، اکثر SSD ها هم از رابط NVMe استفاده می‌کنند. مزایای فراوان آن نسبت به سایر رابط‌ها به شرح زیر است.

مصرف برق کمتر

چندین صف فرمان

کاهش تاخیر و سربار ورودی/خروجی

عملکرد بهتر

استفاده کامل از توان CPU

یکی از معایب رابط‌های NVMe این است که گران‌تر از سایر رابط‌ها هستند و موجب بالا رفتن قیمت هارد دیسک می‌شوند.

جمع‌بندی

امروزه حتی پرفروش ترین هارد دیسک ها هم چندان جدید نیستند و آن‌ها را در رایانه‌های قدیمی‌تر خواهید یافت. آن‌ها از یک قسمت متحرک تشکیل شده‌اند که در حین عملیات خواندن و نوشتن می‌چرخد، بنابراین معمولا صدا ایجاد می‌کنند. با اینکه سرعت کمتری نسبت به درایوهای SS دارند، اما گنجایش بالا و مقرون به صرفه بودن، کماکان باعث می‌شود انتخاب خوبی به شمار روند. در پایان، خواهشمندیم نظرات و سوالات خود را درباره قطعات سخت‌افزاری با امارات کامپیوتر در میان بگذارید.

سوالات متداول

هارد دیسک چه نوع حافظه‌ای است؟

هارد دیسک‌ها نوعی ذخیره‌سازی غیر فرار هستند که داده‌های ذخیره‌شده را حتی در هنگام خاموش بودن کامپیوتر نیز حفظ می‌کنند.

آیا هارد دیسک حافظه اصلی است؟

هارد دیسک در کامپیوترهای مدرن به عنوان استاندارد ذخیره‌سازی ثانویه محسوب می‌شود. امروزه بسیاری از رایانه‌ها دیسک‌های سخت را به عنوان ابزارهای ذخیره‌سازی ثانویه استفاده می‌کنند و درایوهای حالت جامد (SSD) را در اولویت قرار می‌دهند.

علت نامگذاری هارد دیسک چیست؟

عبارت هارد دیسک یا دیسک سخت به وجود دیسک‌های واقعی در داخل درایو اشاره دارد.

مهم‌ترین ویژگی هارد دیسک چیست؟

داده‌ها به صورت مغناطیسی روی هارد دیسک ذخیره می‌شوند، بنابراین حتی پس از قطع منبع تغذیه نیز روی درایو باقی می‌مانند.