تاپيك ويژه خرابي و تعميرات هاردديسك

[!ALIPOUR!]

مقایسه دیسک ونوار مغنا طیسی

در گذشته نوار مغناطیسی ودیسک مغناطیسی برای تمام کاربردهای ذخیره سازی ثانویه مورد استفاده قرار می گرفتند. دیسک برای دسترسی تصادفی و ذخیره سازی فایل هایی که برای دسترسی بیدرنگ مدنظر بودند جالب بود ونوار برای پردازش ترتیبی داده ها و ذخیره سازی طولانی مدت فایل هاایده آل بود . با گذشت زمان، این قواعد تغییر پیدا کرده و دیسک بیشتر استفاده شد.
دلیل اصلی که در دسترسیهای تصادفی، نوار مغنا طیسی به دیسک ترجیح داده می شود، این است که نوارها برای تک پردازش در نظر گرفته شده اند، در حالی که دیسک ها عموما چندین پردازش را سرویس میدهند.این بدین معنی است که در دسترسیها هد خواندن/نوشتن دیسک بایستی از محلی به محل دیگری جابه جا شده و حاصل، یک جستجوی پرهزینه است، در حالی که درایونوار چون برای تک پردازش در نظر گرفته شده است، چنین هزینه ای ندارد.
این مسائل سبب شد که به تدریج دیسک جایگزین نوار شود .این تغییرات در مورد دیسک وram نیز انجام گرفته ودر حال وقوع است . برای درک کامل این تغییرات جدید، نیاز است که با مفهوم بافر کردن در حافظه ram آشنا شویم. به طور خلاصه کارآیی بستگی به بزرگی فایلی دارد که در هر بار میتوانیم منتقل کنیم. هر چه فضایram بیشتری برای بافرهای ورودی/خروجی قابل دسترس باشد، تعداد جستجو های مورد نیاز کاهش می یابد. بیشتر سیستم های که اکنون وجود دارد وحتی سیستم های کوچک دارای ram کافی برای کاهش دسترسیهای مورد نیاز برای پردازش فایل های بیشتر هستند . این تغییرات سبب کاهش قیمت دیسک ها شده و در نتیجه آنها را برای پردازش ترتیبی که در گذشته از نوارها استفاده می شد مورد استفاده قرار می دهند.
این بدین معنی نیست که از نوار ها نبایستی برای پردازش ترتیبی استفاده کرد. اگر فایلی روی نوار نگهداری شود و درایوهای کافی برای استفاده از آنها در پردازش ترتیبی فایل وجود داشته باشد، ممکن کاراتر باشد.
اگر چه امروزه از دیسک برای پردازش ترتیبی استفاده می شود ولی نوار هنوز هم به عنوان رسانه ای برای ذخیره سازی آرشیوی طولانی مدت، مهم می باشد که البته این مورد هم با عمومیت یافتن cdها از بین رفته است. نوار هنوز هم از دیسک ارزانتر است و نگهداری فایل های بزرگ روی آن ساده وسریعتر است.

[!ALIPOUR!]

تعريف Hard Disk

در بسياري از كاربردها ، هارد ديسك به عنوان مهمترين و مرموزترين قطعة يك سيستم كامپيوتري به حساب مي آيد . امروزه با پيشرفت هارد ديسكها ، عليرغم افزايش چشمگير ظرفيت آنها ، حجم و وزن آنها كاهش يافته ، به طوريكه امروزه در بازار ، هاردهاي كمتر از GB20 ، به سختي پيدا مي شود و هاردهاي GB40 و GB 80 از رايجترين هاردها براي PC هاي خانگي محسوب مي شوند . از جنبه اي در واقع هارد ديسك يك المان ( عنصر ) غير قابل نفوذ است كه براي ذخيرة اطلاعات به صورت دائم و ثابت ( Non volation ) به كار برده مي شود .

يعني اينكه حتي با قطع جريان برق نيز ، اطلاعات پاك نمي شوند و قابل بازيابي هستند . ( بر خلاف Ramكه حافظه اي فرّار و موقت به شمار مي رود ) .

يك هارد ديسك استاندارد ، شامل صفحة دايره اي شكل و سخت از جنس شيشه يا آلومينيوم مي باشد . برخلاف فلاپي ديسكها و يا نوارهاي تيپ Tape Diskاين صفحات قابليت انعطاف و خم شدن را ندارند . و از اين رو به آنها هارد ديسك گفته مي شود . در اغلب هاردها اين صفحات قابل تعويض نيستند و به همين دليل به آنها ديسكهاي ثابت ( Fixed ) نيز گفته مي شود

[!ALIPOUR!]

ساختار عمليات هارد ديسك

ساختار اصلي و فيزيكي يك هارد ديسك ، از ديسكهاي چرخان به همراه هدهايي كه در بالاي آنها حركت ميكنند، تشكيل شده است . ( سوزنهاي خواندن و نوشتن كه در حقيقت بر روي بالشتكي از هوا شناور بوده و نوك آنها در فاصله اي بسيار نزديك بر فراز صفحات هارد قرار داشته و در حقيقت با روشن و عملياتي شده هارد ديسك ،‌ بر فراز صفحات در حال پرواز هستند تا به محض نياز ، در نقطه مورد نظر در سطح مذكور فرود بيايند ) .

هدها براي مديريت ذخيره و بازيابي اطلاعات ، ديسكها را به قسمتهايي به نام ترك ( Track ) و سكتور ( Sector)

تقسيم مي كنند . ( هر ترك به تعدادي سكتور تقسيم مي شود ) . در واقع اگر روي هر يك از ديسكهاي هارد ، مجموعه اي از دواير متحدالمركز را در نظر بگيريد ، به هر يك از آنها يك ترك ( Track ) گفته مي شود كه اطلاعات در فاصله بين تركها و در قالب سكتورها ذخيره مي شوند . به عبارت ديگر ، هر ترك به قسمتهاي مساوي كه به هر يك از آنها سكتور گفته مي شود ، تقسيم مي گردد .

[!ALIPOUR!]

همچنين به مجموعه سكتورهايي كه اطلاعات مربوط به يك فايل واحد را در خود جاي مي دهند ، يك كلاستر گفته مي شود . اندازه هر سكتور به طور معمول برابر با 517 بايت مي باشد كه 512 بايت آن براي ديتا و 5 بايت ديگر ، براي اطلاعات كنترلي در نظر گرفته شده است . مثلاً در يك فلاپي ديسك كه شامل 80 ترك ( از 0 تا 79 ) مي باشد ، هر ترك به 18 سكتور ( از 1 تا 18) تقسيم شده است . ( توجه شود كه شماره گذاري سكتورها برخلاف تركها و سيلندرها از 1 آغاز مي شود . ) ولي در يك هارد معمولي ، تعداد تركها به بالاي 38000 ترك در اينج TPI مي رسد و در هر ترك حداقل 900 سكتور نيز وجود دارد . اينكه چگونه مي شود اين حجم بالا از اطلاعات را ايجاد كرد ، مربوط به بحث چگالي مغناطيسي مي شود كه در ادامه به آن خواهيم پرداخت . علاوه بر مفهوم ترك و سكتور ، يك اصطلاح ديگر به نام سيلندر نيز وجود دارد كه در ابتدا بايد با معناي آن آشنا شد . در يك هارد كه از چندين ديسك تشكيل شده ، به تركهاي هم شماره ديسكها ، يك سيلندر Cylinder ) ) گفته مي شود . سيلندر شمارة صفر ، سيلندر شمارة يك و … ( سيلندر شماره يك يعني استوانه اي فرضي كه بوسيله تركهاي شمارة 1 صفحات يك هارد ، ايجاد شده است ) .

[!ALIPOUR!]

همانطور كه اشاره شد ، معمولاً هر هارد از چندين ديسك تشكيل شده است كه به آنها صفحه ( Platter ) گفته مي شود . اين صفحات روي همديگر قرار گرفته و همزمان توسط يك موتور به نام « اسپيندل » ( Spindle ) مي چرخند . در اين ميان اطلاعات نيز در دو روي اين ديسكها يا صفحات ذخيره مي شوند . بسته به نوع هارد ، هر هارد ديسك مي تواند 2 يا 3 صفحه يا بيشتر داشته باشد كه براي خواندن و نوشتن به ترتيب به 4 يا 6 و يا تعداد بيشتري هد مورد نياز است

[!ALIPOUR!]

همانطور كه گفتيم هر صفحه مجهز به يك جفت هد مي باشد ( براي خواندن / نوشتن دو طرف صفحه ) . اين هدها همگي بر روي بازويي نصب شده اند كه وظيفه حركت و حمل هدها را بر عهده دارند . هدها به صورت شعاعي بر روي ديسك ، بر اساس تكنولوژي بكار رفته ، به طور همزمان توسط يك موتور پله اي ، به نام Stepper Motor و يا حلقه صوتي ( Voice Coil ) ، حركت داده مي شوند . اكثر صفحات هارد ديسكهاي اوليه ، با سرعت 3600 دور در دقيقه r pm مي چرخيدند . يعني 10 برابر سريعتر از فلاپي ديسكهاي با چگالي مضاعف . اما در حال حاضر با پيشرفت فناوري ، سرعت بسيار افزايش يافته و سرعت دسترسي به اطلاعات و ساير عمليات را بسيار بهبود بخشيده است . بگونه اي كه اكنون ديسكها با سرعت بسيار بيشتري مي چرخند . در واقع درايوهاي جديد با سرعت 4200 ، 5400 ، 7200 و برخي 10000 و حتي در موارد خاص ، 15000 دور در دقيقه مي چرخند . در چنين سرعتهايي ، با توجه به نوع عملياتي كه هارد بر عهده دارد ، و مي بايست بسيار بسيار دقيق و به همان اندازه سريع باشد ، وظيفه شاق و عملكرد فوق العاده اي را از خود به نمايش مي گذارد كه اگر اين مراحل جزء به جزء بررسي شود ، حقيقتاً حيرت آور است .

[!ALIPOUR!]

امروزه به هارد ديسكهاي 5400 دور به اصطلاح « دور پايين » گفته مي شود كه از نمونه هاي مشابه خود قيمت كمتري دارد و هارد ديسكهاي 7200 دور ، به اصطلاح « دور بالا » محسوب مي شوند كه قيمت بالاتري دارند . ضمن اينكه امروزه اكثر هارد ديسكهاي با ظرفيتهاي بيش از 60 و 80 گيگا بايت ، عملاً همگي دور بالا بوده و نمونه هاي بالاتر از 7200 دور هم ( مثل 10000 دور ) طبيعتاً به علت سرعت و فناوري برتر بكار رفته در آنها ، از قيمت و كيفيت بالاتري برخوردارند .

[!ALIPOUR!]

در واقع سرعتهاي چرخش به همراه مكانيزم سريع قرار دادن هد در محل مناسب و افزايش تعداد سكتورها در يك ترك ، سبب افزايش سرعت خواندن و نوشتن يك هارد نسبت به هارد ديگر مي شود . در كار عادي اغلب هارد درايوها ، هدها نبايد با صفحات در تماس باشند و در اكثر مواقع وقتي كار هدها در درايو به پايان مي رسد و صفحات از چرخش باز مي ايستند ( مثلاً كامپيوتر خاموش مي شود ) ، هدها روي صفحه ها قرار مي گيرند . ضمن اينكه همانطور كه تأكيد شد ، هنگامي كه درايو شروع به كار مي كند ، تودة بسيار نازكي از هوا بين هد و صفحه قرار مي گيرد تا فاصله اي را در بين آنها ايجاد كند و در واقع هد بر روي بالشتكي از هوا حركت مي كند . ( توجه داشته باشيد كه با روشن شدن كامپيوتر يا اتصال برق هارد ، موتور اسپيندل هارد شروع به چرخش كرده و با افزايش سرعت آن ، فاصلة هد از صفحات نيز بيشتر مي شود ، تا زمانيكه موتور به سرعت استاندارد برسد و هدها در فاصله مناسب از صفحات قرار بگيرند ).

توجه داشته باشيد ، هر گونه ذرات گرد و غبار بر روي صفحات ( حتي مقداري فوق العاده اندك ) ، مي تواند مانع تشكيل اين بالشتك هوا شود كه در آن صورت ممكن است ، هد با سطح صفحه تماس پيدا كند و به خصوص زماني كه صفحات با سرعت بالا در حال چرخش هستند ، اين مسأله بسيار خطرناك خواهد بود ، زيرا سبب ايجاد سكتور خراب و به اصطلاح رايج و معمول ، ( Bad Sector ) خواهد شد . براي به حداقل رساندن اينگونه خرابي ها ، سطح صفحات را با روغني خاص پوشانده اند و همچنين در محفظه پلمپ شدة هارد ديسك ( HAD ) ، از فيلترهاي خاصي براي جذب اين ذرات گرد و غبار استفاده مي شود

[!ALIPOUR!]

فراموش نكنيد كه هارد ديسكها در شرايطي بسيار استرليزه و صرفاً توسط روباتها و بدون كوچكترين دخالت دست انسان توليد و ساخته مي شوند و ضمناً در محفظه هايي عمليات توليد نهايي اين قطعه صورت مي گيرد كه شرايطي نزديك به خلاء دارد ، ضمن اينكه بسياري از متخصصين اين رشته معتقدند بهترين و مطلوبترين شرايط آرماني و ايده آل ، براي توليد و ساخت يك هارد ديسك ، انجام عمليات ساخت و توليد اين قطعه در خارج از مدار زمين و در ايستگاه ها و ماهواره هاي فضايي مي باشد ، كه در اين صورت كاملترين و بي نقص ترين نمونه ممكن توليد خواهد شد !!

[!ALIPOUR!]

حالا قبل از اينكه وارد بحث ذخيره و بازيابي اطلاعات در هاردها شويم . لازم است اشاره كوچكي به جنس و مواد تشكيل دهنده صفحات هارد ديسك داشته باشيم . در PCهاي امروزي ، قطر صفحات هارد برابر 5/3 اينچ مي باشد ( البته نوع 5/2 اينچي آن نيز وجود دارد كه در L a ptop ها به كار برده مي شود ) كه جنس اين صفحات از آلياژ آلومينيوم ، منيزيم بوده و يا تركيبي از شيشه و سراميك .

البته صفحاتي كه از جنس شيشه باشند ، به علت محكم تر بودن و استحكام و مقاومت بيشتر در برابر انقباض و انبساط گرمايي ، نسبت به نوع آلومينيوم ، منيزيم برتري دارند و از كيفيت و قيمت بالاتري برخوردارند . اما به هر حال ، صفحه از هر جنسي كه باشد ، بايد سطح آن با يك لايه نازك مغناطيسي قوي پوشيده شود تا اطلاعات مغناطيسي ذخيره گردند ، كه در اين رابطه ، دو نوع رسانه مغناطيسي معروف كه در صفحات هارد استفاده مي شوند ، عبارتند از :

- رسانة اكسيد ( Oxide Medium )

- رسانة فيلم نازك ( Thin – film medium )