آموزش تعمیرات هارد دیسک و ریکاوری هارد برتر
12/13/2015

آشنائی با هارددیسک

آشنائی با هارد دیسک

جهت اطلاع از دوره آموزش تعمیرات هارد دیسک به بخش آن مراجعه نمایید

 اجزای تشکیل دهنده هارد دیسک و انواع هارد دیسک ها:

آشنائی با هارددیسک
اجزای تشکیل دهنده ی هارد دیسک:

یک هارد درایو شامل هارد دیسک و مدار کنترل کننده ی خواندن و رایت کردن است. هارد دیسک  جزو طبقه بندی دستگاه های مکانیکی محسوب میشه و هر یک از قطعات HDD دارای بخش هایی هستند که از نظر مکانیکی، دقت بسیار بالایی دارند. مدار کنترل خواندن و رایت کردن از گروهی از مدارهای  پیچیده ایی ساخته شدن که مسئول نوسانات و فرکانس های ایجاد شده در حین تبادل انواع سیگنال ها بین هارد دیسک و CPU و همچنین مسئول تقویت کردن این نوسانات و فرکانس ها هستن.

هارد دیسک:

هارد دیسک : هسته ی یک هارد درایو است که از پلاتر ها، موتور چرخنده، Head های خواندن و رایت کردن مغناطیسی، موتور مغناطیسی و … تشکیل شده.

پلاتر ها : پلاتر های یه هارد دیسک از یک یا چند تا دیسک صفحه تخت دایره ای تشکیل شده که اطلاعات ثبت شده رو تو خودش نگه میداره. سطح این دیسک ها  که روی هم قرار گرفته اند خیلی خیلی صاف  و با لایه ی نازکی از فلز مغناطیسی پوشیده شده اند. (این دیسک ها بوسیله ی واشر از هم جدا شده اند.)

اگه بخوایم از نظر فیزیکی به پلاتر ها بپردازیم، پلاتر ها به سطح مغناطیسی، Track،  سیلندر و Sector تقسیم میشه:
سطح مغناطیسی : منظور از سطح مغناطیسی، همون دو طرف دیسک، یا همون سطح بالایی و پایینی دیسک است. سطح بالایی دیسک اول رو بهش میگن پهلوی 0، و سطح پایینش رو میگن پهلوی 1، سصح بالایی دیسک دوم رو میگن پهلوی 2 و سطح پایینیش رو میگن پهلوی 3 و به همین ترتیب ادامه داره…
Head های مغناطیسی خواندن/ رایت کردن : از اونجایی که هر یک از این Head ها، دو سطح متناظر دارن، میتونیم این سطح ها رو مثل مورد قبلی نام گذاری کنیم: Head 0، Head 1،  Head 2 و …

 

آشنائی با هارددیسک

Track: Track ها دایره های متمرکز باریکی هستند که موقع قالب بندی دیسک ها بوجود میان (اگه یه سی دی خام رو با یه سی دی رایت شده مقایسه کنین میبینین که خط های دایره ای شکلی روی سی دی رایت شده هست و با چشم میتونین مرز بین اطلاعان رایت شده و بخشی که هنوز دست نخورده رو ببینین، به هر یک از این خط ها یا دایره های متمرکز میگن Track. بیرونی ترین Track 0 ، Track و Track هایی که رو به روی سطح مغناطیسی قرار گرفتن رو به ترتیب Track 2، Track 1 و … نامیده میشن. و Track ایی که در مرکزی ترین بخش قرار گرفته Land Zone نام داره و دیتا و اطلاعات هیچ وقت داخل این بخش ثبت نمیشه. Landing Zone بخشیه که Head مغناطیسی، از همینجا شروع به کار میکنه و وقتی که کارش تموم میشه تو همین بخش قرار میگیره.

آشنائی با هارددیسک

 

سیلندر : Track هایی که روی همه ی دیسک ها موجود و دارای شعاع یا قطر یکسانی هستند رو میگن سیلندر. سیلندر ها میتونن برای محاسبه ظرفیت هم مورد استفاده قرار بگیرن.
سکتور : پلاتر ها رو به طور مساوی شعاع بندی میکنن و بخش بین دو شعاع رو بهش میگن سکتور. سکتور مهمترین بخش ذخیره اطلاعاته. پس با این حساب، تعداد سکتور ها تو هر Track ای، مساویه. ابتدای هر سکتور ای، ID مخصوص خودشو داره. سکتور ها از طریق gap ها، از هم جدا میشن و سیستم عامل براحتی میتونه این gap ها رو شناسایی کنه.
کلاستر : دو یا چند تا سکتور که کنار هم هستن رو بهش میگن کلاستر.

Inter-sector gap یا شکاف های بین سکتوری : شکاف های وارد شده تو سکتور هاست که به مدار کنترل دیسک این توانایی رو میده تا مرز بین دو سکتور متوالی رو تشخیص بده.
Inter-track gap یا شکاف های بین ترک ها : مثل مورد قبل، به مدار کنترل کننده دیسک این توانایی رو میده تا مرز بین دو track متوالی رو تشخیص بده.

آشنائی با هارددیسک

موتور چرخان : برای اینکه دیسک شروع به حرکت و چرخیدن کنه، به موتور گردان نیاز داریم تا دیسک رو با سرعت بالا بچرخونه. سرعت چرخیدن این موتور در هارد دیسک های پر طرفدار چیزی حدود 5400 تا 7200 دور در دقیقه و 10000 دور دقیقه برای موتور های با سرعت بسیار بالاست. سرعت چرخش هارد دیسک هایی که برای سرور ها و بعضی از پردازنده های گرافیکی استفاده میشه چیزی حدود 15000 تا 20000 دور در دقیقه و یا حتی بیشتر است.
Head مغناطیسی خواندن/ رایت کردن : Head مغناطیسی خواندن/ رایت کردن مسئول تغییر دادن صفحه مغناطیسی پلاتر ها و ایجاد جریان الکتریکی هنگام خواندن و رایت کردن دیتاست.
موتور محرک : برای به حرکت درآوردن Head مغناطیسی بکار میره. موتور محرک و Head مغناطیسی بوسیله بازوی محرک به هم دیگه وصل شدن.

 

آشنائی با هارددیسک

مدار کنترل خواندن/ رایت کردن
مدار کنترل خواندن/ رایت کردن که بهش مدار تقویت کننده اولیه هم میگن. این مدار دو کار اصلی داره:
اول: این مدار برای تبدیل کد های binary به سیگنال های آنالوگ استفاده میشه. وقتی که دیتا ها باید رایت شن، این کد های binary هستند که دیتا های منتقل شده از سیستم پردازش مرکزی به Head های مغناطیسی رو نشون میدن. این مدار باید توسط همین کد های binary منتقل شه. بعد از اون میتونه کدهای binary را به سیگنال های آنالوگ تبدیل کنه که با این کار می تونه حجم فعلی را تغییر و سیگنال های آنالوگ رو به سر مغناطیسی انتقال بده.

دوم: دومین کار این مدار اینه که کد های binary رو به سیگنال های آنالوگ تبدیل و اونا رو تقویت کنه. موقع خواندن اطلاعات و دیتا ها، چیزی که Head های مغناطیسی دریافت میکنن، همون جریان تولید شده از میدان مغناطیسی است. وقتی که جریان به سیستم پردازش مرکزی منتقل میشه، باید از مدار تقویت کننده اولیه عبور کنه. اون موقع است که این مدار، جریانی که سیگنال آنالوگ رو نشون میده رو به سیستم پردازش مرکزی که کد های binary رو تشخیص میده، تبدیل و سیگنال های ضعیف رو تقویت میکنه.

Headهای HDD:
Head ها، حساس ترین بخش هارد دیسک ها هستند. تمامی نکات مثبت هارد دیسک های مدرن، مثل سرعت خواندن/ رایت کردن، به علت وجود همین Head هاست. با این حال اگه مشکلی در عملکرد این هارد دیسک ها بوجود بیاد، دلیلش خراب شدن این Head هاست.
حرکت Head های HDD بصورت الکترونیکی کنترل میشن. موقعیت قرار گرفتن بسیار دقیق این Head ها روی پلاتر ها، که معمولا 5400 یا 7200 دور در دقیقه می چرخند از نظر مکانیکی کار خیلی ساده ای نیست. از این رو، تولید Head های HDD و عملکردشون به عنوان بهترین مثال از ادغام موفقیت آمیز راه کار های مهندسی مکانیک با علم الکترونیک است.

قسمت Head هارد دیسک:

Head، از دو بخش کاملا جدا تشکیل شده:
HSA یا Head Stack Assembly
و HGA یا Head Gimbal Assembly
این بخش ها معمولا طی فرایند های مختلف و یا حتی در کارخانه های مختلفی ساخته میشن.

 

آشنائی با هارددیسک

 

مجموعه ی HSA از قطعات زیر تشکیل شده :
بازوی محرک ( که حول یه محور ثابت میچرخه )، bearing یا بلبرینگ، voice coil و قطعات الکترونیکی آن.
بازوی محرک معمولا از آلیاژهای آلومینیوم، و به ندرت از فولاد ضد زنگ یا از آلیاژهای تیتانیوم ساخته میشن. اما آلیاژهای آلومینیوم بخاطر خاصیت پارامغناطیسی و مشخصات فیزیکی بسیار خوب، قدرت و مقاومت و البته وزن مخصوص کمی که دارن، گزینه ی مناسبی برای ساخت این بازوهای محرک هستند. به این ترتیب، بازوی محرک، ماهیت خیلی قوی که براحتی جابجا میشه.

HGAکه به انتهای بازوی محرک وصل شده از صفحات آهنی بسیار نازکی (0.1 mm) ساخته شده که روی slider اسلایدر ها لحیم کاری شده اند. اسلایدر ها مهمترین قسمت مجموعه Head هستند که وظیفه خواندن و رایت کردن را به عهده دارن.

حجم HGA خیلی ناچیزه، که میتونه روی air bearing یا سطح اتکا که بالا یا پایین پلاتر ها قرار داره، موقع عملیات خواندن یا رایت کردن، میتونه شناور بمونه. Air bearing یا سطح اتکا، لایه ی نازکی از هواست که در اثر چرخش های خیلی سریع و زیادی که پلاتر ها انجام میدن، بوجود میاد.

ارتفاعی که HGA های هارد دیسک های مدرن در بالا یا پایین پلاتر ها شناور هستند، بستگی به مدل هارد دیسک داره، اما تقریبا چیزی حدود 70 نانومتر است. یه اشاره ای هم بکنیم به تمایل و علاقه مند بودن سازنده ها و مصرف کننده ها برای توسعه و پیشرفت HDD ها و مهمتر از همه اینکه سعی بر کوچکتر کردن ابعاد HDD ها روز به روز داره بیشتر میشه.

Slider ها از مکعب های خیلی کوچیک و کم حجم که از جنس هیدروکسید آهن است، ساخته شده که توسط این مکعب ها، سیگنال های الکتریکی به داده های مغناطیسی تبدیل میشه و یا برعکس، داده های مغناطیسی به داده های الکتریکی تبدیل میشه. سطح Slider به صورت ایرودینامیکی طراحی شده تا بشه از ویژگی های Air bearing به بهترین روش استفاده کرد. شکل و شمایل سطح Slider به عنوان pattern یا الگو شناخته میشن و این الگو ها از مدلی به مدل دیگه متفاوت هستند.

آشنائی با هارددیسک

 

HDD head slider : ( سمت چپ) سالم – (سمت راست) آسیب دیده

یکی از اعتقادات اشتباهی که در موردعملکرد HDD وجود داره، تئوری دیجیتالی بودن کامل این دستگاه هاست که فقط بوسیله ی کد های binary به کار ها و دستورات، عمل میکنه اما در حقیقت ثبت کننده مغناطیسی ای که روی پلاتر ها وجود داره، سیگنال دیجیتالی نیست. قطعات الکترونیکی Head از تقویت کننده amplifier و تبدیل کننده A-D converter تشکیل شده. هر وقت که سیگنال های آنالوگ از داخل این بخش ها عبور کنه، اون موقع است که میتونیم درباره ی دیجیتالی بودن HDD ها و سیگنال های دیجیتال صحبت کنیم

 

آشنائی با هارددیسک

سیگنال های آنالوگ: (سمت چپ) سالم – (سمت راست) آسیب دیده

حالا بیاین مدل های هارد دیسک رو کمی بررسی کنیم:
اساسا چهار نوع هارد دیسک داریم: هارد دیسک IDE، هارد دیسک کانال فیبری، هارد دیسک SATA و هارد دیسک SCSI.

 هارد دیسک IDE :

IDE مخفف Integrated Drive Electronics به معنی الکترونیک های جمع شده ی درایو است و در اصل اشاره داره به هارد دیسک ایی که کنترل کننده هارد درایو و پلاتر ها رو با هم دیگه ترکیب کرده. این روش تعداد کابل و طول رابط کاربری رو کاهش میده و همچنین اطمینان از انتقال داده ها افزایش پیدا میکنه؛ از طرفی هم ساخت هارد دیسک ها راحت تر میشه. نصب هارد دیسک خیلی راحت است. هارد دیسک های IDE از وقتی که ساخته شدن، تا به الان پیشرفت زیادی داشتن. قیمت پایین و سازگاری قوی که داره، اونو غیر قابل تعویض با سایر هارد دیسک ها کرده.

 هارد دیسک کانال فیبری : کانال فیبری از اولش برای سیستم شبکه ای طراحی شده. با این حال، با نیاز روز افزون سیستم ذخیره سازی به سرعت، این هارد دیسک کانال فیبری، کارش رو به آرومی انجام میده. البته هارد دیسک کانال فیبری، برای بهتر شدن و افزایش سرعت و همینطور برای افزایش انعطاف پذیری سیستم ذخیره سازی هارد دیسک توسعه داده شدن. با توسعه ی این نوع از هارد دیسک ها، به نظر میرسه که سرعت ارتباطی بین چندتا هارد دیسک هم بهتر شده. ویژگی اصلی هارد دیسک کانال فیبری، قابل جابجایی بودن، پهنای باند با سرعت بالا، ارتباط از راه دور و تعداد زیاد دستگاه های متصل به آن است. هارد دیسک کانال فیبری برای محیط هایی که چندتا هارد دیسک دارن، مثل سرور ها طراحی شده و میتونه برای رنج بالای انتقال اطلاعات، رضایت بخش باشه.

هارد دیسک SATA :
هارد دیسک SATA از رابط کاری SATA استفاده میکنه و اسم دیگش هارد دیسک Serial Interface است. هارد دیسک های SATA راه اصلی پیشرفت آینده ی کامپیوتر ها هستند. هارد دیسک Serial ATA از Serial Connection Mode استفاده میکنه و Serial ATA دیتا رو تو حالت Serial Mode انتقال میده و هر بار هم فقط 1 بیت از دیتا رو انتقال میده که میتونه تعداد پین های محیط کاربری SATA  رو کاهش بده و همچنین میتونه تعداد کابل های ارتباطی رو هم کم تر کنه. بنابراین نیاز ها هم کمتر و بهره وری بیشتر خواهد شد. این دیسک ها توانایی خیلی قوی ایی تو زمینه ی اصلاح و بر طرف کردن خطا ها دارن. به محض اینکه خطایی پیدا بشه، هارد دیسک این اخطار رو اصلاح و بر طرف میکنه  و در نتیجه امنیت انتقال اطلاعات رو به شکل قوی ایی میبره بالا. SATA های جدید، از differential-signal- amplified- system استفاده میکنن و این سیستم میتونه صدا هایی که از یه سیگنال معمولی شنیده میشه رو فیلتر کنه و جلوی شنیده شدن صدا رو بگیره. علاوه بر این Serial interface دارای مزایایی هم هست که میشه به ساختار ساده و ساپورت کردنش از hot-plugging اشاره کرد.

 هارد دیسک SCSI :
هارد دیسک های SCSI به کاربری سیستم کامپیوترهای کوچیک اشاره داره. نوع کاربری SCSI با کاربری IDE کاملا متفاوته. کاربری IDE، یه کاربری استاندارد برای کامپیوتر است در حالیکه SCSI اینطور نیست و از کاربری 50 پین استفاده میکنه و شکل ظاهری این کاربری شبیه بقیه ی هارد دیسک هاست. از اونجایی که هارد دیسک SCSI عملکردهای خیلی خوبی مثل پایداری بالا، طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی، انجام دادن چندتایی کارها، پهنای باند بزرگ، درصد کم اشغال CPU، hot-plugging و مزایای خوب دیگه ای که داره، به همین خاطر به طور گسترده ای برای سرور ها استفاده میشه. اما بخاطر قیمت بالایی که داره محبوب شدنش مثل IDE رو یکم سخت کرده، از اینرو SCSI، به طور عمده تو سرور های درجه بالا و آخرین مدل و همینطور ایستگاه های کاری استفاده میشه.

پاسخی را بگذارید

گفتگو زنده

)
    is typing...

    ما الان آنلاین نیستیم. متن پیام خود را از طریق فرم زیر برای ما ارسال کنید

    ارسال پیام لغو