تکنولوژی های hdd

[Mohsensaki]

سلام خدمت شما دوستان عزیز

من یه مقاله میخوام در باره ی تکنولوژی های hdd اگه منبعی میشناسید بهم بگید تا ازش استفاده کنم.

[ØÑтRдŁ§]

IBM یک هارد دیسک داخلی داشت ، بهر حال این شروعی بود برای خرید مستقل دیسک خام و نصب مستقیم آن درون سیستم .
سازندگان هارد دیسک شروع به بازار یابی به آخرین مصرف کننده مانند OEM ها شدند و بلاخره در نیمه سالهای 1990 هارد دیسک روی قفسه های فروشگاه های خرده فروشی قابل دسترسی بود .

هنگامی که دیسکهای بیرونی یکی از انتخابهای در کامپیوترهای شخصی شدند ، هارد دیسکهای بیرونی برای مدتی در کامپیوترهای اپل و دیگر مارکها محبوبیت زیادی داشتند. هر کامپیتر مکینتاشی که مابین سالهای 1986 و 1998 ساخته شد یک پورت اسکاری در پشت داشت ، که اتصال بیرونی را توسعه می داد .
دیسکهای اسکاری بیرونی نزد میکروکامپیوترهای قدیمی نظیر سریهای اپل 2 همچنان محبوب بودند ، و همچنان با وسعت زیاد در سرورها مورد استفاد قرار می گرفت ، عادتی که هنوز هم محبوبیت دارد . ظهور دیسکهای بیرونی با سرعت بالا مانند USB و Fire Wire ، دیسکهای بیرونی نزد مصرف کنندگان محبوبیتی دوباره پیدا کرد ، مخصوصاً مصرف کنندگانی که حجم بالای جابجایی اطلاعات در یک محل یا چند محل داشتند ، و بیشتر سازندگان هارد هم اکنون دیسکهای خود را در نوع بیرونی نیز ارائه می کنند .
در سال ۲۰۰۵ اولین تلفن های همراه ِ دارای هارد دیسک توسط شرکت های نوکیا و سامسونگ ارائه شد. ایجاد نیاز به حافظه های بزرگ ، قابل اعتماد و مستقل ، منجر به تولید ساختارهایی همچون RAID ،سخت افزار هایی همچون NASحافظه های متصل به شبکه و سیستم هایی همچون SAN شبکه های ذخیره اطلاعات شد تا بتوان بطور موثر به حجم بالایی از اطلاعات دسترسی پیدا کرد.
با گذشت زمان، ظرفیت هارد دیسک ها رشد نمایی داشته است.
در کامپوتر های شخصی ابتدایی یک درایو با ظرفیت ۲۰ مگابایت بزرگ به نظر می رسید.
در نیمه دوم دهه ۹۰ ،هارد درایو هایی با ظرفیت یک گیگابایت و حتی بزرگتر به بازار آمد.



از سال ۲۰۰۶ کوچکترین هارد دیسکی که برای کامپیوتر های خانگی تولید می شود ظرفیتی برابر ۴۰ گیگابایت دارد. اکنون بیشترین ظرفیت در درایو های داخلی ۰/۷۵ ترابایت(۷۵۰ گیگابایت( و در درایو های خارجی با استفاده ازچند درایو داخلی از یک ترابایت نیز فراتر میرود.
• این درایو های داخلی ظرفیت ذخیره سازی خود را با استفاده از شیوه ضبط ستونی افزایش داده اند.
به طور کلی با توجه به رشد چشمگیر تکنولوژی ساخت هارد دیسک ، ظرفیت آنان درفواصل زمانی بین دوازده تا هیجده ماه ، دو برابر می شود . بدین ترتیب ،عملآ کامپیوترهای شخصی بسمت ماشین های چند رسانه ای حرکت نموده که می توان حجم بالائی از اطلاعات شامل صوت ، تصویر و گرافیک را بر روی آنان ذخیره نمود.


ویژگی ها ی مهم هارد دیسک:

• ظرفیت
• سرعت دورانی
• اینترفیس
• حافظه موقت ( Buffer )
• اندازه فیزیکی

ظرفیت :
تولید کنندگان هارد درایو معمولا ظرفیت درایو را با استفاده از پیشوندهای SI مشخص می کنند. پیشوند های گیگا و مگا از این دسته اند.
تاریخچه این نام گذاری به زمانی بر میگردد که ظرفیت ذخیره سازی از مرز ملیون بایت فراتر رفت . یعنی بسیار قبل تر از پیشوند های استاندارد باینری ( حتی قبل از اینکه پیشوند های SI درسال ۱۹۶۰ ایجاد شوند.(

IEC(International Electrotechnical Commission ) در سال ۱۹۹۹ ، پیشوند های باینری را استاندارد کرد. بعد از آن بسیاری از دست اندر کاران تولید کامپیوتر و نیمه رساناها عبارت کیلو بایت را برای ۱۰۲۴ بایت پذیرفتند. دلیل پذیرش عبارت مذکور این بود که عدد ۱۰۲۴ به اندازه کافی به پیشوند کیلو(۱۰۰۰) نزدیک بود.
بعضی مواقع این استاندارد غیر SI یک توصیف کننده نیز به همراه خود داشت ، مثلا: Byte ۱ KB = ۱۰۲۴
اما این توصیف کننده ، به خصوص در بین بازاریان کم کم حذف شد. این روند به تدریج تبدیل به عادت شد و به دنبال آن پیشوندهای مگا ، گیگا ، ترا و حتی پتا نیز مورد استفاده قرار گرفتند.

سیستم های عامل و نرم افزارهای کاربردی آنها ( به ویژه سیستم عامل های گرافیکی مثل مایکروسافت ویندوز اغلب ظرفیت را با پیشوند های باینری بیان می کردند و همین امر باعث شد تا بین ظرفیت اعلام شده از طرف تولید کنندگان و ظرفیت گزارش شده توسط سیستم های عامل اختلاف ایجاد شود.
این اختلاف مخصوصا در مورد هارد درایو های با ظرفیت چندین گیگابایت بیشتر به چشم می آمد. کاربران اغلب متوجه می شدند که ظرفیت گزارش شده توسط سیستم عامل بسیار کمتر از ظرفیت اعلام شده توسط تولید کننده است. به عنوان مثال مایکروسافت ویندوز ۲۰۰۰ ، ظرفیت درایو را درسیستم دسیمال (ده دهی) با ۱۲ رقم و در سیستم باینری با ۳ رقم بیان میکرد. بنابراین ، هارد درایوی که ظرفیت آن توسط تولید کننده ۳۰ گیگابایت اعلام شده بود، توسط ویندوز، ۲۸ گیگابایت گزارش می شد. تولید کنندگان هارد درایو از اصطلاح گیگا (۱۰ به توان ۹) در سیستم SI استفاده می کردنند که تقریب خوبی برای گیگا بایت به حساب می آمد. ولی سیتم عامل ها گیگابایت را ، ۱۰۷۳۷۴۱۸۲۴ بایت تعریف می کردند. بنابراین ظرفیت گزارش شده توسط سیستم عامل بیشتر نزدیک به ۲۸ گیگابایت بود. به همین علت بسیاری از نرم افزار ها که ظرفیت را گزارش می دادند شروع به استفاده از پیشوند های استاندارد IEC کردند.(مثلا KiB ، MiB و GiB)
بسیاری افراد اشتباها اختلاف در گزارش ظرفیت را به فضای اختصاص داده شده به اطلاعات مربوط به پارتیشن بندی و فایل های سیستم، نسبت می دهند. اما حتی برای فایل سیستم های بسیار بزرگ ازچند MB مورد نیاز تجاوز نمی کند و به GB نمی رسد.
بنابراین فرضیه نمی تواند توجیه قانع کننده ای برای گم شدن ده ها گیگابایت باشد.


ظرفیت یک هارد دیسک را می توان با استفاده از رابطه زیرمحاسبه کرد:


ظرفیت هارد درایو= تعداد سیلندر ها× تعداد هد ها × تعداد سکتور ها ×۵۱۲


سرعت دورانی :
حداقل سرعت دورانی در یک هارد دیسک 5400 rpm ( دور در دقیقه ) و حداکثر سرعت دورانی تا 7200 دور در دقیقه است.
پس بالا بودن سرعت دوران یک هارد دیسک نشان دهنده بالا بودن سرعت ذخیره و بازیابی اطلاعات است.
ضمنآ هر چه ظرفیت هارد دیسک بالا می رود سرعت دورانی آن پایین تر می آید.

اینترفیس:

انواع اینترفیس :
ATA (IDE, EIDE)
Serial ATA (SATA)
Fibre Channel ( FC )
SCSI
SAS

ATA (IDE, EIDE):

درایو های ATA به خاطر طراحی خاص کنترل کننده هایشان ، هیچگونه مشکلی با سرعت انتقال اطلاعات نداشتند. ولی بسیاری از مدل های اولیه بایکدیگر سازگار نبودند و هنگامی که دو درایو روی یک کابل قرار می گرفتند تنظیمات master/slave در آنها قابل اجرا نبود.
این مشکل در اواسط دهه ۹۰ برطرف شد. این پیشرفت وقتی حاصل شد که خصوصیات ATA استاندارد شده و جزئیات غیر ضروری حذف شدند. اما هنوز هم این مشکل در مورد CD-ROM ها و DVD-ROM ها همچنین هنگام ترکیب تجهیزات فوق DMA و غیر UDMA به چشم می خورد.
ATA های سریال ، با قراردادن هر قطعه بر روی کانال اختصاصی خود با پورت های ورودی خروجی مجزا ، کاملا از شر تنظیمات master/slave خلاص شدند.

Serial ATA (SATA) :
کابل اطلاعات SATA دارای یک جفت داده برای انتقال اطلاعات به سیستم و یک جفت دیگر برای دریافت اطلاعات از سیستم می باشد.
دیسکهای SATA 1.0 سرعت 10000 RPM و میزان MTBF بالای 1 میلیون ساعت تحت 8 ساعت سیکل کار کم را پشتیبانی می کنند .

MTBF چیست ؟
قابلیت اعتماد یا متوسط زمان شکست و یا فاصله زمانی بین خطا ها با واحد MTBF سنجیده می شود.

Fibre Channel ( FC ) :
دیسکهای Fibre Channel ( FC ) سرعت 15000 RPM و یک MTBF 4/1 میلیون تحت 24 ساعت سیکل کاری پشتیبانی می کند.


SCSI (Small Computer System Interface ) :
SCSI در ابتدا فقط یک سرعت داشت (۵ مگاهرتز به ازای نرخ انتقال اطلاعات حداکثر ۵ مگابایت در ثانیه).
اما بعد ها این مقدار افزایش چشمگیری پیدا کرد.
سرعت باس SCSI ربطی به سرعت درونی درایو ندارد. به علت استفاده از حافظه میانی بینِ باس SCSI و باسِ اطلاعات درونی درایو ، اگرچه اغلب درایو های اولیه دارای بافر های کوچکی بودند . وقتی از این درایو ها روی کامپیوتر های کم سرعت استفاده می شد باید مجددا پیکر بندی می شدند.
مثل:
مدل های IBM سازگار با PC و مدل های Apple Macintosh
به طور کلی SCSI يک رابط متکي به پردازنده در سطح سيستم که براي ارتباط اجراي اصلي و مهم که معمولا نياز به سرعت انتقال اطلاعات بالايي استفاده مي شود.
مثل گردانندههاي مختلف، اسکنر، پرينتر و ...

SAS (Serial Attached SCSI) :
SAS امروزه نسل جدیدی از پروتکل های ارتباطی است که جهت استفاده در وسایل انتقال اطلاعات سرعت بالا طراحی شده است و با SATA نیز سازگاری دارد.
SAS به جای روش موازی از روش ارتباط ترتیبی استفاده می کند. این روش در سیستم های سنتی SCSI ابداع شد اما هنوز برای ارتباط با SAS از دستورات SCSI استفاده می شود.

حافظه موقت ( Buffer ) :
زمانیکه یک سیستم درخواست اطلاعاتی را می نماید ، هارد دیسک علاوه بر اینکه می بایست بازیابی داده درخواستی ر ا انجام دهد بلکه مسئولیت استقرار ( load ) داده در بافر مربوطه به خود را نیز برعهده دارد. بدین ترتیب در صورتیکه پردازنده درخواست مجدد همان اطلاعات قبلی را داشته باشد ، اطلاعات مورد نیاز آن از طریق بافر هارد دیسک تامین خواهد شد. استفاده از دو مگابایت بافر، ظرفیت مناسبی در این رابطه می باشد. در مواردیکه از برنامه های خاصی نظیر فتوشاپ ، استفاده می شود ، ظرفیت هشت مگابایت برای بافر ، منطقی بوده و اثرات مثبتی را در رابطه با افزایش کارائی سیستم بدنبال خواهد داشت .
بطور کلی بافر حافظه ایست واسط بین پردازنده و درایو های کامپیوتر ( از قبیل هارد دیسک ) تا هماهنگی این ابزارها را با Cpu درعملیات I/O ( Input/Output ) انجام دهد.

اندازه فیزیکی:
امروزه تقریبا تمام هارد دیسک هایی که در کامپیوتر های رومیزی (خانگی - اداری) و نوت بوک ها استفاده می شوند ، ۳/۵ یا ۲/۵ اینچی هستند. هارد دیسک های ۲/۵ اینچی معمولا کند تر هستند و حجم کمتری نیز دارند اما در عوض برق کمتری مصرف می کنند و مقاومت به ضربه و تکان در آنها بیشتر است. اندازه دیگری که استفاده از آن بطور فزاینده ای در حال رشد است نوع ۱/۸ اینچی می باشد که در mp3 player ها و نوت بوک های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از هارد درایو ها مصرف انرژی بسیار پایینی دارند ودر مقابل ضربه بسیار مقاوم می باشند.

برای اندازه گيری کارآئی يک هارد ديسک از دو روش عمده استفاده می گردد:
- نرخ انتقال داده (Data rate) : تعداد بايت هائی ارسالی در هر ثانيه برای پردازنده است . اندازه فوق بين 5 تا 40 مگابايت در هر ثانيه است.
- زمان جتسجو (Seek Time) : مدت زمان بين درخواست يک فايل توسط پردازنده تا ارسال اولين بايت فايل مورد نظربرای پردازنده را می گويند.