با این که دیسک های نرم توانایی ذخیره اطلاعات را دارند، اما دارای معایبی نیز می باشند. از جمله این عیب ها گنجایش و سرعت کم دسترسی به اطلاعات را می توان نام برد. در صورتی که دیسک سخت این گونه نمی باشد.
هر رایانه معمولاً یک هارددیسک دارد اما بعضی سیستم ها ممکن است دارای دو یا چند هارددیسک باشند. در واقع هارددیسک یک محیط ذخیره سازی دائم برای داده ها می باشد. اطلاعات در رایانه به گونه ای تبدیل می گردند که بتوان آنها را به طور دائم بر روی هارد ذخیره کرد. هارددیسک در سال ۱۹۵۰ اختراع گردید. در آن زمان هارددیسک ها با قطر ۲۰ اینچ یعنی ۵۰/۸ سانتی متر و توانایی ذخیره سازی چندین مگابایت را داشتند. به این دیسک ها دیسک ثابت می گفتند. اما برای تمایز آنها با فلاپی دیسک هارددیسک نام گرفتند.این هارددیسک ها دارای یک صفحه برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. در واقع هارددیسک مشابه یک نوار کاست می باشد و از روش نوار کاست برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. در این حالت به سادگی می توان اطلاعات را حذف و بازنویسی کرد. این اطلاعات مدت ها باقی خواهند ماند.
تمایز هارددیسک با نوار کاست
- در هارددیسک لایه مغناطیسی بر روی دیسک شیشه ای و یا یک آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت که به خوبی سطح آنها صیقل داده می شود.
- در هارددیسک می توان به سرعت در هر نقطه دلخواه اطلاعات را ذخیره و بازیابی نمود، به این صورت که احتیاجی به ترتیب ذخیره اطلاعات نمی باشد.
- در هارددیسک هد خواندن و نوشتن دیسک را لمس نخواهد کرد.
- گرداننده هارددیسک هد مربوط به هارد را در هر ثانیه ۳۰۰۰ اینچ به چرخش در می آورد.
- هارددیسک می تواند حجم بسیار بالایی از اطلاعات را در فضایی کم و با سرعت بالا ذخیره سازد. این اطلاعات در قالب فایل ذخیره می شوند. در واقع فایل مجموعه ای از بایت هاست. زمانی که برنامه ای اجرا می شود هارددیسک اطلاعات مربوط به برنامه را برای استفاده به پردازنده ارسال خواهد کرد.
اجزای هارددیسک
به مجموعه دیسکهای دایره ای شکلی که روی هم قرار می گیرندو اطلاعات بر روی آنها ذخیره می گردد هارددیسک می گویند . این مجموعه برای حفاظت در مقابل گرد و خاک و سایر عوامل مخرب در داخل یک پوشش دربسته قرار می گیرد. در واقع هارددیسک جعبه ای فلزی است که از چند صفحه دیسک و چند هد تشکیل می شود. هر دیسک دارای دو سطح است که می توان داده ها را بر روی آن ذخیره کرد. پس در زمان خواندن و نوشتن بر روی هر یک از دیسک ها دو هد قرار می گیرد. در زمان خرید هارددیسک نسبت نوک یا هد به دیسک بسیار مهم است یعنی اگر نسبت به صورت ۸ به ۴ بیان شود در واقع هارددیسک ۸ نوک یا هد و ۴ دیسک یا صفحه دو طرفه دارد. دو برابر بودن تعداد هدها بر صفحه ها نشان می دهد یک هد برای هر طرف دیسک وجود دارد.
در واقع هارددیسک از دو قسمت زیر برای ذخیره و بازیابی اطلاعات استفاده می کند:
۱- هد یا نوک های خواندن و نوشتن که از مرکز دیسک به طرف لبه قرار دارد.
۲- دیسک های دایره ای با توانایی چرخش یا دوران
از نظر نوع نصب و کاربرد هارددیسک به دو دسته تقسیم می شود:
۱- دیسک های سخت قابل حمل
۲- دیسک های سخت ثابت
نکته:دیسک های قابل حمل را بدون این که اطلاعات آنها صدمه ببیند می توان حمل کرد، در صورتی که دیسک های ثابت در داخل جعبه رایانه نصب می شود.
توجه داشته باشید که در زمان روشن بودن رایانه آن را حرکت ندهید زیرا دیسک سخت صدمه می بیند.
هارددیسک معمولی در حدود ۱۵ سانتی متر طول، ۱۰ سانتی متر عرض و در حدود ۳ سانتی متر ارتفاع دارند. وزن آنها نیز کمتر از ۱ کیلوگرم است.
این گونه دیسک ها در حدود ۸۰ گیگا بایت داده را می توانند در خود جای دهند.
دیسک های سخت از نظر اندازه به چند دسته تقسیم می شوند:
۱- دیسک های سخت ۵/۲ اینچی
۲- دیسک های سخت ۸/۱ اینچی
۳- دیسک های سخت ۲۵/۵ و ۵/۳ اینچی به نام دیسک های سخت تمام قد
۴-دیسک های سخت ۲۵/۵ و ۵/۳ اینچی مشهور به دیسک های سخت نیم قد
دیسک های تمام قد در حال حاضر تولید نمی شوند. دیسک های شخصی معمولاً از نوع ۵/۳ اینچی نیم قد بوده و دارای ارتفاع ۵/۳ سانتی متری هستند. پس دیسک هایی که امروزه ساخته می شوند اغلب ۵/۳ و ۵/۲ اینچی هستند. دیسک های سخت ۸/۱ اینچی حداکثر ۵ گیگابایت فضا دارند. این گونه دیسک ها اطلاعات را بر روی یک سطح از دیسک های موجود ذخیره می کنند.
به این دیسک ها دیسک یک لبه هم می گویند اما در حال حاضر می توان برای هر دو سطح دیسک اطلاعات را ذخیره کرد.
جنس هارددیسک
همانطور که گفته شد دیسک های سخت دارای چند صفحه هستند که به طور عمودی روی هم قرار دارند. جنس این صفحه ها عموماً از شیشه، آلیاژ آلومینیوم، ترکیب سرامیک و شیشه، سرامیک و سایر مواد ساخته می شود. به این علت که دیسک ها باید سبک و مقاوم باشند و در اثر سرما و گرما تغییر حالت ندهند. به طور کلی جنس دیسک ها از آلومینیوم همراه با پوششی از اکسید آهن یا آلیاژ کبالت است که بسیار با ظرافت بر روی آن قرار می گیرد. این پوشش مغناطیسی به سطح حامل اطلاعات امکان مغناطیسی شدن می دهد. علاوه بر این بسیار نازک می باشد و در برابر برخورد با هد قابل خواندن و نوشتن است.
جهت اندازه گیری کارآیی یک هارددیسک از دو روش استفاده می گردد:
۱- اندازه گیری زمان جست وجو: مدت زمان بین درخواست یک فایل توسط پردازنده تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظر.
۲- اندازه گیری میزان داده: تعداد بایت های ارسالی در هر ثانیه برای پردازنده که این اندازه معمولاً بین ۵ تا ۴۰ مگا بایت در هر ثانیه است.
هادردیسک دارای موتوری می باشد که این موتور باعث چرخش صفحات هارددیسک می شود. در کنار برد کنترل کننده، کانکتورهای مربوط به موتور قرار دارد.
مکانیزمی که باعث حرکت بازوها بر روی هارددیسک می گردد سرعت و دقت هارد را تعیین می کند. در این حالت از یک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می شود.
نحوه قرار گیری اطلاعات در هارد
اطلاعات بر روی سطح هر یک از صفحات دیسک سخت در مجموعه ای به نام سکتور و شیار ذخیره می گردد. شیارها دوایر متحدالمرکزی هستند(نواحی زرد) که برای هر یک از آنها تعداد محدودی سکتور(نواحی آبی) با ظرفیتی بین ۲۵۶ و ۵۱۲ بایت ایجاد می گردد. این سکتورها همزمان با آغاز فعالیت سیستم عامل در کلاستر سازماندهی می گردد. زمانی که درایو رایانه تحت عملیات Low level format قرار می گیرد سکتورها وشیارها ایجاد می شود و زمانی که درایو High level format می گردد با توجه به نوع سیستم عامل بستر مناسبی برای استقرار فایل های اطلاعاتی فراهم می آید.