خبر و ترفند روز

خبر و ترفند های روز را اینجا بخوانید!

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

ما روزانه بدون فکر کردن از آنها استفاده می کنیم. اما هارد دیسک چگونه اطلاعات شما را ذخیره می کند؟

یک لپ تاپ متوسط ​​500 دلاری 256 گیگابایت فضای ذخیره سازی ارائه می دهد. شما ممکن است آن شکل را ببینید و فکر کنید، “وای – تمام فیلم ها، آهنگ ها و تصاویری را که می توانم روی آن کودک ذخیره کنم تصور کنید” درست است؟

اما آیا تا به حال به نحوه ذخیره داده های شما فکر کرده اید؟

خوب، پاسخ ممکن است شما را شوکه کند زیرا هارد دیسک سیستم شما از مغناطیس برای ذخیره داده ها استفاده می کند. در مقایسه با CD، این روش کارآمدتر است. در واقع، اگر بخواهید ظرفیت معادل سی دی ها را در مقابل خود قرار دهید، مطمئناً تا سطح چشم افزایش می یابد.

که این سوال پیش می آید: هارد دیسک چگونه کار می کند؟

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

برای درک کامل یک هارد دیسک، باید بدانید که چگونه از نظر فیزیکی کار می کند. اساساً دیسک هایی وجود دارد که یکی روی دیگری با فاصله چند میلی متری از هم قرار دارند. به این دیسک ها پلاتر می گویند. جلا داده شده به درخشش آینه ای بالا و فوق العاده صاف، می توانند حجم زیادی از داده ها را در خود نگه دارند.

بعد، بازو را داریم. این داده ها را روی دیسک می نویسد و می خواند. روی بشقاب کشیده می‌شود و از مرکز به لبه روی آن حرکت می‌کند و از طریق سرهای کوچکش که روی بشقاب شناور می‌شوند، داده‌ها را روی بشقاب می‌خواند و می‌نویسد. بازو، به طور متوسط ​​درایوهای خانگی، می تواند حدود 50 بار در ثانیه نوسان کند. این رقم در بسیاری از ماشین‌های با مشخصات بالا و ماشین‌هایی که برای محاسبات پیچیده استفاده می‌شوند، می‌تواند به هزاران افزایش یابد.

هارد مکانیکی را باز کنید

برای در نظر گرفتن همه چیز، برای هارد دیسک هایی که با سرعت 5400 دور در دقیقه کار می کنند، بازو 62 مایل در ساعت حرکت می کند. همچنین بازو تنها 10 نانومتر با پلاتر فاصله دارد و در این فاصله است که بازو باید داده ها را روی صفحه بخواند و بنویسد.

برای انجام این کار، هارد دیسک ها از مفاهیم مغناطیس استفاده می کنند و برای درک نحوه کار یک هارد دیسک، باید برخی از اصول اولیه را دوباره مرور کنیم.

مغناطیس در هارد دیسک توضیح داده شد

قبل از ورود به هارد دیسک ها، بیایید مفاهیمی را که هارد دیسک ها برای ذخیره داده ها استفاده می کنند، درک کنیم.

به زبان ساده، هارد دیسک ها از فرومغناطیس برای ذخیره تمام فایل های شما در چند ثانیه استفاده می کنند. اما فرومغناطیس چیست؟

مطلب مرتبط:   Play برای به دست آوردن بازی های رمزنگاری شده چیست و بهترین بازی برای بازی کدام است؟

آیا به یاد دارید که مجموعه ای از گیره های کاغذ را یک شبه نزدیک به آهنربا نگه داشتید تا متوجه شوید که گیره های کاغذ اکنون مانند آهنربا عمل می کنند؟ این رفتار فلزات خاصی که وقتی نزدیک آهنربا قرار می گیرند خواص مغناطیسی پیدا می کنند به عنوان فرومغناطیس شناخته می شود. این تغییر در خواص فلزات برای ذخیره داده ها بر روی هارد دیسک شما استفاده می شود.

پیچ های فلزی که به آهنربا چسبیده اند

اگرچه بشقاب روی درایو شما شبیه یک آینه در زیر سطح است، اما از تریلیون ها دانه تشکیل شده است. این دانه ها خواصی شبیه به گیره های کاغذی دارند که قبلاً در مورد آنها صحبت کردیم و می توانند اطلاعات مغناطیسی را هنگامی که به میدان مغناطیسی نزدیک می شوند ذخیره کنند. برای ذخیره اطلاعات، این دانه ها می توانند دو حالت متفاوت داشته باشند و این حالت ها به ممان های مغناطیسی معروف هستند.

علاوه بر این، بر خلاف گیره های کاغذ، اندازه این دانه ها بسیار کوچک است و یک اینچ مربع از صفحه می تواند صدها گیگابیت داده را ذخیره کند. بنابراین برای نوشتن اطلاعات روی این دانه های ریز از یک آهنربای الکتریکی با هد بسیار کوچک استفاده می شود. در اینجا نحوه نوشتن داده ها بر روی این دانه ها با استفاده از آهنربای الکتریکی است.

نوشتن اطلاعات روی هارد

فرض کنید کامپیوتر شما می خواهد فایلی را روی هارد دیسک شما ذخیره کند. این داده ها چیزی نیست جز مجموعه ای از 1 و 0 که جهت جریان در سر نوشتن را تغییر می دهند. به دلیل تغییر جریان، قطبیت مغناطیس الکترومغناطیسی تغییر می کند و میدان مغناطیسی متفاوتی را در بشقاب زیر القا می کند. این تفاوت در میدان های مغناطیسی روی بشقاب است که باعث ایجاد گشتاورهای مغناطیسی مختلف در دانه ها می شود.

بنابراین، اگر سیستم شما بخواهد 1 را ذخیره کند، دانه در مقایسه با 0 دارای گشتاور مغناطیسی متفاوتی خواهد بود.

آشنایی با روش های مختلف ذخیره سازی داده ها در بشقاب

انسان ها بیش از هر زمان دیگری داده تولید می کنند. در واقع، بیش از 75 زتابایت داده در سال 2021 در سراسر جهان ایجاد، ضبط، کپی و مصرف شد. این عدد خیره کننده نشان می دهد که هارد دیسک ها نیاز به ذخیره داده های بیشتری نسبت به قبل دارند. برای انجام این کار، دانه های روی بشقاب ها باید کوچکتر شده و به هم نزدیکتر شوند.

انجام این کار مشکلاتی را ایجاد می کند زیرا دانه های کوچکتر می توانند اطلاعات مغناطیسی خود را به دلیل عوامل محیطی از دست بدهند. بنابراین برای حل این مشکل، گشتاورهای مغناطیسی باید در جهت های مختلف تراز شوند.

مطلب مرتبط:   5 عنصر کلیدی یک URL چیست و چه کاری انجام می دهد؟

در اینجا روش های مختلفی وجود دارد که می توان داده ها را در بشقاب ها ذخیره کرد:

  • Longitudinal Magnetic Recording: همانطور که از نام آن پیداست، Longitudinal Magnetic Recording (LMR) به صورت طولی داده ها را ذخیره می کند. این بدان معنی است که دوقطبی های مغناطیسی جهت حرکت سر نوشتن را دارند – موازی با صفحه صفحه. اگرچه کارآمد است، اما اندازه دوقطبی ها در هارد دیسک ها با استفاده از فناوری LMR فضای زیادی را اشغال می کند. با توجه به این موضوع، تراکم 100 گیگابایت در هر اینچ مربع توسط LMR ارائه شده است.
  • ضبط مغناطیسی عمودی: همچنین به عنوان ضبط مغناطیسی معمولی شناخته می شود، ضبط مغناطیسی عمودی (PMR) در مقایسه با LMR فضای ذخیره سازی بیشتری را ارائه می دهد. دلیل این افزایش تفاوت در جهت دوقطبی های مغناطیسی است. ببینید، در LMR، داده ها به صورت طولی ذخیره می شوند، اما با فناوری PMR، دوقطبی ها به صورت عمود بر هم تراز می شوند. بنابراین، دوقطبی ها در درایو PMR عمود بر حرکت هد نوشتن هستند. این تغییر جهت، چگالی اطلاعات را افزایش می دهد زیرا هر دوقطبی فضای کمتری را در مقایسه با دوقطبی های مورد استفاده در فناوری LMR اشغال می کند. به همین دلیل، تراکم 300-400 گیگابایت در هر اینچ مربع توسط PMR ارائه می شود.
  • ضبط مغناطیسی شینگل: همانطور که قبلاً توضیح داده شد، داده های هارد دیسک در دانه ها ذخیره می شود. این دانه های ذخیره سازی داده ها در مسیرهای دایره ای بر روی هارد دیسک قرار می گیرند. در این مسیرها است که سر نوشتن برای ذخیره اطلاعات حرکت می کند. اگرچه این آهنگ‌ها در فناوری‌های PMR و LMR نزدیک به یکدیگر قرار می‌گیرند، اما طوری ساخته نمی‌شوند که همپوشانی داشته باشند، زیرا باعث ایجاد مشکلاتی در هنگام خواندن داده‌ها می‌شود. گفته می شود، SMR مسیرهای روی هارد دیسک را همپوشانی می کند تا میزان داده ای را که می توان روی یک درایو ذخیره کرد، افزایش داد. از آنجایی که این مسیرهای روی هم مانند زونا روی پشت بام به نظر می رسند، این فناوری را Shingled Magnetic Recording نامیدند. به دلیل همپوشانی، SMR تراکم ذخیره سازی را 25 درصد افزایش می دهد.
  • ضبط مغناطیسی به کمک گرما: اگرچه تغییر از LMR به PMR منجر به افزایش قابل توجهی در مقدار داده‌هایی شد که می‌توان بر روی هارد دیسک ذخیره کرد، اما هنوز برای شرکت‌هایی مانند گوگل، فیس‌بوک، مایکروسافت و آمازون کافی نبود. حداقل 1200 پتابایت اطلاعات را ذخیره کنید. بنابراین، برای افزایش بیشتر چگالی اطلاعات هارد دیسک، ضبط مغناطیسی با کمک گرما (HAMR) وارد تصویر شد. این فناوری با استفاده از لیزر، بشقاب را گرم می‌کند تا دانه‌ها به یکدیگر نزدیک‌تر شوند و اطلاعاتی که ذخیره می‌کنند به دلیل عوامل محیطی از بین نرود. با توجه به این بهبود، دیسک های سخت با استفاده از HAMR می توانند بیش از دو ترابایت داده را در یک اینچ مربع ذخیره کنند.
مطلب مرتبط:   3 جایگزین برای هدفون های بازی

ضبط عمود بر روی هارد مغناطیسی

علاوه بر تراز دوقطبی ها، نحوه پارتیشن بندی درایو شما نیز بر عملکرد آن تأثیر می گذارد (و بله، یک روش پارتیشن بهینه برای به حداکثر رساندن عملکرد وجود دارد).

خواندن اطلاعات از هارد دیسک

اکنون که می دانیم چگونه داده ها روی هارد دیسک نوشته می شود، می توانیم ببینیم که هارد دیسک چگونه می تواند داده های نوشته شده را بخواند.

می بینید، دانه های روی هارد دیسک در مجموعه ای از آهنگ ها ردیف می شوند. در این مسیرها است که اطلاعات ذخیره می شود. هنگامی که یک فایل را در رایانه خود ذخیره می کنید، سر نوشتن در بخشی از این آهنگ می نویسد و هارد دیسک مکان فایل را به خاطر می آورد.

ردیابی روی هارد دیسک

هنگامی که فایل را باز می کنید، CPU از هارد دیسک می خواهد که همین کار را انجام دهد. هارد دیسک بازو را به همان مسیری که داده ها در آن نوشته شده است حرکت می دهد.

اینجاست که سر خواندن وارد تصویر می شود. درست همانطور که هد نوشتن از یک آهنربای الکتریکی برای نوشتن داده ها استفاده می کند، هد خواندن از یک هد مقاومت مغناطیسی غول پیکر (GMR) استفاده می کند. با این حال، برخلاف هد نوشتن که میدان های مغناطیسی را القا می کند، GMR تغییرات میدان های مغناطیسی را روی صفحه تشخیص می دهد. با توجه به این ویژگی های هد خواندن، می تواند داده ها را از صفحه بخواند.

این خواندن و نوشتن اطلاعات است که باعث ایجاد نویز هارد دیسک شما می شود.

آیا هارد دیسک ها هنوز هم ارزش خرید دارند؟

درایوهای حالت جامد با ارائه سرعت خواندن/نوشتن سریع‌تر، دنیا را تحت تأثیر قرار داده‌اند. گفته می شود، این سرعت قیمت دارد و یافتن SSD های ارزان قیمت با ظرفیت ذخیره سازی بالا کار آسانی نیست.

بنابراین، اگر یک کتابخانه بازی بزرگ دارید که بیش از چندین ترابایت گسترش می‌یابد، بهتر است یک هارد دیسک مکانیکی تهیه کنید که بتواند همه آن داده‌ها را بدون ایجاد سوراخی در جیب شما ذخیره کند.