ساختار فیزیكی هارد دیسک

ساختار هارد دیسک شامل پلاتر ، برد مدار كنترل و اجزا رابط می باشد .هارد دیسک می تواند بصورت افقی و یا عمودی نصب شود .در این تعریف هارد بصورت افقی نصب می شود . هدهای مغناطیسی read و write در بالا و پایین هر پلاتر قراردارد . هنگامیكه پلاترها می چرخند ، هدهای هارد دیسک به سمت مركز و لبه صفحه پلاتر در حركت اند . به این طریق هدها می توانند به سطح كامل هر پلاتر دسترسی داشته باشند .

ساختمان track ها :در ساختار هارد دیسک ، data روی نوارهای هم محور باریكی ذخیره می شوند . به این حلقه یا نوار مدور كه از روی آن داده ها خوانده یا نوشته می شوند ، Track گفته می شود .

به بخش های درون هر track سكتور گفته می شود.یك سكتور كوچكترین واحد ذخیره كننده اطلاعات در ساختار هارد دیسک می باشد و 512 بایت (0.5 كیلوبایت) ظرفیت دارد .

ساختار هارد دیسک های قدیمی (قبل از ویندوز95) بصورت سیلندر / هد / سكتور بود .یك سیلندر در صورتی شكل می گیرد كه همه هدها در یك موقعیت قرار بگیرند .

دریك سیلندر track ها روی هم قرار می گیرند . این طرح و رویه در هاردهای جدید و مدرن كم كم حذف می شود . همه دیسک های جدید از یك فاكتور انتقال برای اینكه layout سخت افزار پیوسته به نظر برسد استفاده می كنند . این همان روشی است كه سیستم عامل های ویندوز 95 تمایل به حركت به آن سو را داشتند .

از نظر سیستم عامل track ها ساختاری منطقی دارند تا فیزیكی و زمانی در هارد مستقر می شوند كه هارد low – level – format شده باشد. Track هااز عدد 0 شماره گذاری می شوند و این شماره گذاری از لبه هارد انجام می شود .

آخرین track معمولاً 1023 است و این شماره مربوط به نزدیكترین track به مركز هارد می باشد و بطور مشابه تعداد سیلندر ها 1024 است . (از0 تا 1023)پلاتر ها با سرعت ثابت می چرخند ولی هد زمانی كه نزدیك مركز دیسک قراردارد برای خواندن از سطح هارد با سرعت كمتری حركت می كند و سرعت هد در لبه ها بیشتر است .

برای تنظیم این اختلاف ، track های نزدیك لبه ی دیسک چگالی كمتری از داده وجود دارد و این چگالی اطلاعات در نزدیكی مركز دیسک بیشتر است.نتیجه اختلاف چگالی این است كه مقدار مشابهی داده در یك پریود زمانی برای هر position هد خوانده می شود .

 ذخیره سازی منطقی داده هارد

سكتور كوچكترین واحد ذخیره سازی داده در دیسک است . تعیین كننده و شناسنده سكتور در ناحیه ای قبل ازمحتویات سكتور و آدرس های سكتور قراردارد .متد بهینه ذخیره یك فایل این است كه بصورت یك زنجیره پیوسته سیو شوند. مثلاً داده ها بصورت پشت سرهم در یك خط سیو می شوند .

در بسیاری از فایلها كه طولانی تر و حجیم تر از 512 بایت هستند تعدادی سكتور برای ذخیره سازی فایل ها در نظر گرفته می شود . مثلاً اگر اندازه فایل 800 بایت باشد ، 2 سكتور با حجم 512 بایت برای این فایل در نظر گرفته می شود .

كلاستور می تواند هم اندازه سكتور باشد. در مثال قبل این دو سكتور با 800 بایت داده ، 2 كلاستور نامیده می شود فضایی برای محتویات داده در نظر گرفته شده كه این فرایند از over write شدن داده ها جلوگیری می كند .

اگر بعداً به این فایل مطالبی اضافه شود كه حجم فایل از 1024 بایت بیشتر شود دوباره 2 كلاستور دیگر برای ذخیره سازی به آن فایل تخصیص داده می شود.

برای این كار اگر كلاستور های مجاور در دسترس نبود، 2 كلاستور بعدی در جای دیگری از همان دیسک در همان سیلندر یا یك سیلندر دیگر (هر جایی كه سیستم عامل بتواند 2 سكتور پیدا كند) سیو می شوند.فایلی كه به این صورت غیر هم جوار ذخیره شود fragment نامیده می شود .

Fragment سازی فایلها ، عملكرد و كارایی سیستم را پایین می آورد به این دلیل كه فایل سیستمی لازم است آدرس های مختلفی از فایلی كه قرار است خوانده شود را از جاهای مختلف بخواند . این زمان اضافی برای اینكه هد ها به آدرس های مختلف بروند یك تاخیر در باز كردن فایل ایجاد می كند .اندازه كلاستور قابل متغیر است و می توان با تغییر اندازه كلاستور ذخیره سازی را بهینه كرد .اندازه بزرگتر شدن كلاستور ، fragment شدن فایلها را كاهش می دهد ولی مقدار فضای لازم برای ذخیره سازی را افزایش می دهد.

بیشتر هاردهای امروزی در كامپیوترهای شخصی با سرعت زاویه ای ثابت می چرخند ؛ track های نزدیك به لبه دیسک چگالی كمتری دارند بنا براین در یك دوره زمانی ثابت یك مقدار مشخصی داده خوانده می شود و حتی اگر سرعت دیسک در مركز هارد كمتر از لبه های آن باشد با این حال در هر پریود زمانی مشخص مقدار ثابتی داده خوانده می شود .

در دیسک های قدیم یك side از یك پلاتر را برای اطلاعات موقعیت track ها اختصاص می دادند .این اطلاعات هنگام اسمبل شدن هارد در كارخانه ، روی این side پلاتر ریخته می شد و قابل استفاده سیستم عامل نبود و نمی شد از آن برای ذخیره data استفاده كرد . به همین دلیل هاردی كه 2 پلاتر داشت 3 side برای سیو data داشت ولی هارد های مدرن امروز از 4 Side برای سیو اطلاعات استفاده می کنند.