دانلود تحقیق گرداننده دیسک سخت (درایو)

یک گرداننده (درایو) دیسک سخت (اغلب به صورت مختصر «دیسک سخت» یا «هارد درایو» یا «HDD» گفته می‌شود) یک وسیله ذخیره‌سازی غیرفرار (دائم) است که داده‌های رمزگذاری شده دیجیتال را به روی صفحات چرخشی سریع با سطح مغناطیسی ذخیره می‌شوند.

صراحتا گفته می‌شود «درایو» به وسیله‌ای مجزا اره رسانه خود (وسیله خود) ارجاع داده می‌شود.

از قبیل درایو نوار و نوار آن، یا یک درایور دیسک فلاپی و دیسک فلاپی آن، HDDهای اولیه یک رسانه قابل جابجایی داشتند؛ بهرحال، HDD امروزه اساسا یک واحد بسته شده (مورد انتظار برای یک سوراخ (حفره) دریچه تصفیه شده به فشار هوای برابر) با رسانه ثابت شده هستند.
تاریخچه
HDDها (معرفی شده در تاریخ 1956 به عنوان ذخیره‌سازی داده برای کامپیوتر محاسبه کننده IBM) هستند که بطور اساسی برای استفاده با هدف اصلی کامپیوترها توسعه یافته‌اند.

در طول دهه 1990، نیاز برای ذخیره‌سازی مقیاس بزرگ قابل اطمینان (معتبر) مستقل از یک وسیله بخصوص، به معرفی سیستم‌های احاطه کننده از قبیل RAIDها، سیستم‌های ذخیره‌سازی پیوسته شبکه (NAS) و سیستم‌های شبکه محیط ذخیره‌سازی (SAN) منتهی شد که دسترسی معتبر و کارآمد (قابل اطمینان) به حجم زیادی از داده‌ها را تهیه می‌کند.

در قرن 21، استفاده HDD به کاربردهای مشتری از قبیل دوربین‌ها، تلفن‌های موبایل (مثل Nokia N91)، پخش کننده‌های صوتی دیجیتال، دستیارهای دیجیتال شخصی و کنسولهای بازی ویدئویی توسعه پیدا کرده‌اند.
تکنولوژی
HDDها داده را که با استفاده از مواد فرد مغناطیسی بطور مستقیم مغناطیسی می‌شوند تا اعداد بانیری 0 یا یک را ارائه کنند، ذخیره می‌شوند.

آنها داده را با تشخیص (کشف) مواد مغناطیسی شده می‌خوانند.

طراحی یک HDD شخص شامل یک دوک است که یک یا چند دیسک سطح دایره‌ای را که پلاتر (صفحه) خوانده می‌شوند را نگه می‌دارد بطوریکه داده‌ها ضبط شده‌اند.

پلاترها از مواد غیرمغناطیسی، اغلب آلیاژ آلومینیوم یا شیشه، ساخته شده‌اند و با یک لایه نازک از مواد مغناطیسی پوشانده شده‌اند.

دیسک‌های قدیمی‌تر از اکسید آهن III‌به عنوان مواد مغناطیسی استفاده می‌کردند اما دیسک‌های حاضر از یک آلیاژ کبالت استفاده می‌کنند.

یک بخش متقاطع از سطح مغناطیسی در عمل است.

در این حالت، داده بانیری با استفاده از نوسان متناوب رمزگذاری می‌شوند.
پلاترها (صفحه‌ها) در سرعت‌های بسیار بالا می‌چرخند.

اطلاعات به روی یک پلاتر (صفحه) نوشته می‌شوند بطوریکه در طول وسایل می‌چرخند، هدهای خواندن و نوشتن خوانده می‌شوند که بسیار نزدیک به سطح مغناطیس (ده‌ها نانومتر در وسایل جدید) عمل می‌کنند.

هد خواندن و نوشتن برای شناسایی اصلاح مغناطیسی مواد بطور سریع در زیر آن استفاده شده‌اند.

در این جا یک هد برای هر سطح پلاتر مغناطیسی به روی اهرم قرار دارد که به روی بازوی مشترک بالا می‌رود.

یک بازوی محرک (یا بازوی دسترسی)، هدها را به روی قوس (کمان) (بطور ناهموار و سریع) در طول پلاترها حرکت می‌کنند بطوریکه آنها می‌چرخند، به هر هد اجازه دسترسی به تقریبا کل سطح پلاترها را در طول چرخش می‌دهد.

بازو با استفاده از محرک هسته صدا یا در طراحی‌های قدیمی‌تر یک موتور پله‌ساز حرکت می‌کنند.
رسانه ضبط مغناطیسی، فیلم‌های نازیک مغناطیسی مبتنی بر Cocrpt در حدود 20-10 nm در ضخامت هستند.

فیلم‌های نازک بطور نرمال به روی زیر لایه (لایه فرعی) شیشه/سرامیک/ فلزی ذخیره می‌شوند و با یک لایه نازک کربن برای حافظت پوشانده می‌شوند.

فیلم‌های نازک آلیاژ مبتنی بر co، بسیار شفاف هستند و اندازه بازو مرتبه‌ای از nm10 است.

به دلیل اینکه اندازه هر بازو بسیار کوچک است، آنها اساسا حوزه مغناطیسی منفردی دارند.
رسانه بطور مغناطیسی سخت است (اجبارا در حدود 0.3T است) بطوریکه اثر پایدار مغناطیسی می‌تواند بدست آید.

مرزهای بازو بسیار مهم از کار درآمده‌اند.

دلیل این است که بازوها بسیار کوچک هستند و به یکدیگر نزدیک هستند.

بطوریکه اتصال بین هر بازو بسیار وی است.

زمانیکه یک بازو مغناطیسی شود، بازوهای مجاور بطور موازی با آن تراز می‌شوند یا غیرمغناطیس می‌شوند.

سپس پایداری داده و نسبت سیگنال به پارازیت خراب می‌شوند.
یک مرز بازوی واضح می‌تواند اتصال بازوها را ضعیف کند و در نتیجه نسبت سیگنال به پارازیت را افزایش می‌دهد.

در طول پروسه (فرآیند) نوشتن، بطور مطلوب یک بازو می‌تواند یک بیت (1/0) را ذخیره کند، بهرحال، تکنولوژی حاضر هنوز نمی‌تواند به آن برسد.

بخصوص، یک گروه از بازوها (در حدود 100) به عنوان یک بیت مغناطیسی می‌شوند.

بنابراین، به منظور افزایش تراکم (چگالی) داده، بازوهای کوچکتری موردنیاز هستند.

از دیدگاه ساختار میکروسکوپی، ضبط طولی و سقونی (عمودی) مشابه هستند.

همچنین فیلم‌های باریک مبتنی بر CO مشابه در ضبط ستونی و طولی استفاده می‌شوند.

بهرحال، فرایندهای ساخت متفاوت از ساختار کریستال متفاوت بازو و ویژگی‌های مغناطیسی هستند.

در ضبط طولی، بازوهای دامنه منفرد، تک محور غیرمتقارن با محورهای ساده قرار گرفته، روی صفحه فیلم دارند.

یک توالی از این مرتب‌سازی این است که مغناطیس‌های مجاور یکدیگر را دفع می‌کنند.

بنابراین انرژی مغناطیسی بقدری بزرگ است که افزایش چگالی (تراکم) محیطی افزایش می‌یابد.

رسانه ضبط ستونی، به عبارت دیگر، محور تقارن ساده از بازوهای گردشی ستونی برای صفحه دیسک دارند.

مغناطیس‌های مجاور جذب یکدیگر می‌شوند و انرژی مغناطیسی بسیار پایین است.

بنابراین، چگالی (تراکم) محیطی بسیار بالاتر در ضبط ستونی می‌توانند بدست آیند.

ویژگی منحصر بفرد دیگر در ضبط ستونی این است که لایه مغناطیسی نازک با دیسک ضبط ترکیب می‌شوند.

این لایه زیرین برای هدایت جریان مغناطیسی نوشتاری استفاده می‌شوند که نوشتن بسیار کارآمد است.

این در فرآیند نوشتن بحث خواهد شد.

بنابراین، یک فیلم رسانه غیرمتقارن بالاتر، از قبیل Fept- lio و مغناطیس نایاب زمین می‌توانند استفاده شوند.
یک مرز بازوی واضح می‌تواند اتصال بازوها را ضعیف کند و در نتیجه نسبت سیگنال به پارازیت را افزایش می‌دهد.

بنابراین، یک فیلم رسانه غیرمتقارن بالاتر، از قبیل Fept- lio و مغناطیس نایاب زمین می‌توانند استفاده شوند.

درایوهای قدیمی f داده را به روی پلاتر توسط تشخیص نسبت تغییر مغناطیس در هد خوانده می‌شود؛ این هدها، فنرهای کوچکی دارند، و بطور عمده بسیار شبیه به هدهای بازپخش نوار مغناطیسی کار می‌کنند، اگر چه در تماس با سطح ضبط نیستند.

همانطور که چگالی (تراکم) داده افزایش پیدا می‌کند، هدهای خواندن با استفاده از مقاومت مغناطیسی (MR) مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ مقاومت الکتریکی هد، به نسبت استحکام مغناطیسی از پلاتر (صفحه) تغییر می‌کند.

پیشرفت بیشتر با استفاده از Spintronic ساخته شده است؛ در این هدها، اثر مقاومت مغناطیسی بسیار بزرگتر از انواع اولیه آن است و متفاوت مغناطیسی بسیار بزرگ (GMR) در تماس شده است.

این به درجه اثر وابسته است نه به اندازه فیزیکی آن از هد- هدها خودشان بسیار کوچک هستند و برای دیدن بدون یک میکروسکوپ بسیار کوچک هستند.

هدهای خواندن GMR حالا معمولی و پیش پا افتاده هستند.

هدهای HD از تماس با سطح صفحه (پلاتر) با هوایی که بسیار نزدیک به صفحه پلاتر است، دور نگه داشته می‌شود؛ این هوا، با سرعتی نزدیک به سرعت پلاتر حرکت می‌کند.

هد ضبط و پخش به روی بلوک بالا می‌رود که یک لغزنده خوانده می‌شوند، و سطح مجاور صفحه پلاتر برای فقط بدون در تماس نگه داشتن با آن، شکل گرفته‌اند.

این یک نوع از تحمل هوا است.

سطح مغناطیسی هر صفحه پلاتر بطور ادراکی به نواحی مغناطیسی به اندازه‌های بسیار کوچکی تقسیم می‌شوند، هر کدام از اینها برای رمزگذاری واحد بانیری منفردی از اطلاعات استفاده شده‌اند.

در HDDهای امروزه، هر کدام از این نواحی مغناطیسی، از چند صد بازوی مغناطیسی تشکیل شده‌اند.

هر ناحیه مغناطیسی یک دو قطبی دو مغناطیسی متشکل می‌دهد که یک میدان مغناطیسی بسیار متمرکز تولید می‌کنند.

هد نوشتن یک ناحیه با تولید یک میدان مغناطیسی محلی و متمرکز قوی، مغناطیسی می‌شوند.

HDDهای اولیه از الکترومغناطیس برای تولید این میدان و برای خواندن داده با استفاده از قیاس (استقراء) الکترومغناطیس استفاده می‌شوند.

نسخه‌های بعدی هدهای قیاسی شامل فلز در هدهای فضای خالی (GAP) (MIG) و هدهای فیلم باریک می‌باشند.در هدهای امروزه، اجزاء خواندن و نوشتن مجزا هستند، اما در مجاورت نزدیک، در قسمت هد بازوی متحرک هستند.

جزء خواندن اساسا مقاوم – الکترومغناطیس است در حالیکه جزء نوشتن اساسا قیاس فیلم نازک است.

در درایوهای مدرن، اندازه کوچک نواحی مغناطیسی خطری ایجاد می‌کند که حالت مغناطیسی آنها ممکن است به دلیل اثرات گرمایی از بین برود.

برای مقابله با این، پلاترها با دو لایه مغناطیسی موازی پوشانده می‌شوند، توسط لایه‌ای با 3 ایتم ضخامت از جزء غیرالکترومغناطیس ruthenium جدا می‌شوند و دو لایه در دو جهت متفاوت مغناطیسی می‌شوند، بنابراین یکدیگر را تقویت می‌کنند.

تکنولوژی دیگر استفاده شده برای غلبه بر اثرات گرمایی برای مجاز کردن تراکم‌های ضبط بزرگتر، ضبط عمودی هستند، اولین بار در سال 2005 ایجاد شدند و بطوریکه از سال 2007 این تکنولوژی در بسیاری از HDDها مورد استفاده قرار گرفت.

مشخصات (ویژگی‌های) دیگر نسبت انتقال اطلاعات (داده‌ها) از سال 2008، یک درایو هارد دیسک تاپ pm 7200، شاخص، نرخ (نسبت) انتقال داده «دیسک به بافر» تقویت شده در حدود 70 مگابایت در هر ثانیه دارند.

این نسبت به روی موقعیت ترک (Track) وابسته است، بنابراین برای داده‌ای در درونی‌ترین قسمت Trackها بالاترین است (جائیکه سکتورهای داده بیشتری وجود دارد) و به سمت ترک (Track)های داخلی پایین‌تر می‌شوند (جائیکه سکتورهای داده کمتری هستند)؛ و بطورکلی تا حدی برای درایوهای 10.000pm بالاتر هستند.

یک استاندارد رایج (معاصر) که بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای واسط «بافر به کامپیوتر» 3.0 Gbit/s SATA است، که می‌تواند در حدود 300 مگابایت/ ثانیه از بافر به کامپیوتر بفرستد، و بنابراین هنوز در امتداد نسبت‌های انتقال دیسک به بافر امروزه به راحتی است.

نسبت انتقال داده (خواندن/ نوشتن) می‌تواند با نوشتن یک فایل بزرگ به روی دیسک با استفاده از ابزار انتقال فایل بخصوص اندازه‌گیری شود، سپس فایل را می‌خواند.

نرخ (نسبت) انتقال می‌تواند با جزء جزء کردن (تقسیم‌بندی) درایو و طرح فایل تحت تأثیر قرار بگیرد.

برای مثال، یک فایل منفرد GB10 می‌تواند بصورت عمده سریعتر از 1000 فایل MB10 بخواند.

زمان جستجو زمان جستجو بطور رایج در محدوده‌ای از زیر 2 ms برای درایوهای مرور بالا- پایین تا 15 ms برای درایوهای کوچک با نوع دیسک تاپ رایج‌تر نوعی که در حدود 9 ms است طبقه‌بندی می‌شود.

در این جا هیچ بهبود (پیشرفت) عمده در این سرعت برای سالهای متعددی وجود نداشت.

تعدادی درایو pc ابتدایی یک موتور پله‌ساز برای حرکت هد استفاده می‌کردند و به عنوان نتیجه، زمان دسترسی آهسته‌تر از 125-80 ms دارند، اما این بسیار سریع با استفاده از تحریک نوع فنر- صوتی در اواخر دهه 1980 بهبود پیدا کرد، که زمان دسترسی را به حدود 20ms کاهش داد.

مصرف برق مصرف برق بسیار مهم شده است، نه فقط در وسایل متحرک (بسیار) از قبیل لپ تاپ کلیه در سرورها و بازارهای دیسک تاپع تراکم ماشین مرکزی داده افزاینده به مشکلاتی برای تحویل قدرت کافی (مناسب) برای وسایل منتهی می‌شود، و از گرمای زائد که در نتیجه آن تولید می‌شود، رها می‌شود، بطوریکه هزینه محیطی و الکتریکی در نظر گرفته می‌شوند (محاسبه معتدل (Grean) را ببینید).

موضوعات مشابه برای کمپانی‌های بزرگ با هزاران pc دسک تاپ وجود دارد.

سازنده‌های درایو (فرم کوچکتر اغلب برق کمتری نسبت به درایوهای بزرگ مصرف می‌کنند.

یک پیشرفت جالب در این محیط بطور فعال سرعت جستجو را کنترل می‌کند بطوریکه درایوهای هد در مقصد خود فقط در یک زمان سکتور را می‌خوانند، بطوریکه هر چه سریعتر برسند و سپس برای سکتور برای رسیدن به اطراف منتظر می مانند (همانند دوره عکس‌العمل چرخشی).

پارازیت شنیدنی اندازه‌گیری شده در Dba، پارازیت شنیدنی برای درخواستهای بخصوص، از قبیل PVRها، ضبط صوت دیجیتالی و کامپیوترهای بیصدا قابل توجه است.

دیسک‌های پارازیت کم اساسا از تحمل متحرک (سیال)، سرعتهای چرخشی آهسته‌تر (اغلب rpm 5400) استفاده می‌کنند و سرعت جستجو را تحت بارگذاری (AAM) برای کاهش صدا شنیدنی و اصوات خرد شدن کاهش پیدا می‌کنند.

درایوها در سازنده‌های فرم کوچکتر (مثل 5/2 اینچ) اغلب بی‌صداتر از درایوهای بزرگ هستند.

مقاومت در برابر ضربه و تکان مقاومت در برابر ضربه بخصوص برای ابزار سیار مهم است.

برخی لپ‌تاپ‌ها امروزه شامل سنسور (حس‌گر) حرکتی هستند که هدهای دیسک را اگر ماشین بیفتد، بطور امیدوارانه قبل از اصابت ضربه نگه می‌دارد تا شانس تحمل بیشتری برای نجات از این قبیل حوادث را ارائه کند.

ماکزیمم تحمل ضربه برای تاریخ 350 GS برای اجر و 1000 GS برای غیر اجرایی است.

دسترسی در واسط‌ها درایوهای دیسک سخت تحت یکی از تعداد انواع باس (گذرگاه) مورد دسترسی قرار می‌گیرند، که شامل ATA موازی (P-ATA، که IDE یا EIDE نیز خوانده می‌شوند)، AT سریال (SATA)، SCSI، SCSI متصل شده سریال (SAS)، و کانال فیبر می‌باشد.

شدت جریان برق پل (Bridge) گاهی اوقات برای اتصال درایوهای دیسک سخت به گذرگاههایی که نمی‌توانند به طور محلی ارتباط برقرار کنند، از قبیل 1394 USB, IEEE و SCSI استفاده می‌شوند.

در روزهای گذشته واسط ST-506، طرح رمزگذاری داده نیز مهم است.

اولین دیسک‌های ST-506 از رمزگذاری نوسان فرکانس اصلاح شده (MFM) استفاده می‌کند و داده را در نرخ نسبت 5 مگابایت در هر ثانیه منتقل می‌کند.

بعد از آن، کنترل کننده‌ها از RLL 2.7 (یا فقط RLL) رمزگذاری شده برای افزایش نسبت انتقال با 50٪ تا 7.5 مگابایت در هر ثانیه استفاده می‌کند؛ این هم چنین ظرفیت دیسک را به 50 درصد افزایش می‌دهد.

بسیاری از دیسک‌های درایور واسط ST-506 فقط توسط سازنده برای اجرا در نسبت داده MFM پایین‌تر مشخص