هارد دیسک ، پارتیشن و اصطلاحات

هارد دیسک چیست و چگونه کار می‌کند؟

دیسک سخت (Hard Drive Disk) یکی از حافظه‌های ذخیره سازی جانبی داده‌ها است و اغلب حافظه دائمی کامپیوتر نیز خوانده می‌شود. در ادامه این مقاله با ما باشید تا با این دیسک سخت و نحوه کارکردن آن به صورت خلاصه آشنا شوید.

کلمه HDD به چه معناست؟

کلمه HDD مخفف عبارت Hard Disk Drive به معنای “دیسک درایو سخت” است. دیسک درایو سخت با نام‌های زیر نیز شناخته می‌شود:

Hard Drive (درایو سخت)
Hard Disk (HD) (دیسک سخت)
Disk Drive (درایو دیسک)
Disk File (دیسک فایل‌ها)
Direct Access Storage Device (DASD) (فضای ذخیره سازی با دسترسی مستقیم)
Fixed Disk (دیسک ثابت)

Hard (هارد)

دیسک سخت یا هارد دیسک چیست؟

می‌توان گفت دیسک سخت یا (Hard Disk Drive) بزرگترین حافظه جانبی موجود در کامپیوتر است. تقریبا همه داده‌ها از جمله سیستم عامل (Operating System)، فایل‌ها، برنامه‌ها و … روی حافظه جانبیِ دیسک سخت قرار می‌گیرند. هارد دیسک‌ها معمولا به اندازه یک کتابچه با اندازه‌ای بین ۳.۵ تا ۶ اینچ هستند.

هارد دیسک چه وظیفه‌ای دارد؟

دیسک سخت یک وظیفه دارد و آن حفظ دائمی داده‌ها است. هر داده دیجیتالی و اطلاعاتی که برای ذخیره سازی به هارد دیسک ارسال می‌شود، تا زمانی که حذف نشود بر روی سکتورها، در مکان‌ خود باقی خواهد ماند. البته ممکن است شرایط محیطی نیز در از بین درفتن این داده‌ها اثر بگذارد.

قسمت‌های مختلف هارد دیسک:

۱- قسمت Actuator (کنترل کننده مرکزی)

هارد دیسک اجزاء و قطعات مختلفی دارد که همگی آن‌ها در کنار هم داده‌ها را ذخیره کرده یا می‌خوانند.

این قسمت وظیفه دارد تا بازوی مکانیکی را کنترل کند.این قسمت به نوعی مغز هارد دیسک است که وظیفه کنترل کردن قسمت‌های مختلف هارد را بر عهده دارد.

قسمت Actuator بسیار دقیق است. این قسمت وظیفه دارد تا با سایر قطعات کامپیوتر در ارتباط باشد.

۲- قسمت Head Arm (بازوی مکانیکی)

این قسمت وظیفه دارد تا Head را به نقطه مورد نظر برساند. قسمت بازوی مکانیکی می‌تواند سر Head را از مرکزی ترین نقطه Platter (قسمت ۴) تا کناری ترین نقطه آن ببرد.

برای هر Platter (دیسک) دو Head Arm همراه با سر Head وجود دارد.

۳- قسمت Read/Write Head (سر خواندن و نوشتن به اصطلاح Head)

این قسمت توسط Head Arm (قسمت ۲) جابجا می‌شود. کار این قسمت خواندن و نوشتن داده‌ها به صورت ۰ و ۱ (باینری) بر روی قسمت‌های بسیار ریز موجود در Platter است.

زمانی که Head وظیفه ذخیره داده‌ها را دارد، مقادیر مغناطیسی صفر و یک را در این قسمت‌های بسیار ریز قرار می‌دهد (با تغییر قطب مغناطیسی هر یک از مکان‌های ذخیره داده) و زمانی که قصد خواندن داده‌ها را دارد، برعکس حالت نوشتن، مقادیری را در هر یک از قسمت‌هایی که توسط Actuator مشخص می‌شود، طبق قطب مغناطیسیشان حس کرده و بر اساس آن صفر یا یک منطقی معادلش را تحویل می‌دهد.

قسمت Head فقط چند نانومتر (۱ سانتی متر = ۱۰۰۰۰۰۰۰ نانومتر) با Platter خود فاصله دارد.

۴- قسمت Platter (دیسک)

وظیفه این صفحات، حفظ داده‌ها (به صورت مغناطیسی صفر و یک) در قسمت‌های بسیار ریز است. این قسمت‌های بسیار ریز سکتور (Sector) نامیده می‌شوند و می‌توانند یک بیت را در خود نگه دارند. در هر اینچ (هر اینچ = ۲.۵۴ سانتی متر) از این صفحات حدود ۳۰۰۰۰ قسمت ریز برای ذخیره وجود دارد. اندازه هر یک از این قسمت ها در حدود ۸۴۶ نانومتر است.

معمولاً در هر هارد دیسک تعداد بیشتر از یک صفحه Platter قرار میگیرد. این صفحات از جنس شیشه یا سرامیک بوده و خودشان مغناطیسی نیستند.

۵- قسمت Spindle (موتور چرخان دیسک‌ها)

وظیفه این قسمت فقط چرخاندن Platter هاست. به این ترتیب قسمت Head می‌تواند داده‌ها را بر روی نقاط مختلف صفحات مغناطیسی بخواند یا بنویسد. قسمت Spindle می‌تواند از ۴۲۰۰ (در هاردهای کم مصرف قابل حمل) تا ۱۵۰۰۰ (در هاردهایی مثل Cheetah 15K.4 محصول سی‌گیت) دور در دقیقه (RPM) بچرخد.

هارد دیسک چگونه کار می‌کند؟

دستورها همراه با داده‌های ارسالی یا دریافتی از هارد دیسک، توسط Disk Controller (کنترل کننده دیسک) تفسیر می‌شوند. تفسیر کردن به این معناست که هارد دیسک می‌فهمد که طبق دستور داده شده، مکان داده مورد نظر در کجا قرار داشته و طبق آن عمل خواندن یا نوشتن شروع می‌شود. زمانی که سیستم عامل یا یکی از قطعات سخت افزاری نیاز به ذخیره کردن داده یا دریافت آن داده‌ها را دارند، دیسک کنترلر وارد عمل می‌شود و دستور مورد نظر را برای Actuator ارسال می‌کند.

حال قسمت Actuator وظیفه دارد تا Head Arm (بازوی مکانیکی Head) را به قسمت‌های مختلف Platter هدایت کند. چون امکان دارد داده‌های یک فایل در مکان‌های مختلفی بر روی Platter ها ذخیره شود، بنابراین Head Arm ممکن است بین قسمت‌های مختلف پلاتر جابجا شود. حال قسمت Head وظیفه دارد تا با توجه به دستور داده شده (خواندن یا نوشتن داده) کار خود را بر روی سکتور فیزیکی مورد نظر انجام دهد.

درصورتی که دیسک کنترلر دستور خواندن نوشته را داده باشد، در این صورت Head وظیفه دارد تا داده‌های مغناطیسی صفر و یک را بر روی قسمت‌های مختلف Platter بخواند و آن را به Actuator بفرستد. خواندن به این صورت است که قطب‌های مغناطیسی (N یا S) هر یک از مکان‌های داده را حس کرده سپس معادل صفر یا یک آن را برمی‌گرداند. سپس Actuator داده‌های خوانده شده را به دیسک کنترلر باز می‌گرداند تا مورد پردازش قرار گیرد.

اما اگر دیسک کنترلر داده‌ای را برای ذخیره کردن به هارد دیسک بفرستد، در این صورت Actuator وظیفه دارد داده‌ها را تک به تک به Head ارسال کند تا قسمت Head این داده‌ها را به صورت صفر و یک در فضا های ذخیره سازی Platter ذخیره کند. ذخیره به این صورت است که هد نوشتن، مکان‌های داده موجود روی پلاتر را طبق دستور صفر یا یک بودن، تغییر قطب می‌دهد. مثلاً قطب N را به بالا یا برعکس نشانه گذاری می‌کند.

قسمت داخلی هارد دیسک‌ها معمولاً مهر و موم شده هستند تا از ورود گرد و غبار به داخل، و اختلال در کار قطعات جلوگیری شود. همچنین در داخل هارد دیسک‌ها یک فیلترینگ هوا برای فیلتر و خارج کردن گرد و غبار، جاسازی می‌شود.

پارتیشن چیست؟ چرا هارد دیسک را Partition بندی می کنیم؟

در سیستم عامل های ویندوزی معمولا به پارتیشن لقب Drive (درایو) هم میدهند مثلا درایو C ، درایو D و … .به حروف الفبایی که همراه با درایو می آیند در اصطلاح Drive Letter میگویند.شما براحتی از طریق کنسول مدیریتی Disk Management ویندوز میتوانید هارد دیسک تان را پارتیشن بندی کنید.در کنسول مدیریتی Disk Management ویندوز نمیتوانید به حجم پارتیشن خود را افزایش یا کاهش دهید(مگر در موارد خاص) ولی با نرم افزار های 3rd Party مثل MiniTool Partition Wizard و EaseUS Partition Master که ابزارهایی کاملا رایگان هستند براحتی میتوانید کار های مربوط به پارتیشن ها را انجام دهید.

هدف از پارتیشن بندی چیست ؟

پارتیشن بندی هارد دیسک دلایل مختلفی میتواند داشته باشد اما یک هارد دیسک حداقل حداقل باید یک پارتیشن داشته باشد دلیل آن هم همانطور که حدس میزنید برای قرار گرفتن سیستم عامل و مخلفات فایل های آن درون پارتیشن است.برای مثال هنگامی که سیستم عامل ویندوز را نصب میکنید بخشی از فرآیند نصب به اختصاص دادن پارتیشن اختصاص می یابد.در سیستم عامل ویندوز Primary Partition یا پارتیشن اصلی یا اولی به نام درایو C شناخته میشود.علاوه بر درایو C در حین پروسه نصب سیستم عامل ویندوز ، سیستم عامل ویندوز پارتیشن های دیگر را هم به ترتیب حروف الفبا ایجاد میکند.

مثلا پارتیشن دوم میشود درایو D و بعدی میشود درایو E و بهمین ترتیب.در ویندوز 10 پارتیشنی به نام Recovery Partition داریم که مجموعه ای از ابزار ها که به Advanced Startup Options نیز معروف است با استفاده از این پارتیشن در مواقعی که برای درایو C تان مشکلی بوجود بیاید میتوانید مشکلاتش را رفع کنید.دلیل دیگر استفاده از پارتیشن های متعدد نصب کردن سیستم عامل های مختلف در همان هارد دیسک میباشد.که به شما امکان میدهد تا سیستم عامل مورد نظر خود را برای بارگذاری شدن انتخاب کنید که در اصطلاح dual booting هم میگویند.شما ممکن است یک سیستم عامل لینوکس ، یک سیستم عامل ویندوز 10 و یک سیستم عامل ویندوز 8.1 را بر روی هارد دیسک تان نصب کنید.پس وجود چندین پارتیشن در این مواقع به کمک ما می آید.در این حین شما دیگر نیاز به استفاده از هارد دیسک های مختلف برای نصب چند سیستم عامل نخواهید داشت.

استفاده از پارتیشن های متعدد شاید بتواند ما را در امر سازمان دهی و مدیریت راحت تر فایل ها نیز کمک کند.مثلا شما میخواهید موزیک ها ، ویدئو ها ، و عکس ها ، و اپلیکیشن هایتان را در پارتیشن های جداگانه ای ذخیره کنید و مثال هایی از این دست.مثال دیگری که میتوان از مفید بودن استفاده از پارتیشن های چندگانه زد این است که شما میخواهید تمام فایل ها و فولدرهایی که در شبکه به اشتراک میگذارید را در یک پارتیشن جداگانه قرار دهید تا راحت تر بتوانید به آنها دسترسی بیابید و آنها را مدیریت کنید.

مثال بعدی استفاده از پارتیشن های متعدد هم جلوگیری از دست دادن اطلاعات شخصی در هنگام نصب سیستم عامل جدید است،بطوریکه اگر میخواهید سیستم عامل جدید را جایگزین سیستم عامل قبلی در همان پارتیشن کنید در صوتیکه درایو فعلی را فرمت کنید تنها اپلیکیشن هایی که نصب کرده اید به اضافه سیستم عامل حذف خواهند شد و سایر اطلاعات شخصی تان در صورتیکه در پارتیشن های جداگانه آنها را ذخیره کرده باشید حفظ خواهند شد و از بین نخواهند رفت.

Primary, Extended, and Logical Partitions

هر پارتیشنی که درونش سیستم عامل نصب شده باشد به primary partition معروف است.اگر هارد دیسک تان را با MBR فرمت کرده باشید در کل هارد دیسک تان تنها میتوانید 4 عدد Primary partition داشته باشید و به همین ترتیب شما قادر به نصب 4 عدد سیستم عامل در هارد دیسک تان خواهید بود.

به این نکته مهم توجه کنید که شما در آن واحد تنها یک پارتیشن اکتیو میتوانید داشته باشید به این معنی که اگر در چند پارتیشن جداگانه سیستم عامل نصب شده داشته باشید تنها یکی را میتوانید به عنوان سیستم عامل پیشفرض در هنگام مشاهده صفحه boot menu (همان صفحه ای که سیستم عامل تان را برای بارگذاری شدن انتخاب میکنید) در نظر بگیرید که به این پارتیشن که سیستم عامل پیشفرض انتخابی تان برای بوت شدن است active partition میگویند.

یک و تنها یکی از 4 پارتیشن Primary میتواند به عنوان extended partition در نظر گرفته شود.به این معنی که کامپیوتر میتواند یا 4 پارتیشن Primary داشته باشد و یا 3 عدد primary partitions به اضافه یک عدد extended partition داشته باشد.extended partition به تنهایی نمیتواند داده ها را در خود ذخیره کند.در عوض extended partition مانند یک container یا محفظه ظرف یا هر چیزی که شما اسمش را بگذارید است که مجموعه ای از پارتیشن ها را که در اصطلاح به آن logical partitions میگوییم را شامل میشود.به تصویر فوق به دقت نگاه کنید.

برای یک دیسک حافظه محدودیتی در دارا بودن تعداد logical partitions وجود ندارد.بلکه به شرایط و نحوه مدیریت و سازمان دهی اطلاعات شما بستگی دارد که به چه تعدادی logical partitions بسازید.برای مثال یک هارد دیسک به طور معمول یک primary partition و یک عدد active partition و تعدادی logical partitions را دارا میباشد.میتوان گفت که پارتیشن هایی که برایمان ملموس ترند عبارتند از primary partition و logical partition که توضیحاتش را در بالا خدمتتان عرض کردیم.

پارتیشن ها در چه صورت قابل استفاده هستند ؟

پارتیشن ها برای اینکه قابل استفاده و بهره برداری باشند باید Format شوند و فایل سیستم برایشان ایجاد شود.در سیستم عامل های ویندوزی برای استفاده از پارتیشن میبایست یک drive letter به آن اختصاص داد(خب این دیگر به ساختار اصلی سیستم عامل ویندوز برمیگردد).به زبان ساده drive letter به این منظور در سیستم عامل ویندوز وجود دارد که ما راحت تر بتوانیم پارتیشن ها را از یکدیگر تمایز داده و در کار کردن با آنها دچار مشکل نشویم.پارتیشن ها قابلیت این را دارند که رمزنگاری و مخفی شوند.

پارتیشن به معنای تقسیم کردن ، تفکیک کردن یا جدا کردن است. ما اگر هارد دیسک را به مثابه یک آپارتمان فرض کنیم طبقات آن آپارتمان را میتوانیم به عنوان Partition در نظر بگیریم. Drive در سیستم عامل ویندوز به این معنی است که مثلا وقتی ما یک فلش مموری به سیستم وصل میکنیم سیستم عامل ویندوز آنرا یک دستگاه فیزیکی و مستقل در نظر میگیرد

اما Volume یک مقدار جریانش با پارتیشن و درایو فرق میکند نکته ای که لازم است که متذکر شویم این است که در سیستم عامل ویندوز Disk به دو دسته تقسیم میشود که عبارتند از Basic Disk و Dynamic Disk . مفاهیم پارتیشن و درایو بیشتر به Basic Disk اطلاق میشود اما مفهوم Volume به Dynamic Disk اشاره دارد.

Volume در تعریف سیستم عامل ویندوز به ترکیب دو هارد دیسک و یا بیشتر میگویند که ما با پیکربندی آن در نهایت به عنوان یک Drive آنرا میشناسیم و میبینیم. مفهوم Volume بیشتر منطقی است تا فیزیکی. ما وقتی یک هارد دیسک را پیکربندی کردیم و در سیستم عامل پارتیشن بندی کردیم میتوانیم به آنها Partition بگوییم اما وقتی شما یک فلش مموری را به کامپیوتر ویندوزی وصل کردید درست است که اگر کسی بغیر از شما نداند که فلش مموری یا هر دستگاه ذخیره سازی جانبی مثل آن به کامپیوتر متصل است

میتواند به آن پارتیشن بگوید چون که هر دستگاهی که به کامپیوتر ویندوزی وصل شود به عنوان درایو شناخته میشود پس تا اینجا متوجه شدید که Drive بیشتر یک مفهوم فیزیکی است تا منطقی. در ضمن Drive یا Volume به مفهومی اشاره دارد که سیستم عامل آنرا شناسایی کرده. به عبارتی پارتیشنی که با یک فایل سیستم مانند NTFS فرمت شده است را Drive و یا Volume می گوییم. امیدوارم از خواندن این مطلب لذت برده باشید.

مرکز تخصصی هارد سفیرتعمیرات و ریکاوری تخصصی انواع هارد