بر روي هر کامپيوتر حداقل يک هارد ديسک وجود دارد.برخي از سيستم ها ممکن است داراي بيش از يک هارد ديسک باشند. هارد ديسک يک محيط ذخيره سازي دائم براي اطلاعات را فراهم مي نمايد . اطلاعات ديجيتال در کامييوتر مي بايست بگونه اي تبديل گردند که بتوان آنها را بصورت دائم بر روي هارد ديسک مغناطيسي ذخيره کرد.

مباني هارد ديسک

هارد ديسک در سال 1950 اختراع گرديد. هارد ديسک هاي اوليه شامل ديسک هاي بزرگ با قطر 20 اينچ ( 50/8 سانتيمتر) بوده و توان ذخيره سازي چندين مگابايت بيشتر را نداشتند. به اين نوع ديسک ها در ابتدا " ديسک ثابت " مي گفتند. در ادامه به منظور تمايز آنها با فلاپي ديسک ها از واژه " هارد ديسک " استفاده گرديد. هارد ديسک ها داراي يک Platter ( صفحه ) به منظور نگهداري محيط مغناطيسي مي باشند. عملکرد يک هارد ديسک مشابه يک نوار کاست بوده و از يک روش يکسان براي ضبط مغناطيسي استفاده مي نمايند. هارد ديسک ونوار کاست از امکانات ذخيره سازي مغناطيسي يکساني نيز استفاده مي نمايند.در چنين مواردي مي توان بسادگي اطلاعاتي را حذف و يا مجددا" بازنويسي کرد. اطلاعات ذخيره شده بر روي هر يک از رسانه هاي فوق ، ساليان سال باقي خواهند ماند. عليرغم وجود شباهت هاي موجود ، رسانه هاي فوق در مواردي نيز با يکديگر متفاوت مي باشند:
• لايه مغناطيسي بر روي يک نوار کاست بر روي يک سطح پلاستيکي نازک توزيع مي گردد. در هارد ديسک لايه مغناطيسي بر روي يک ديسک شيشه اي ويا يک آلومينيوم اشباح شده قرار خواهد گرفت . در ادامه سطح آنها بخوبي صيقل داده مي شود.
• در نوار کاست براي استفاده از هر يک از آيتم هاي ذخيره شده مي بايست بصورت ترتيبي ( سرعت معمولي و يا سرعت بالا) در محل مورد نظر مستقر تا امکان بازيابي ( شنيدن ) آيتم دلخواه فراهم گردد. در رابطه با هارد ديسک ها مي توان بسرعت در هر نقظه دلخواه مستفر و اقدام به بازيابي ( خواندن و يا نوشتن ) اطلاعات مورد نظر کرد.
• در يک نوار کاست ، هد مربوط به خواندن / نوشتن مي بايست سطح نوار را مستقيما" لمس نمايد. در هارد ديسک هد خواندن و نوشتن در روي ديسک به پرواز در مي آيد! ( هرگز آن را لمس نخواهد کرد )
• نوار کاست موجود در ضبط صوت در هر ثانيه 2 اينچ ( 5/08 سانتيمتر ) جابجا مي گردد. گرداننده هارد ديسک مي تواند هد مربوط به هارد ديسک را در هر ثانيه 3000 اينچ به چرخش در آورد .
يک هارد ديسک پيشرفته قادر به ذخيره سازي حجم بسيار بالائي از اطلاعات در فضائي اندک و بازيابي اطلاعات با سرعت بسيار بالا است . اطلاعات ذخيره شده برروي هارد ديسک در قالب مجموعه اي از فايل ها ذخيره مي گردند. فايل نامي ديگر براي مجموعه اي از بايت ها است که بنوعي در آنها اطلاعاتي مرتبط به هم ذخيره شده است . زمانيکه برنامه اي اجراء و در خواست فايلي را داشته باشد، هارد ديسک اطلاعات را بازيابي و آنها براي استفاده پردازنده ارسال خواهد کرد.
براي اندازه گيري کارآئي يک هارد ديسک از دو روش عمده استفاده مي گردد:
• ميزان داده (Data rate) . تعداد بايت هائي ارسالي در هر ثانيه براي پردازنده است . اندازه فوق بين 5 تا 40 مگابايت در هر ثانيه است .
• زمان جتسجو (Seek Time) . مدت زمان بين درخواست يک فايل توسط پردازنده تا ارسال اولين بايت فايل مورد نظربراي پردازنده را مي گويند.

کالبد شکافي هارد ديسک

بهترين روش شناخت نحوه عملکرد هارد ديسک کالبد شکافي آن است .شکل زير يک هارد ديسک را نشان مي دهد.
يک پوسته ( قاب ) آلومينيومي که کنترل کننده هارد ديسک در درون آن ( يک سمت ديگر ) قرار دارد. کنترل کننده فوق مکانيزمهاي خواندن ، نوشتن و موتوري که باعث چرخش صفحات هارد ديسک مي شود را کنترل مي نمايد.
در نزديکي برد کنترل کننده کانکتورهاي مربوط به موتوري که باعث چرخش صفحات هارد مي شود قرار دارد.
در صورتيکه روکش مربوطه را از روي درايو برداريم با وضعيتي مشابه شکل زير برخورد خواهيم کرد.
در تصوير فوق موارد زير مشاهده مي گردد:
• Platters ( صفحات ) اين صفحات مي توانند با سرعت 3600 تا 7200 دور در دقيقه چرخش نمايند.
• بازوئي که هد خواندن و نوشتن را نگاه داشته است . اين بازو با سرعتي معادل 50 بار در ثانيه قادر به حرکت در طول هر يک از صفحات است ( حرکت شعاعي )
به منظور افزايش ظرفيت هارد ديسک مي توان تعدادي از صفحات را استفاده کرد . شکل زير هارد ديسکي با سه صفحه و شش هد خواندن / نوشتن را نشان مي دهد.
مکانيزمي که باعث حرکت بازوها بر روي هارد ديسک مي گردد ، سرعت و دقت را تضمين مي نمايد.در اين راستا از يک موتور خطي با سرعت بالا استفاده مي گردد.

ذخيره سازي داده ها

اطلاعات بر روي سطح هر يک از صفحات هارد ديسک در مجموعه هائي با نام سکتور و شيار ذخيره مي گردد. شيارها دوايرمتحدالمرکزي مي باشند ( نواحي زرد) که بر روي هر يک از آنها تعداد محدودي سکتور(نواحي آبي ) با ظرفيت بين 256 ، 512 بايت ايجاد مي گردد. سکتورهاي فوق در ادامه و همزمان با آغاز فعاليت سيستم عامل در واحد هاي ديگر با نام " کلاستر " سازماندهي مي گردند. زمانيکه يک درايو تحت عملياتي با نام Low level format قرار مي گيرد، شيارها و سکتورها ايجاد مي گردند. درادامه و زمانيکه درايو High level format گرديد، با توجه به نوع سيستم عامل و سياست هاي راهبردي مربوطه ساختارهائي نظير : جدول اختصاص فايل ها، جدول آدرس دهي فايل ها و... ايجاد، تا بستر مناسب براي استقرار فايل هاي اطلاعاتي فراهم گردد.